專利名稱：氧氣凈化劑和鍋爐水處理化學(xué)制劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氧氣凈化劑，更準(zhǔn)確地說(shuō)涉及能夠有效地除去溶解在水中氧的氧氣凈化劑，該氧氣凈化劑特別用于在鍋爐系統(tǒng)中通過(guò)除去溶解在飲水中的氧來(lái)抑制腐蝕。此外，本發(fā)明涉及包括該氧氣凈化劑和脫出鍋垢化學(xué)制品的鍋爐水處理化學(xué)制劑。
背景技術(shù)：
在飲水中的溶解氧成為鍋爐系統(tǒng)構(gòu)件(如鍋爐主體，安排在鍋爐主體上升流處的熱交換器和節(jié)熱器及安排在鍋爐主體順流處蒸汽和冷凝水管)腐蝕的原因之一，為了抑制鍋爐系統(tǒng)的腐蝕，通過(guò)鍋爐飲水的脫氧化處理除去在飲水中的溶解氧。
常規(guī)使用化學(xué)處理和物理處理除去溶解氧，至于化學(xué)處理是已經(jīng)廣泛使用的將氧氣凈化劑如肼(N2H2)、亞硫酸鈉(Na2SO3)、羥胺基團(tuán)或糖類加進(jìn)鍋爐水中的方法，在JPB S59-42073和JPA H6-23394中擬用的是含有羥胺基團(tuán)和中性胺的試劑。
然而，肼對(duì)于人類的安全是令人懷疑的，因此肼的處理成為問(wèn)題。
因?yàn)閬喠蛩徕c和氧之間的反應(yīng)太快，所以在亞硫酸鈉加入飲水中前，溶解在水中和貯存在容器中的亞硫酸鈉就與空氣中的氧反應(yīng)，從而減少其有效成分的濃度，因此，存在的問(wèn)題是有時(shí)亞硫酸鈉不產(chǎn)生有效的除去溶解氧的作用。因?yàn)橛脕喠蛩徕c處理的飲水中含有作為亞硫酸鈉和氧的反應(yīng)產(chǎn)物硫酸鹽離子，所以另一個(gè)問(wèn)題是容易造成腐蝕和水銹。
還有的問(wèn)題是當(dāng)將羥胺基團(tuán)加入飲水中并與鍋爐中的氧反應(yīng)時(shí)，羥胺產(chǎn)生酸如硝酸，從而減少對(duì)鍋爐主體的腐蝕抑制作用。
糖類具有的缺陷是難以測(cè)量其在鍋爐水中的殘基濃度，從而難以控制正確的加入量和糖類對(duì)蒸汽產(chǎn)生臭氣。
已經(jīng)有人提出用偶氮化合物作為氧氣凈化劑，例如已經(jīng)提出2，2-偶氮雙(N，N’-二亞甲基異丁基脒)、2，2-偶氮雙(異丁基酰胺)-2水合物、4，4-偶氮雙(4-氰基己酸)和2，2-偶氮雙(2-脒基-丙烷)-HCl。
這些偶氮化合物各自高效率地除去溶解氧，然而，偶氮化合物的缺陷在于在鼓筒式鍋爐和蒸汽中產(chǎn)生各種有機(jī)物質(zhì)如蟻酸和乙酸，從而對(duì)蒸汽質(zhì)量和純度造成不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種新穎的氧氣凈化劑，所述氧氣凈化劑能夠有效地除去供給人類高安全度鍋爐飲水中的溶解氧。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種具有作為有效成分的N-取代氨基基團(tuán)雜環(huán)化合物的氧氣凈化劑，所述有效成分不僅能夠?qū)Ω邷厮娘嬎€、鍋爐主體或蒸汽和冷凝線充分地顯示出脫除氧的效果，而且對(duì)低溫水的飲水線也充分地顯示出脫除氧的效果。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種處理鍋爐水的新穎的化學(xué)制劑，該化學(xué)制劑顯示出對(duì)鍋爐主體和對(duì)于蒸汽和冷凝管道腐蝕的抑制作用。
本發(fā)明的第四個(gè)目的是提供一種鍋爐水處理化學(xué)制劑，該化學(xué)制劑通過(guò)具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物而具有高腐蝕抑制作用，并在含有該成分試劑的液態(tài)下，顯示出優(yōu)異的腐蝕抑制作用和水銹抑制作用。
氧氣凈化劑第一方面的特征在于它的有效成分實(shí)質(zhì)上由在其環(huán)上具有N-N鍵的雜環(huán)化合物組成。
氧氣凈化劑第二方面的特征在于它的有效成分由具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽組成。
氧氣凈化劑第三方面的特征在于它的有效成分由下式雜環(huán)化合物組成 (其中，a，b是滿足關(guān)系式“2≤a+b≤5”的0和5之間的整數(shù))。
氧氣凈化劑第四方面的特征在于它的有效成分實(shí)質(zhì)上由下式表示的雜環(huán)化合物組成 (其中，R1，R2，R3，R4可以彼此相同或不同，各自代表下列基團(tuán)中的任何一個(gè)氫、具有1-8個(gè)碳原子的低級(jí)烷基和也具有1-8個(gè)碳原子的芳基，以及X代表下列基團(tuán)中的任何一個(gè)氫、氨基、具有1-8個(gè)碳原子的烷基和二烷基氨基基團(tuán)和具有1-8個(gè)碳原子的低級(jí)烷基或芳基中)。
氧氣凈化劑第五方面的特征在于它的有效成分實(shí)質(zhì)上由偶氮二酰胺組成。
上述1-5方面的氧氣凈化劑可以通過(guò)結(jié)合兩種或多種成分來(lái)制備。
對(duì)于上述各方面有效成分的量沒(méi)有限制，并能夠以適合于在水中溶解的目標(biāo)氧的濃度而變化上述各方面有效成分的量，然而，相對(duì)于1升的飲水，通常的量是在0.001至1000mg之間，優(yōu)選1至300mg之間。
氧氣凈化劑第六方面的特征在于包括具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽和羥基苯衍生物。
