Жанажол кен орны

 

 

2.6 Үшнатрийфосфаттың және оның сулы ерітінділерінің қасиеттері

 

Үшнатрийфосфат Na₃PO₄ – фосфор қышқылының үш есе алмастырылған тұзы – ақ түсті кристалл зат.

Үшнатрийфосфаттың сулы ерітіндісінің  химиялық формуласы: Na₃PO₄·nH₂O.

Үшнатрийфосфат  фосфор қышқылы  тұздарының бірі болып табылады, сонымен  қатар құрамында натрий үшполифосфаты  мен динатрийфосфат бар.

Үшнатрийфосфаттың техникалық сипаттамалары:

Жалпы Р₂О₅ массалық үлесі, % кем емес …………………….….18,5

1 %-дық сулы ерітінді  рН………………………………………....11,5-12,5

Суда ерімейтін қалдықтың  массалық үлесі, % артық емес……..0,03

Негізгі заттың мөлшері, % кем  емес……………………………...98

Натрий оксидінің (Na₂O) массалық үлесі, % кем емес………….15,5-19

Хлоридтің (Сl) массалық үлесі, % артық емес…………………...0,5

Сульфаттың (SО₄) массалық үлесі, % артық емес……………….0,5

 

ҮНФ кейбір қасиеттері төменде  келтірілген:

Молекулалық массасы……………………………………………380,12

Тығыздығы, г/см³…………………………………………………1,64

Температурасы, °С:

         балқу……………………………………………………...….73,4

         толық сусыздану…………………………………………….100

Мөлшері 2-20 % болғандағы ҮНФ  сулы ерітіндісінің

 қышқылдылығы…………………………………………………..11,5

ҮНФ 1 %-қ сулы ерітіндісінің дымқылдану бұрышы, градус.....0

Мұнай – 1 %-қ сулы ерітінді жүйесінің фазааралық керілуі,

мДж/²……………………………………………………………….3-5

 

Кесте 2.6.1-де ҮНФ сулы ерітінілерінің тығыздықтарының, ал кесте 2.6.2-де тұтқырлықтарының мәндері келтірілген.

 

Кесте 2.6.1

 

ҮНФ сулы ерітінділерінің  тығыздықтарының температураға  байланысты мәндері

 

Сулы ерітіндідегі ҮНФ  мөлшері, %	Температура кезіндегі тығыздығы (кг/м³), °С
	10	20	30	40	50
0 5 10 15 20 25 30	999 1030 1058 1087 1099 - -	998 1028 1055 1084 1096 1123 1161	996 1025 1053 1080 1092 1120 1155	992 1021 1049 1075 1087 1116 1151	988 1018 1043 1071 1082 1113 1146

 

ҮНФ қабаттық тұзды суда ерігіштігі шектеулі [5].

Үшнатрийфосфат майсыздандырғыш  ретінде өнеркәсіптің әр түрлі салаларында, соның ішінде жылуэнерготехника  және металл өңдеу, қант және синтетикалық каучук өндіру, целлюлоза-қағаз өнеркәсібінде  және мұнайгаз өңдеуде қолданылады.

Су дайындауда қолдану  негізі – фосфаттың қақты шламға айналдырып қорғауы болып табылады. Реагент суда аз еритін кальций ортофосфатын түзеді, ол кальций карбонаты кристаллдарының  шектерінде адсорбцияланып, олардың  пішінінің өзгеруіне алып келеді және біріншілік реагенттердің агломерациясына  кедергі жасайды, нәтижесінде қақтың орнына борпылдақ, жеңіл алынып қалатын  шлам түзіледі. Карбонаттық кермектілігі 5-6 мг-экв/л сулар үшін тиімді.

