Хорошайло Д.В., Тастанова Л.К.
ЛАБОРАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНГИБИТОРА СОЛЕОТЛОЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ НТФ КИСЛОТЫ ДЛЯ СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ТЭЦ-2 АО «АСТАНА-ЭНЕРГИЯ» *
Аннотация:
в рамках диссертационной работы была синтезирована нитрилотриметилфосфоновая кислота кислота (НТФ) и проведена оценка её ингибирующей эффективности на воде различных промышленных предприятий. Настоящая статья посвящена подробному лабораторному исследованию эффективности ингибитора на основе НТФ кислоты, проведённому с использованием водных проб предприятия ТЭЦ-2 АО «Астана-Энергия». Представлены условия испытаний, методика определения степени ингибирования, а также анализ влияния реагента на водные характеристики. Полученные данные демонстрируют высокую эффективность ингибитора в предотвращении образования солеотложений в условиях, моделирующих водооборотную систему предприятия.
Ключевые слова:
ингибиторы солеотложений, фосфорорганические соединения, нитрилотриметилфосфоновая кислота, системы водоснабжения, промышленная химия
DOI 10.24412/2712-8849-2025-586-1848-1857
Одной из острых проблем промышленного водоснабжения в Казахстане остаются загрязнение воды и образование солеотложений, особенно актуальные для теплоэнергетических предприятий. Накипь и минеральные отложения на теплообменных поверхностях снижают эффективность теплопередачи, увеличивают гидравлическое сопротивление, ускоряют коррозионные процессы и в конечном итоге повышают эксплуатационные расходы. В этой связи цель настоящей работы заключается в проведении лабораторного исследования ингибитора на основе нитрилотриметилфосфоновой кислоты (НТФ), синтезированной по усовершенствованной методике, с использованием воды предприятия ТЭЦ-2 АО «Астана-Энергия».Станция ТЭЦ-2 играет важнейшую роль в обеспечении тепловой энергией значительной части жилых и промышленных объектов города Астана, и её надёжная работа напрямую влияет на энергетическую безопасность региона. Поддержание стабильного водохимического режима на подобных объектах требует применения современных эффективных ингибиторов, способных предотвращать образование накипи и продлевать срок службы оборудования.В качестве перспективного реагента рассматривается нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ), обладающая выраженной комплексообразующей способностью и устойчивостью к высоким температурам. Синтез НТФ был реализован в лабораторных условиях с использованием фосфористой кислоты в качестве основного сырья. Методика получения была разработана на основе анализа научных источников [1,2,3], в которых описаны подходы к синтезу метилфосфорилированных производных аммиака. Это позволило получить качественный продукт, пригодный для последующего применения в составе ингибиторов солеотложений.Период испытаний: 24 марта - 1 мая 2024 г.Цель испытаний – проверка эффективности двух ингибиторов, разработанных лабораторным методом, на воде предприятий АО «Астана-Энергия»Задача – определить эффективность ингибиторов и выявить наиболее результативный из них.Место проведения испытаний: Химическая лаборатория ТОО «НИИ «СТАРК»Объекты испытаний:Естественная, необработанная химическими реагентами вода.2 вида ингибитора, где первый является 50%-м раствором НТФ, а второй 22%-м раствором НТФ с добавлением 15% NaOH (гидроксида натрия).Методика испытаний: Оценка ингибирующей эффективности реагентов проводилась в соответствии с регламентом, разработанным ОАО АНК «Башнефть» – «Порядок выполнения лабораторных и опытно-промысловых испытаний химических реагентов, применяемых в процессах добычи и подготовки нефти и газа» (СТ-07.1-00-00-02).В лабораторных условиях проводилось измерение содержания ионов Са²+ в осветленной воде предприятия. Испытания ингибирующей эффективности выполнялись на воде ТЭЦ-2 АО «Астана-Энергия». Для этого воду смешивали с рассчитанным количеством ингибитора. Одновременно проводился контрольный эксперимент без добавления ингибитора, чтобы оценить эффективность реагента путем сравнительного анализа.Важно отметить, что в ходе работы была разработана и апробирована методология тестирования эффективности ингибиторов, которая впоследствии легла в основу патента, полученного для ингибитора гипса, применяемого при добыче урана методом подземного выщелачивания. Опыт, накопленный в рамках данного исследования, позволил адаптировать методы оценки эффективности ингибиторов под условия уранодобывающего месторождения, что значительно повысило точность и достоверность лабораторных исследований. [4]Первый этап выбора ингибиторов для предотвращения солеотложении включал тестирование их совместимости с исследуемой водой.Ход испытаний:Тест на совместимость ингибиторов с водой проводился смешиванием в соотношении 1:9. Результаты теста на совместимость показаны на рисунке- 15 ниже.Рис. 1. Проверка ингибиторов на совместимость с водой.Ингибиторы, не прошедшие тест на совместимость с водой, в дальнейшем не применяются, так как их задача — предотвращать образование осадка в процессе десорбции, а не провоцировать образование отложений.Оба ингибитора прошли тест на совместимость, следовательно, подходят для данных вод, в дальнейшем анализе используются эти же ингибиторы.Эффективность ингибиторов солеотложения определяют при концентрации 9 мл/м³. В колбы объемом 250 мл добавляют по 100 мл воды и ингибитор. Затем колбы плотно закрывают крышками и термостатируют при температуре 75 °С в течение 5 часов. Результаты термостатирования представлены на рисунке 2 ниже.Рис. 2. Результаты термостатирования.Термостатирование допускается проводить при температурах, соответствующих условиям эксплуатации ингибитора (в данном случае при 25 °С). После завершения процесса пробы охлаждают и фильтруют через плотный фильтр “синяя лента”. Для определения содержания ионов кальция в конические колбы пипеткой Мора отбирают 10 мл фильтрата, добавляют 40 мл дистиллированной воды, 2,5 мл 20%-ного раствора гидроксида натрия и 10–15 мг смеси мурексида и хлорида натрия. Титрование проводят 0,05 н раствором трилона Б до изменения окраски раствора с розовой на фиолетовую (см. рисунок-3 ниже).Рис. 3. Изменение окраски раствора.Содержание ионов кальция рассчитывается по формуле:Х=
Номер журнала Вестник науки №5 (86) том 3
Ссылка для цитирования:
Хорошайло Д.В., Тастанова Л.К. ЛАБОРАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНГИБИТОРА СОЛЕОТЛОЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ НТФ КИСЛОТЫ ДЛЯ СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ТЭЦ-2 АО «АСТАНА-ЭНЕРГИЯ» // Вестник науки №5 (86) том 3. С. 1848 - 1857. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/23218 (дата обращения: 13.07.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+