在第六方面的氧氣凈化劑中，由于羥基苯衍生物的催化作用，使得具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽甚至在低溫水的飲水線中也能夠顯示出優(yōu)異的脫氧效果。
第七方面是提供以具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物和中性胺為特征的處理鍋爐水的化學(xué)制劑。
第八方面是提供以具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物和中性胺或其鹽、以及堿性試劑和/或水溶聚合物為特征的處理鍋爐水的化學(xué)制劑。


圖1是表示實(shí)施例36、37和參考實(shí)施例6-8結(jié)果的圖；和圖2是表示實(shí)施例45-49和參考實(shí)施例21結(jié)果的圖。
具體實(shí)施例方式
1、第一方面氧氣凈化劑第一方面的特征在于它的有效成分由在其環(huán)上具有N-N鍵的雜環(huán)化合物組成，優(yōu)選所包括的該雜環(huán)化合物至少是下列式其一 1，3-二甲基-5-吡唑啉酮 脲唑
6-氮雜尿嘧啶 3-甲基-5-吡唑啉酮；和 3-甲基-5-吡唑啉-5-酮上述雜環(huán)化合物可以單獨(dú)或結(jié)合使用。
實(shí)施例1-10第一方面氧氣凈化劑的效果已試驗(yàn)如下將室溫下空氣中氧飽和的軟化水給入蒸汽發(fā)生器試驗(yàn)高壓釜中，并在下列條件下操作該高壓釜以發(fā)生蒸汽溫度185℃，壓力1Mpa，蒸汽量12升/小時(shí)，吹脹速度10％。
充分冷凝發(fā)生的蒸汽得到冷凝水，然后，通過(guò)溶解氧測(cè)量計(jì)測(cè)定冷凝水中的溶解氧的濃度，得到的值被作為參考實(shí)施例1的數(shù)據(jù)。
另一方面，除將氧氣凈化劑加到飲水中外，在同樣的條件下產(chǎn)生蒸汽，然后，也測(cè)定蒸汽冷凝水中的溶解氧濃度，得到的值與參考實(shí)施例1數(shù)據(jù)的差值被算作為抽汽(extraction)量，與參考實(shí)施例數(shù)據(jù)的抽汽比例被算作為抽汽率(％)。
至于1-10各實(shí)施例是將表1顯示的雜環(huán)化合物溶解在上述軟化水中，以制備預(yù)測(cè)定濃度的水溶液，然后，通過(guò)固定的活塞式泵將該水溶液給入飲水中，將飲水中的雜環(huán)化合物的濃度控制到如表1中所示的濃度。
結(jié)果顯示于表1中。


2、第二方面第二方面的氧氣凈化劑的特征在于它的有效成分由具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其水溶性鹽組成，優(yōu)選所包括的該雜環(huán)化合物至少是下列式其一
N-氨基嗎啉；
1-氨基-4-甲基哌啶； N-氨基高哌啶； 1-氨基吡咯烷；和 1-氨基哌啶。
作為其鹽，例如上述雜環(huán)化合物與脂肪羧酸(如琥珀酸，戊二酸，己二酸，葡萄糖酸，乙醇酸，乳酸，蘋(píng)果酸，酒石酸或檸檬酸)或聚羧酸(如優(yōu)選使用聚丙烯酸)的水溶性鹽，但是對(duì)其鹽無(wú)限制。
上述雜環(huán)化合物或其鹽可以單獨(dú)或結(jié)合使用。
實(shí)施例11-21除使用表2所示的雜環(huán)化合物作為氧氣凈化劑的有效成分(在飲水中，該氧氣凈化劑具有表2所示雜環(huán)化合物的濃度)外，用與上述實(shí)施例1-10同樣的方法進(jìn)行各實(shí)施例中的脫氧處理。結(jié)果顯示于表2中。


3、第三方面第三方面的氧氣凈化劑的特征在于它的有效成分由下式雜環(huán)化合物組成

優(yōu)選所包括的該雜環(huán)化合物至少是下列式其一
2，3-二氨基吡啶
2-氨基-3-羥基吡啶上述雜環(huán)化合物或其鹽可以單獨(dú)或結(jié)合使用。
實(shí)施例22-27除使用表3所示的雜環(huán)化合物作為氧氣凈化劑的有效成分(在飲水中，該氧氣凈化劑具有表3所示雜環(huán)化合物的濃度)外，用與上述實(shí)施例1-10同樣的方法進(jìn)行各實(shí)施例中的脫氧處理。結(jié)果顯示于表3中。


4、第四方面第四方面的氧氣凈化劑的特征在于它的有效成分實(shí)質(zhì)上由下式表示的雜環(huán)化合物組成
在第四方面氧氣凈化劑的該有效成分中，例如，優(yōu)選使用R1，R2，R3，R4代表具有1-8個(gè)碳原子的低級(jí)烷基的甲基，和也具有1-8個(gè)碳原子的芳基中的苯基或甲苯基，此外，優(yōu)選使用X代表具有1-8個(gè)碳原子的烷基和二烷基氨基基團(tuán)的甲基或氨基甲基。
優(yōu)選所包括的該雜環(huán)化合物至少是下列式其一 5-氨基尿嘧啶(R1，R2，R3，R4和X全為氫) 5，6-二氨基-1，3-二甲基尿嘧啶(R1，R2是氫，R3，R4是甲基，X是氨基)上述雜環(huán)化合物或其鹽可以單獨(dú)或結(jié)合使用。
實(shí)施例28-34除使用表4所示的雜環(huán)化合物作為氧氣凈化劑的有效成分(在飲水中，該氧氣凈化劑具有表4所示雜環(huán)化合物的濃度)外，用與上述實(shí)施例1-10同樣的方法進(jìn)行各實(shí)施例中的脫氧處理。結(jié)果顯示于表4中。


5、第五方面第五方面的氧氣凈化劑的特征在于它的有效成分是偶氮二酰胺(NH2CON＝NCONH2)。