 

Кесте 2.6.2

 

ҮНФ сулы ерітінділерінің  тұтқырлықтарының температураға байланысты мәндері

 

Темпера-тура, °С	Сулы ерітіндідегі ҮНФ  мөлшері кезіндегі тұтқырлық (мПа·с), %
	0	5	10	15	20	25	30
5 10 20 30 40 50	1,518 1,307 1,004 0,803 0,655 0,551	1,761 1,492 1,113 0,873 0,741 0,674	2,072 1,673 1,239 0,985 0,906 0,736	2,391 1,904 1,410 0,094 0,903 0,811	- - 1,563 1,215 1,024 0,930	- - - 1,385 1,175 1,076	- - - - 1,441 1,275

 

Кристалл тәрізді ҮНФ  тұщы судағы ерігіштік пен тепе-теңдік концентрациялар көрсеткіштерінің мәндері төменде келтірілген (Кесте 2.6.3).

 

Кесте 2.6.3

 

Кристалл тәрізді ҮНФ  тұщы судағы ерігіштігі мен тепе-теңдік концентрациялары

 

Температура, °С	20	30	40	50	60	70
ҮНФ ерігіштігі, г/100 г	30,2	38,1	49,7	67,4	90,74	124,6
Кристалл түзілудің тепе-теңдік константасы, %	23	28	33	40	47	55

 

Үшнатрийфосфат энергетикада, металлургияда, машина құрылысында, тамақ  өнеркәсібінде және басқа да салаларда  минералды ластанулардың барлық түрлерін ерітуге арналған құрал  ретінде, сонымен қатар жылуалмасу қондырғыларының, тұрмыстық суқыздырғыш құралдардың (шәйнек, кір жуғыш машина және т.с.с) ішкі бетінде түзілетін қақ тұнбаларын ерітуге арналған құрал ретінде қолданылады.

Жұмысшы ерітінді концентрациясы 50-100 г/л.

Үшнатрийфосфат жабдықты сілтілік ерітінділерге коррозиялық-тұрақты  материалдардан тазарту және майсыздандыру  үшін, ет және балық өнеркәсібінде  ыстағыш камераларды механикалық  тазалау үшін, қоғамдық тамақтану  кәсіпшіліктерінде ыдысты жуу мен  майсыздандыру үшін, айналымдық бос  шыны қораптарын, сыйымдылықтарды, транспортерларды және құю желілерін, кез келген өнеркәсіп  саласындағы өндірістік және тұрмыстық  бөлмелердің қабырғалары мен  едендерін өңдеу үшін қолданылады.

Үшнатрийфосфат антинакипин  ретінде қолданылады. Жұмысшы ерітінді концентрациясы 0,3-10 г/л. Кір жууда  да қолданылады. Жұмысшы ерітінді коцентрациясы 10-15 г/л, температурасы 30-50°С [6].

Үшнатрийфосфатты жабық  тасымалдау құралдарының барлық түрлерімен жүк тасымалдау ережелеріне сәйкес тасымалдайды. Теміржолмен үшнатрийфосфатты жабық вагондарда тасымалдайды. Өзен транспортымен тасымалдағанда арнайы контейнерлерді қолданады.

Пакетпен қапталған өнімді сәйкес бөлімшелермен бекітілген және МЕСТ 9078 бойынша жүк тасымалдау ережелеріне сәйкес өлшемі 800х1200 мм, жүк көтергіштігі 1 т болатын ағаш поддондарды қолдану арқылы  тасымалдайды. Қаптарды поддондарға тиеу 18 дана мөлшерде алты сатылы етіп, байлайтын құралдарды қолдану арқылы жүзеге асырылады.

Үшнатрийфосфатты (МЕСТ 201-76) жабық қойма бөлмелерінде өндіруші қаптамасында сақтайды. Кепілді сақтау мерзімі – 12 ай.

Үшнатрийфосфат өртке  және жарылысқа қауіпсіз, сілтілік қасиеттерге ие. Адам ағзасына әсер ету дәрежесі бойынша МЕСТ 12.1.007 сәйкес қауіптіліктің 2-ші класына жатады. Өндірістік бөлмелердің жұмысшы  аймағындағы үшнатрийфосфаттың  шекті рұқсат етілген концентрациясы МЕСТ 12.1.005 сәйкес Р₂О₅ есептелгенде 1 мг/м³ құрайды.

