Морфолиновый ВХР

Водно-химические режимы с применением органических аминов

Итак, для блоков с медьсодержащими сплавами во втором контуре необходимо использовать корректирующий реагент, удовлетворяющий следующим требованиям:

- лучшие, по сравнению с аммиаком, щелочные свойства (т.е. более высокая величина константы диссоциации Kb) и меньшая степень снижения Kb с ростом температуры;

- коэффициент распределения между паром и водой в двухфазной среде Кd близкий к 1;

- способность повышать рН без вреда для медных сплавов;

- совместимость с конструкционными материалами;

- стабильность (низкая скорость термического разложения);

- обеспечение нормальной эксплуатации систем поддержания ВХР-2 (БОУ и СВО-5);

- минимальное воздействие на окружающую среду и здоровье персонала;

- экономическая целесообразность.

В результате интенсивного поиска альтернативных аммиаку реагентов, используемых для коррекции ВХР-2 на АЭС с PWR Франции, США, Англии, Японии, Канады, Бельгии, ЮАР, Кореи с медьсодержащими сплавами в оборудовании, наибольшее распространение получили два органических амина – морфолин и этаноламин.

В таблице приведены сравнительные физико-химические свойства трех корректирующих реагентов ВХР-2, пересчитанные ВНИИАЭС для условий ВВЭР-440 и ВВЭР-1000.

Таблица. Сравнительные характеристики аммиака, морфолина и этаноламина

Амин	Формула	Мо­ле­ку­ляр­ная масса	pKb= - logКb	Коэффициент распреде­ления между паром и водой, Кd	Степень раз­ложения %/ ч при 285^оС
25 ^оС	150 ^оС	300^оС	25 ^оС	150^оС	300^оС
Аммиак	NH3		4,76	5,13	6,83	30,20		3,23
Морфолин	C4H8ONH		5,50	5,30	6,63	0,12	0,77	1,29	~ 2
Этаноламин	C2H4(OH)NH2		4,50	4,83	6,40	0,004	0,11	0,489	~ 0,7

Основным свойством, характеризующим способность указанных соединений поддерживать определенную величину рН в контуре, является значение константы диссоциации К_д.

Органические амины являются химическими аналогами аммиака, у которых один или несколько атомов водорода заменены на углеводородные цепочки. Амины в большей или меньшей мере сохраняют щелочные свойства аммиака, приобретая в то же время новые полезные свойства. Они являются ингибиторами коррозии, обладают «моющим эффектом» (ускоряют вывод из оборудования шламов, слабо сцепленных с поверхностью), создают на поверхности металла защитные пленки, которые защищают металл не только от коррозионного, но и от эрозионного износа. В мировой практике для коррекционной обработки рабочей среды второго контура используются более десяти органических аминов. Наиболее распространенными из них являются морфолин и этаноламин.

Морфолин (тетрагидро-1,4-оксазин) – органическая бесцветная жидкость со слабоаммиачным запахом и свойствами слабой щелочи. Смешивается во всех отношениях с водой и органическими растворителями. Температура кипения чистого морфолина 129⁰ С при атмосферном давлении. Стабилен до температуры 288⁰ С. При более высоких температурах происходит его термическая деструкция с точкой полного разложения, соответствующей 649⁰ С.

Морфолин при взаимодействии с водой повышает ее рН за счет протекания реакции:

OC₄H₈NH + H₂O = OC₄H₈NH₂ ⁺ + ОH^-

Морфолин взаимодействует с углекислотой по реакции:

OC₄H₈NH + H ₂O + CO₂ = OC₄H₈NH₂⁺ + HCO₃^-

В результате термического разложения и окисления морфолина образуются органические кислоты – уксусная и муравьиная:

OC₄H₈NH → СН₃СООН + НСООН

Опыт эксплуатации показывает, что наличие органических кислот (уксусной и муравьиной), накапливаемых во втором контуре при ведении морфолинового ВХР-2, не оказывает значительного влияния на значения рН_Т в продувочной воде ПГ.

Коэффициент распределения морфолина в системе “пар - вода” близок к 1, в то время как аммиак в температурном интервале 150-250^оС коэффициент распределения находится в пределах 3,23-8,0. Это свойство морфолина обеспечивает его ингибирующую и нейтрализующую стабильность во всех потоках второго контура, что позволяет создавать условия для реального снижения коррозионно - эрозионного износа всего оборудования, что в конечном итоге приведет к снижению массопереноса продуктов коррозии в ПГ и снижению уровня их загрязненности.

Дата добавления: 2014-01-07