偶氮二酰胺的優(yōu)點(diǎn)在于因?yàn)榕嫉０凡划a(chǎn)生任何如甲酸和乙酸的有機(jī)物質(zhì)，因此不改變鍋爐中水的質(zhì)量而維持發(fā)生蒸汽的純度。
實(shí)施例35、參考實(shí)施例2-5除表5所示加入偶氮化合物作為氧氣凈化劑的有效成分(在飲水中，該有效成分具有150ml/L的濃度)外，用與上述實(shí)施例1-10同樣的方法進(jìn)行該實(shí)施例和各參考實(shí)施例中的脫氧處理。結(jié)果顯示于表5中。
分別分析發(fā)生蒸汽中的主要產(chǎn)物和高壓釜中的主要產(chǎn)物，結(jié)果顯示于表5中。


正如在表5中明顯看到的那樣，所有偶氮化合物高效率地除去溶解氧，特別是偶氮二酰胺不產(chǎn)生改變高壓釜(相當(dāng)于煮鼓)中飲水質(zhì)量的有機(jī)酸，以至于優(yōu)選使用偶氮二酰胺作為鍋爐飲水的氧氣凈化劑。
6、第六方面第六方面的氧氣凈化劑的特征在于包括具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽和羥基苯衍生物。
在第六方面的氧氣凈化劑中，由于羥基苯衍生物的催化作用，使得具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽甚至在低溫水的飲水線中也能夠顯示出優(yōu)異的脫氧效果。
優(yōu)選具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物至少是下列化合物之一1-氨基吡咯烷，1-氨基-4-甲基哌嗪，1-氨基哌啶，1-氨基高哌啶，1，4-二氨基哌嗪，N-氨基嗎啉和嗎啉代雙胍；作為其鹽，例如上述雜環(huán)化合物與脂肪羧酸(如琥珀酸，葡萄糖酸，戊二酸，己二酸，乙醇酸，乳酸，蘋(píng)果酸，酒石酸或檸檬酸)或聚羧酸(如優(yōu)選使用聚丙烯酸)的水溶性鹽，但是對(duì)其無(wú)限制。這些雜環(huán)化合物和其鹽可以適合于單獨(dú)或結(jié)合使用。
作為羥基苯衍生物，可以使用氫醌，2，3-二甲基-1，4-氫醌，兒茶酚，4-叔丁基兒茶酚，沒(méi)食子酚，1，2，4-羥基苯，沒(méi)食子酸，2-氨基苯酚，2，4-二氨基苯酚，4-氨基苯酚，但是，羥基苯衍生物不限于此。羥基苯衍生物也可以適合于單獨(dú)或結(jié)合使用。
雖然通過(guò)使具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽與羥基苯衍生物混合能夠制備第六方面的氧氣凈化劑，但是可以將它們分別注人。
第六方面氧氣凈化劑的量能夠以與作為對(duì)象的鍋爐系統(tǒng)飲水中溶解氧相適應(yīng)的濃度和其它水的條件而改變，然而，相對(duì)于1升的飲水，通常加入0.001至1000mg之間(優(yōu)選0.01至300mg之間，更優(yōu)選0.02至100mg)的具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽和羥基苯衍生物。
在第六方面氧氣凈化劑中的具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽和羥基苯衍生物的有效比例是具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽∶羥基苯衍生物＝1∶0.001-10(重量比)。當(dāng)羥基苯衍生物少于該比例時(shí)，不足以提供本發(fā)明羥基苯衍生物的增強(qiáng)作用，即，不足以提供增強(qiáng)低溫水的脫氧化作用，另一方面，當(dāng)羥基苯衍生物多于該比例時(shí)，處理的花費(fèi)對(duì)于效果的增強(qiáng)成比例地提高。
以通過(guò)具有堿性N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物中和微酸的羥基苯衍生物的方式，將第六方面的氧氣凈化劑溶解在水中，當(dāng)難以溶解氧氣凈化劑時(shí)，加入如苛性鈉(NaOH)的堿以提高氧氣凈化劑的溶解度。
雖然第六方面的氧氣凈化劑的特點(diǎn)在于包括具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽與羥基苯衍生物，但是，如果需要，也可以加入另外的氧氣凈化劑或腐蝕抑制劑，如肼、亞硫酸鈉、琥珀酸或葡萄糖酸、或此外的分散劑，螯合化合物，除銹化學(xué)制劑，或上述其中一些的混合物。
第六方面的氧氣凈化劑能夠有效地用于各種類型的鍋爐系統(tǒng)，如低壓、中壓和高壓鍋爐系統(tǒng)，并對(duì)鍋爐壓力、鍋爐類型或各類的飲水都無(wú)限制。
實(shí)施例36、37，參考實(shí)施例6-8將1升Atsugi水龍頭自來(lái)水的軟化水充入Erlenmeyer燒瓶中，并用NaOH將PH控制在9.0后，在60℃的恒溫水浴中，將其攪拌兩小時(shí)以使其被空氣中的氧飽和。通過(guò)溶解氧測(cè)定儀(由Obisfair Co.，Ltd制造的“MOCA3600”)測(cè)定此時(shí)的溶解氧濃度，結(jié)果是4.75mg/L。
分別將表6所示量的化學(xué)制劑加到Erlenmeyer燒瓶水中后，充分地?cái)嚢杷鼈?，將得到的溶液傾入200ml容量的三furan瓶中，蓋上furan瓶蓋兒，其內(nèi)沒(méi)有空間，然后將其轉(zhuǎn)移到60℃的恒溫水浴中以使溶液反應(yīng)，在預(yù)測(cè)定時(shí)間(5，10，20分鐘)通過(guò)的同時(shí)將furan瓶從恒溫水浴中拿出，通過(guò)溶解氧測(cè)定儀測(cè)定溶液中溶解氧的濃度，從加入化學(xué)制劑以后與加入化學(xué)制劑以前的溶解氧濃度的比例計(jì)算出各樣品溶液中溶解氧的殘基比例。這些操作在氮?dú)夥罩醒杆龠M(jìn)行。