Үшнатрийфосфатпен жұмыс  жүргізетін өндірістік бөлмелерде желдеткіш  жүйесі болуы тиіс. Жабдықтар мен  коммуникациялар саңылаусыздандырылған болуы тиіс[7].

 

 

2.7 Үшнатрийфосфатты тәжірибелік-кәсіпшілік сынау

 

Үшнатрийфосфатты мұнайбергіштікті арттыратын реагент ретінде қолдану  оның жақсы сулаушы қасиеттеріне негізделген. ҮНФ ерітіндісінің  сумен араласуы сулау бұрышының  айтарлықтай азаюына алып келеді. Оның мұнайжуғыш қасиеттерінің жақсаруына девон мұнайларының үшнатрийфосфат ерітінділеріне индифференттігі ықпал  етеді: бұл сілтілі суландыру нұсқасы болып табылады. Үшнатрийфосфаттың жерасты және айдалатын сулардың кальций тұздарымен химиялық әсерлесуі кезінде ығыстыру аймағында мүлде ерімейтін жоғары дисперсті кальций ортофосфаты түзілуі мүмкін. Бұл заттың кристаллдары сумен шайылған қуыстарды жартылай бітеп тастайды да, гидравликалық кедергіні арттырады және судың тиімді тұтқырлығын арттырады, бұл қабатты суландырумен қамтуды арттырады.

ТатНИПИмұнай институтының шамамен алынған динамикалық  ұқсастық жағдайларындағы сызықтық цементтелмеген қуысты орталарда  жүргізген  лабораториялық зерттеулері көрсеткендей, 0,1-1,0 %-дық үшнатрийфосфат ерітіндісінің  оторочкасы бар сумен мұнайды  ығыстыру кезінде 9 сынақтар бойынша  сусыз ығыстыру коэффициентінің  орташа мәні 0,64, ал соңғысының мәні – 0,76 құрады. Осыған ұқсас мұнайды қарапайым  сумен ығыстыру кезінде сусыз  ығыстыру коэффициентінің орташа мәні 0,53, ал соңғысының мәні – 0,66 құрады.

Үшнатрийфосфаттың аз мөлшердегі концентрациялы (5-15 %) оторочкаларын  қолдану одан да жақсы нәтижелер  береді. Берілген жағдайда 9 сынақ бойынша  сусыз ығыстыру коэффициенті 0,70, ал соңғы ығыстыру коэффициенті 0,78 құрады.

Құрамындағы қалдық сулардың мөлшері бір-біріне жақын болатын, терригенді және карбонатты үлгілер  үшін 1 %-дық ҮНФ ерітіндісінің  центрифугалау көмегімен орташа ығыстыру коэффициентіне әсерін бағалау  кезінде сәйкесінше 59,5 және 63,6 % тең  болды, бұл тұщы сумен ығыстыру коэффициентімен  салыстырғанда 5,8 және 5,9 %-ға артық.

Қарапайым сумен салыстырғанда  үшнатрийфосфаттың мұнай шайғыш қасиеттері жоғары болып келеді, бұл  соңғысының жақсы сулағыштық қасиетіне  байланысты. Лабораториялық зерттеулер көрсеткендей, үшнатрийфосфатты тұщы сумен немесе қабат суымен араластыру сулау бұрышы косинусының күрт артуына  алып келеді, суда 1 % ҮНФ болған кезде  ол бірге тең болады.

Бұл реагенттің жақсы мұнай  шайғыш қасиеттерін түсіндіретін тағы бір фактор – бұл мұнайдың үшнатрийфосфат ерітінділеріне индеферентті еместігінде. Зерттеулер көрсеткендей, ҮНФ ерітінділері мұнаймен шекарада айтарлықтай беттік активтілікке ие. Егер полярсыз керосинмен шекарада үшнатрийфосфаттың 8-6 % концентрациялары кезінде фазааралық керілу 0,8 құрайды, онда бұл мұнаймен шекарада өлшенген мән 0,1-ге тең.