結(jié)果顯示于表6和圖1中。
結(jié)果明顯表明通過(guò)使用如具有1-氨基吡咯烷(APY)或1-氨基-4-甲基哌嗪(AMPI)羥基苯衍生物的氫醌(HQ)或具有N-取代氨基雜環(huán)化合物，大大增強(qiáng)了脫氧反應(yīng)。


(注釋)Ex實(shí)施例Co參考實(shí)施例APY 1-氨基吡咯烷AMPI 1-氨基-4-甲基哌嗪HQ氫醌
7、第七方面第七方面是提供以包括具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物和中性胺為特征的處理鍋爐水的化學(xué)制劑。
這方面化學(xué)制劑的必要成分是具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物和中性胺。
具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物通過(guò)與鍋爐中的溶解氧反應(yīng)顯示出優(yōu)異的脫氧化作用，以抑制鍋爐主體的腐蝕。
化學(xué)制劑除具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物上述的功能外，還具有下列有用的功能。
具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物具有揮發(fā)的特性和優(yōu)異的還原鐵的能力，換言之，雜環(huán)化合物具有抑制鐵氧化的功能，即抑制鐵腐蝕。
由于包括在蒸汽冷凝液中的上述雜環(huán)化合物的功能，所以用第七方面的化學(xué)制劑處理鍋爐水產(chǎn)生的蒸汽冷凝液可使蒸汽冷凝液通過(guò)時(shí)失去腐蝕管道的特性，此外，因?yàn)橐舶ㄔ谡羝淠褐械闹行园返墓δ?，所以，使蒸汽冷凝液的PH掌握在中性或堿性范圍，從而抑制冷凝液通過(guò)的管道腐蝕。
也就是說(shuō)，這方面的化學(xué)制劑既能夠在鍋爐主體也能夠在蒸汽和冷凝液管道中顯示腐蝕的抑制作用。
作為N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物，可以使用能夠顯示如上述功能和作用的任何化合物。例如，可以優(yōu)選使用N-氨基嗎啉，1-氨基吡咯烷基，1-氨基-4-甲基哌嗪，1，4-二氨基哌嗪，1-氨基哌啶，1-氨基高哌啶，嗎啉代雙胍，和上述雜環(huán)化合物與羧酸(如琥珀酸，葡萄糖酸，戊二酸，己二酸，乙醇酸，乳酸，蘋(píng)果酸，酒石酸或檸檬酸)、聚羧酸(如優(yōu)選使用聚丙烯酸)的水溶性鹽，而且，這些雜環(huán)化合物和其鹽可以適合于單獨(dú)或結(jié)合使用。
作為中性胺、化學(xué)制劑的其它必要成分，可以使用能夠使處理后的鍋爐水和蒸汽冷凝液呈中性或堿性的任何化合物。例如，環(huán)己基胺，2-氨基-2-甲基-1-丙醇，單乙醇胺，二乙醇胺，嗎啉，單異丙醇胺，二乙基乙醇胺，二甲基丙醇胺，二甲基乙醇胺和二甲基丙胺，它們可以適合于單獨(dú)或結(jié)合使用。
通過(guò)使雜環(huán)化合物和如上所述的中性胺混合制備第七方面的化學(xué)制劑。
能夠與作為對(duì)象的鍋爐系統(tǒng)飲水中溶解氧相適應(yīng)的濃度和其它水的條件決定混合比例，然而，相對(duì)于1升的飲水，通常雜環(huán)化合物和中性胺各按下述量加入0.001至1000mg之間，優(yōu)選0.01至300mg之間，更優(yōu)選0.02至100mg。
雖然第七方面化學(xué)制劑的必要成分是具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物和中性胺，但是，也可以加入另外已知的氧氣凈化劑或腐蝕抑制劑，如肼、亞硫酸鈉、琥珀酸或葡萄糖酸、或此外已知的分散劑，螯合化合物，除銹化學(xué)制劑，或上述其中一些的混合物。
第七方面的化學(xué)制劑能夠有效地用于各種類型的鍋爐系統(tǒng)，如低壓、中壓和高壓鍋爐系統(tǒng)，并對(duì)鍋爐壓力、鍋爐類型或各類的飲水都無(wú)限制。
實(shí)施例38-44，參考實(shí)施例9-20在40℃，將氧飽和的水龍頭中自來(lái)水的軟化水充入5升容量的試驗(yàn)電鍋中，并在下列條件下對(duì)鍋爐進(jìn)行操作，以產(chǎn)生蒸汽溫度183℃，壓力1Mpa，蒸汽量12升/小時(shí)和吹脹速度10％。
使蒸汽冷凝得到冷凝液，將冷凝液冷卻至50℃，然后，給入柱中，最初在柱中沉積，上述試驗(yàn)電鍋是鋼(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的SS400)制試樣，各邊長(zhǎng)50mm，寬15mm，和厚1mm。使試樣在所述冷凝液中浸96小時(shí)。
分別測(cè)定試樣腐蝕量，以計(jì)算鍋爐水和冷凝液中的腐蝕率。結(jié)果值是代表由無(wú)化學(xué)制劑處理的鍋爐水對(duì)試樣產(chǎn)生腐蝕程度的指標(biāo)，結(jié)果見(jiàn)表8如參考實(shí)施例9。