Үшнатрийфосфат ерітінділерінің  жоғары сулағыш қасиеті және беттік активтілігі мұнайға қаныққан қуысты орталардың каппиллярлы сіңіруінің жақсаруына алып келеді – алдын  ала суланған қуысты орталардан қалдық мұнайды 0,5 және 1,0 %-дық ҮНФ ерітінділерімен шаю ығыстыру коэффициентінің сәйкесінше 23,7 мен 1,5 %-ға абсолютті өсуіне алып келді; мұнайбергіштіктің өсуінің қатыстық мәні қалдық мұнайдың 36 %-ын құрады.

ҮНФ-тың жоғары мұнайшайғыш  қасиеттерінің келесі бір себебі: ығыстыру фронтында жерасты және айдалатын сумен араласу кезінде  ерімейтін жоғары дисперсті кальций  және магний фосфаттарының түзілуі. Бұл тұздардың кристаллдары сумен  жуылған қуыстарды бітеп тастап, гидравликалық кедергіні және судың  локальді тиімді тұтқырлығын арттырады  да, суды мұнаймен толған қуыстарға  бағыттайды. Басқаша айтқанда, бұл  жерде селективті қуысішілік кольматация  орын алады, нәтижесінде қуысты кеңістікті ығыстырумен микро- және макроқамтуы  артуы тиіс.

Лабораториялық мәліметтер негізіндегі есептеулер көрсеткендей, қабатқа айдалған 1 т үшнатрийфосфат қосымша 100 т мұнай өндіруге мүмкіндік  береді.

Қабаттың мұнайбергіштігін арттыру әдісінің кәсіпшілік тиімділігін  бағалау үшін №8 ұңғы ауданында 1967 жылдың тамыз-қазан айларында 102 т үшнатрийфосфаттан 0,44 %-дық оторочка алынды. №8 ошақтық  ұңғыға айдаудан №7 пайдалану ұңғысында  су 1969 жылы пайда өндірілді. Бұл кезде  трассалаушы параметр ретінде ілеспе судағы фосфат-ионның мөлшері алынды. Судың пайда болуы ҮНФ-тың сусыз  мерзім кезінде сынақтық ауданды  игеру көрсеткіштеріне әсерін алдын  ала бағалауға мүмкіндік берді. Үшнатрийфосфат оторочкасының ығыстыру көрсеткіштеріне әсерінің анализі  көрсеткендей, ҮНФ айдау кезінде  келтірілген сусыз мұнай өндіру 24,9 %-ға тең болды, ал геологиялық-физикалық  жағдайлары және қабат параметрлері шамалас бес бақылау аймағы бойынша  бұл көрсеткіш орташа есеппен 0,6 %-ға тең болды. Өндірілетін өнімнің  сулануы 20 % кезінде есептелген сынақтық ауданнан келтірілген өнім өндіру, сулануы бірдей болатын, бақылау  аудандары бойынша өнім өндіруден 4,5 %-ға артық болып шықты.

Үшнатрийфосфаттың сынақтық аудандарды игеру көрсеткіштеріне  жағымды әсер етуін №222 ұңғының  бобриковск горизонты аймағындағы  сынақтық ауданды игеру жағдайымен толықтыруға болады, мұнда екі  жыл бұрын ҮНФ оторочкасы дайындалды. Бүгінгі таңда айналасындағы  пайдалану ұңғыларында айдалған су әлі шыққан жоқ, ал айдау ұңғыларының  қабылдағыштығы 1000 м³/тәул болғанда бобриковск горизонтын игеру кезінде айдалатын  судың жақын маңдағы пайдалану  ұңғыларына тез өтуі сипаттамалық құбылыс  болып табылады.