應(yīng)當(dāng)注意，測(cè)定操作后鍋爐水中硝酸根離子和亞硝酸根離子的濃度，結(jié)果顯示于表8中。以使表7中化學(xué)制劑在軟化水中分別具有確定濃度的方式將其溶解于上述軟化水中，然后用固定活塞泵將其給入鍋爐中。


在與上述參考實(shí)施例9相同的條件下，對(duì)溶解化學(xué)成分的軟化水發(fā)生的蒸汽冷凝液做腐蝕試驗(yàn)，計(jì)算試樣的腐蝕率。
此外，測(cè)定操作后鍋爐水中硝酸根離子和亞硝酸根離子的濃度，結(jié)果顯示于表8中。


表7和表8清楚地顯示下列事實(shí)1)因?yàn)榘u胺基團(tuán)(參考實(shí)施例10-17)的化學(xué)制劑在鍋爐水中產(chǎn)生硝酸根離子和亞硝酸根離子，因此不適合于抑制鍋爐的腐蝕。
2)用具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物獨(dú)自減少鍋爐水中鐵的腐蝕速率，在鍋爐水中不產(chǎn)生硝酸根離子和亞硝酸根離子，然而，因?yàn)樵诶淠褐需F的腐蝕速率仍然高，以至于仍然產(chǎn)生蒸汽和冷凝管道的腐蝕，所以，雜環(huán)化合物不合適。
3)與上述參考實(shí)施例對(duì)比，用實(shí)施例化學(xué)制劑中的任何一種在鍋爐水中均不產(chǎn)生硝酸根離子和亞硝酸根離子，并在鍋爐水和冷凝液中有效地抑制鐵的腐蝕。
8、第八方面第八方面鍋爐水處理化學(xué)制劑的特征在于包括具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽及堿性試劑和/或水溶聚合物。
在低溫水的情況中，N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽在中性條件下具有較慢的脫氧化反應(yīng)；在堿性條件下具有較高的脫氧化反應(yīng)。因此，甚至在低溫水的管道線中，用堿性試劑增強(qiáng)雜環(huán)化合物的脫氧化作用，其結(jié)果為，進(jìn)一步增強(qiáng)飲水線的脫氧化作用并減少進(jìn)入鍋爐中鐵的量。進(jìn)入飲水中的鐵和鍋爐容器淘析出的鐵作為鐵的氧化物泥渣黏附于加熱表面，鐵的氧化物泥渣導(dǎo)致濃差電池或類似物以利于腐蝕，在飲水線中，腐蝕抑制作用的增加能夠減少二次腐蝕。
甚至當(dāng)硬性成分從軟化劑或離子交換裝置中漏出時(shí)，用水溶性聚合物減少由鐵的氧化物泥渣(通過(guò)該泥渣擴(kuò)散功能)導(dǎo)致的腐蝕能夠進(jìn)一步防止加熱表面起氧化皮。
因?yàn)橥ㄟ^(guò)使用中性胺將蒸汽冷凝液的PH控制在中性或堿性，所以，抑制了蒸汽冷凝液管道(即蒸汽排水管)的腐蝕。
作為用于第八方面的具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物，優(yōu)選使用1-氨基吡咯烷，1-氨基-4-甲基哌嗪，1-氨基哌啶，1-氨基高哌啶，1，4-二氨基哌嗪，N-氨基嗎啉和嗎啉代雙胍；作為其鹽，例如上述雜環(huán)化合物和脂肪羧酸(如琥珀酸，戊二酸，己二酸，葡萄糖酸，乙醇酸，乳酸，蘋(píng)果酸，酒石酸或檸檬酸)或聚羧酸(如優(yōu)選使用聚丙烯酸)的水溶性鹽，但是對(duì)其無(wú)限制。這些雜環(huán)化合物和其鹽可以適合于單獨(dú)或結(jié)合使用。
用于第八方面的堿性試劑如氫氧化鈉，氫氧化鉀，但無(wú)限制。這些堿性試劑可以適合于單獨(dú)或結(jié)合使用。
作為用于第八方面的水溶性聚合物，優(yōu)選使用聚丙烯酸，聚馬來(lái)酸，聚異丁烯酸，聚丙烯酸和丙烯酸酰胺的共聚物，丙烯酸和羥基烯丙氧基丙烷磺酸的共聚物，丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸的共聚物，和其鹽，但是對(duì)其無(wú)限制。這些水溶性聚合物可以適合于單獨(dú)或結(jié)合使用。
作為用于第八方面的中性胺，可以使用能使鍋爐水和蒸汽冷凝液呈中性或堿性的任何化合物。例如，可以優(yōu)選使用環(huán)己胺，2-氨基-2-甲基-1-丙醇，單乙醇胺，二乙醇胺，嗎啉，單異丙醇胺，二甲基乙醇胺，二乙基乙醇胺，二甲基丙醇胺和二甲基丙胺，它們可以適合于單獨(dú)或結(jié)合使用。
雖然第八方面鍋爐水處理化學(xué)制劑能夠通過(guò)使上述N-取代氨基雜環(huán)化合物或其鹽與堿性試劑和/或水溶性聚合物混合來(lái)制備和進(jìn)一步通過(guò)混合中性胺來(lái)制備，但是，如果必要，也可以將其分別加入。
第八方面鍋爐水處理化學(xué)制劑的量能夠以與作為對(duì)象的鍋爐系統(tǒng)飲水中溶解氧相適應(yīng)的濃度和其它水的條件而改變，然而，相對(duì)于1升的飲水，通常各加入0.001至1000mg之間(優(yōu)選0.01至300mg之間，更優(yōu)選0.02至100mg)的具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽和堿性試劑和/或水溶性聚合物。
特別優(yōu)選根據(jù)鍋爐類型加入堿性試劑以至于PH在8和12之間。
當(dāng)中性堿與鍋爐水處理化學(xué)制劑一起使用時(shí)，相對(duì)于1升的飲水，優(yōu)選中性堿的量在0.01至500mg之間，特別優(yōu)選在0.1至100mg之間。
在第八方面鍋爐水處理化學(xué)制劑中，優(yōu)選將具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽和堿性試劑和/或水溶性聚合物的比例(按重量比)設(shè)定如下(1)當(dāng)具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽和堿性試劑一起使用時(shí)，具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽∶堿性試劑＝1∶0.01-20。
(2)當(dāng)具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽和水溶性聚合物一起使用時(shí)，具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽∶水溶性聚合物＝1∶0.01-20。
(3)當(dāng)具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽和堿性試劑和水溶性聚合物一起使用時(shí)，具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽∶堿性試劑水溶性聚合物＝1∶0.01-20∶0.01-20。
然而，當(dāng)使用其中中性胺時(shí)，優(yōu)選的比例是N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽∶中性胺＝1∶0.01-20(按重量比)。
雖然第八方面鍋爐水處理化學(xué)制劑的必要成分是具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物和堿性試劑和/或水溶性聚合物和中性胺，但是如果必要，也可以加入另外已知的氧氣凈化劑或腐蝕抑制劑，如肼、亞硫酸鈉、糖類、琥珀酸、葡萄糖酸或與上述中性胺不同的胺，或此外已知的分散劑，螯合化合物，除銹化學(xué)制劑，或上述其中一些的混合物。
第八方面的鍋爐水處理化學(xué)制劑能夠有效地用于各種類型的鍋爐系統(tǒng)，如低壓、中壓和高壓鍋爐系統(tǒng)，并對(duì)鍋爐壓力、鍋爐類型或各類的飲水都無(wú)限制。
在下文中，將用一些實(shí)施例和參考實(shí)施例更詳細(xì)地描述第八方面。
實(shí)施例45-49，參考實(shí)施例21通過(guò)將作為堿性試劑的氫氧化鈉加入1升的脫離子水中制備五種試驗(yàn)液，以使得pH分別為8.0，9.0，10.0，11.0和12.0。使其在60℃的恒溫水浴中攪拌1小時(shí)，并在空氣中用氧使其飽和，用溶解氧測(cè)定儀(由Obisfair制造的“MOCA3600”)分別測(cè)定溶解氧的濃度。加入100mg作為N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物1-氨基吡咯烷(1-AP)后，充分地?cái)嚢杷鼈儯瑢⒌玫降娜芤簝A入200ml容量的furan瓶中，蓋上furan瓶蓋兒，其內(nèi)沒(méi)有空間，然后，將其轉(zhuǎn)移到60℃的恒溫水浴中以使溶液反應(yīng)，20分鐘后，將furan瓶從恒溫水浴中拿出，通過(guò)溶解氧測(cè)定儀測(cè)定溶液中溶解氧的濃度，從加入1-氨基吡咯烷以后到加入試劑以前的溶解氧濃度的比例計(jì)算出各樣品溶液中溶解氧的殘基比例(實(shí)施例45-49)。這些操作在氮?dú)夥罩醒杆龠M(jìn)行。
以相同的方法(參考實(shí)施例)，用沒(méi)有加入氫氧化鈉的PH6.8的試驗(yàn)液進(jìn)行試驗(yàn)，作為對(duì)照。
該試驗(yàn)的結(jié)果顯示于表9和圖2中。
結(jié)果明顯表明通過(guò)使用作為N-取代氨基基團(tuán)雜環(huán)化合物的1-氨基吡咯烷和堿性試劑大大增強(qiáng)了脫氧作用。


實(shí)施例50-55，參考實(shí)施例22，23在40℃，將30mg作為N-取代氨基基團(tuán)雜環(huán)化合物的1-氨基吡咯烷加到已在空氣中氧飽和的水龍頭自來(lái)水的軟化水中，將得到的水給入5升容量的試驗(yàn)電鍋中，并在下列條件下對(duì)鍋爐進(jìn)行操作以產(chǎn)生蒸汽，操作的時(shí)間是240小時(shí)，條件溫度 183℃，壓力 1Mpa，蒸汽量11升/小時(shí)速度 10％，和給入水中的鐵濃度0.5mg/L。
最初在飲水線、電鍋包和蒸汽排水管中沉積的是鋼(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的SS400)制試樣，各邊長(zhǎng)50mm，寬15mm，和厚1mm。測(cè)定試樣腐蝕程度，以計(jì)算腐蝕率。結(jié)果顯示于表10中，測(cè)定沉積試樣在鍋爐包中制造的鐵氧化物中含有的鐵量(沉積鐵的量)，結(jié)果顯示于表10中(參考實(shí)施例22)。
將表10中顯示的化學(xué)成分溶解在上述軟化水中，以使表10所示軟化水中具有分別表明的濃度，然后，通過(guò)使用固定的活塞式泵將其給入鍋爐中。
在與上述同樣的條件下，對(duì)溶解化學(xué)成分的軟化水發(fā)生的蒸汽冷凝液進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)，計(jì)算試樣的腐蝕率和沉積鐵的量，結(jié)果顯示于表10中(實(shí)施例50-55，參考實(shí)施例23)。
表10的明顯表明通過(guò)使用1-氨基吡咯烷和堿性試劑和，或水溶性聚合物和進(jìn)一步試驗(yàn)中性胺能夠得到增強(qiáng)腐蝕抑制作用和除垢作用。


*1-AP1-氨基吡咯烷水溶性聚合物丙烯酸和羥基丙烯氧基丙烷磺酸的共聚物AMP2-氨基-2-甲基-1-丙醇正如上面描述所看到的那樣，本發(fā)明1-5方面中任何一種氧氣凈化劑都能夠有效地除去水中溶解氧，當(dāng)它們用作為鍋爐飲水氧氣凈化劑時(shí)，其中任何一種都能夠抑制由溶解氧產(chǎn)生的鍋爐主體和蒸汽和冷凝管道的腐蝕，因此，各氧氣凈化劑均具有非常高的工業(yè)實(shí)用性。
此外，第五方面提供了防止在鍋爐中產(chǎn)生副產(chǎn)物的氧氣凈化劑，以利于不影響蒸汽純度。
第六方面提供了增強(qiáng)在低溫水飲水線中脫氧化作用的氧氣凈化劑，并與常規(guī)腐蝕抑制劑比較，在飲水管道中明顯優(yōu)于它們。
雖然化學(xué)制劑是一組分試劑，但是，第七方面處理鍋爐水的化學(xué)制劑相對(duì)于任何鍋爐主體和蒸汽和冷凝管線顯示了優(yōu)異的腐蝕抑制作用，這是因?yàn)榛瘜W(xué)制劑中含有N-取代氨基基團(tuán)雜環(huán)化合物和中性胺。
雖然化學(xué)制劑是一組分試劑，但是，第八方面提供了既具有優(yōu)異的腐蝕抑制作用又具有除垢作用的鍋爐水處理化學(xué)制劑。
權(quán)利要求
1.一種氧氣凈化劑，其特征在于，其有效成分包括下式表示的雜環(huán)化合物 式中，a，b是滿足關(guān)系式“2≤a+b≤5”的0和5之間的整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧氣凈化劑，其中，所述化合物是2，3-二氨基吡啶 2，3-二氨基吡啶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧氣凈化劑，其中，所述化合物是2-氨基-3-羥基吡啶 2-氨基-3-羥基吡啶。
4.一種氧氣凈化劑，其特征在于，其有效成分包括下式表示的雜環(huán)化合物 式中，R1，R2，R3，R4可以彼此相同或不同，并各自代表下列任何一個(gè)基團(tuán)氫、具有1-8個(gè)碳原子的低級(jí)烷基和也具有1-8個(gè)碳原子的芳基，以及X代表下列任何一個(gè)基團(tuán)氫、氨基、具有1-8個(gè)碳原子的烷基或二烷基氨基基團(tuán)和具有1-8個(gè)碳原子的低級(jí)烷基或具有1-8個(gè)碳原子的芳基。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氧氣凈化劑，其中，由R1，R2，R3，R4代表的具有1-8個(gè)碳原子的低級(jí)烷基是甲基，由R1，R2，R3，R4代表的具有1-8個(gè)碳原子的芳基是苯基或甲苯基，以及由X代表的具有1-8個(gè)碳原子的烷基或二烷基氨基基團(tuán)是甲基或氨基甲基。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氧氣凈化劑，其中，所述化合物是5-氨基脲嘧啶 5-氨基脲嘧啶。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氧氣凈化劑，其中，所述化合物是5，6-二氨基-1，3-二甲基脲嘧啶 5，6-二氨基-1，3-二甲基脲嘧啶。
8.氧氣凈化劑，其特征在于，其有效成分包括偶氮二酰胺。
9.氧氣凈化劑，其特征在于，它包括具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽和羥基苯衍生物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氧氣凈化劑，其中，所述具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物是1-氨基吡咯烷，1-氨基-4-甲基哌嗪，1-氨基哌啶，1-氨基高哌啶，1，4-二氨基哌嗪，N-氨基嗎啉或嗎啉代雙胍。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的氧氣凈化劑，其中，所述雜環(huán)化合物的鹽是雜環(huán)化合物與如琥珀酸、葡萄糖酸、戊二酸、己二酸、乙醇酸、乳酸、蘋(píng)果酸、酒石酸或檸檬酸的羧酸的水溶性鹽、或者是該雜環(huán)化合物與如聚丙烯酸的聚羧酸的水溶性鹽。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氧氣凈化劑，其中，所述羥基苯衍生物是一個(gè)或多個(gè)氫醌，2，3-二甲基-1，4-氫醌，兒茶酚，4-叔丁基兒茶酚，沒(méi)食子酚，1，2，4-羥基苯，沒(méi)食子酸，2-氨基苯酚，2，4-二氨基苯酚和4-氨基苯酚。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的氧氣凈化劑，其中，所述羥基苯衍生物是氫醌。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氧氣凈化劑，其中，所述具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽和羥基苯衍生物的比例是具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽∶羥基苯衍生物＝1∶0.001-10(重量比)。
15.處理鍋爐水的化學(xué)制劑，其特征在于，它包括具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物和中性胺。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述化學(xué)制劑，其中，所述雜環(huán)化合物是N-氨基嗎啉，1-氨基吡咯烷，1-氨基-4-甲基哌嗪，1，4-二氨基哌嗪，1-氨基哌啶，1-氨基高哌啶，嗎啉代雙胍或上述雜環(huán)化合物與如琥珀酸、葡萄糖酸、戊二酸、己二酸、乙醇酸、乳酸、蘋(píng)果酸、酒石酸或檸檬酸的羧酸的水溶性鹽，或者是該雜環(huán)化合物與如聚丙烯酸的聚羧酸的水溶性鹽。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述化學(xué)制劑，其中，所述中性胺是環(huán)己胺，2-氨基-2-甲基-1-丙醇，單乙醇胺，二乙醇胺，嗎啉，單異丙醇胺，二甲基乙醇胺，二乙基乙醇胺，二甲基丙醇胺，或二甲基丙胺。
18.鍋爐水處理化學(xué)制劑，其特征在于，它包括具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽，以及堿性試劑和/或水溶聚合物。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的鍋爐水處理化學(xué)制劑，它進(jìn)一步包括中性胺。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的鍋爐水處理化學(xué)制劑，其中，所述具有N-取代氨基基團(tuán)雜環(huán)化合物是1-氨基吡咯烷，1-氨基-4-甲基哌嗪，1-氨基哌啶，1-氨基高哌啶，1，4-二氨基哌嗪，N-氨基嗎啉或嗎啉代雙胍；以及其中的鹽是所述雜環(huán)化合物與如琥珀酸、葡萄糖酸、戊二酸、己二酸、乙醇酸、乳酸、蘋(píng)果酸、酒石酸或檸檬酸的脂族羧酸的水溶性鹽，或與如聚丙烯酸的聚羧酸的水溶性鹽。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的鍋爐水處理化學(xué)制劑，其中，所述堿性試劑為氫氧化鈉，氫氧化鉀，碳酸鈉或碳酸鉀。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的鍋爐水處理化學(xué)制劑，其中，所述水溶性聚合物是聚丙烯酸，聚馬來(lái)酸，聚異丁烯酸，丙烯酸和丙烯酸酰胺的共聚物，丙烯酸和羥基烯丙氧基丙烷磺酸的共聚物，丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸的共聚物或其鹽。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的鍋爐水處理化學(xué)制劑，其中，所述中性胺是一個(gè)或多個(gè)環(huán)己基胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、單乙醇胺、二乙醇胺、嗎啉、單異丙醇胺、二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺、二甲基丙醇胺和二甲基丙胺。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的鍋爐水處理化學(xué)制劑，其中，按重量比將具有N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽和堿性試劑和/或水溶性聚合物的比例設(shè)定如下i)當(dāng)N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽和堿性試劑一起使用時(shí)，N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽∶堿性試劑＝1∶0.01-20；ii)當(dāng)N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽和水溶性聚合物一起使用時(shí)，N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽∶水溶性聚合物＝1∶0.01-20；和iii)當(dāng)N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽和堿性試劑和水溶性聚合物一起使用時(shí)，N-取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽∶堿性試劑∶水溶性聚合物＝1∶0.01-20∶0.01-20。
全文摘要
本發(fā)明提供若干種氧氣凈化劑以及含有該凈化劑的鍋爐水處理劑。各氧氣凈化劑中分別含有下述有效成分，其環(huán)上具有N－取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其水溶性鹽；含式(A)表示的雜環(huán)化合物；含式(B)表示的雜環(huán)化合物；含偶氮二酰胺；包括具有N－取代氨基基團(tuán)的雜環(huán)化合物或其鹽和羥基苯衍生物。它們可以進(jìn)一步含有中性胺，堿性試劑和/或水溶性聚合物，以形成鍋爐水處理化學(xué)制劑。
文檔編號(hào)C23F11/14GK1557747SQ20041004747
公開(kāi)日2004年12月29日 申請(qǐng)日期1997年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月28日
發(fā)明者志村幸祐, 田家史郎, 志村幸 , 郎 申請(qǐng)人:栗田工業(yè)株式會(huì)社