Ultrasəs emalı ilə şəffaf halogenid duz məhlulları
Şəffaf halogenid duz məhlullarında geniş istifadə olunan halogenid duzları və qarışıqların tərkibi
| Duz | 20°C-də maksimum sıxlıq (kg/m3) | 68°F-də maksimum sıxlıq (lb/gal) |
|---|---|---|
| Natrium xlorid (NaCl) | 1200 | 10,0 |
| Kalsium xlorid (CaCl2) | 1430 | 11,9 |
| Natrium bromid (NaBr) | 1520 | 12,7 |
| Kalsium bromid (CaBr2) | 1700 | 14,2 |
| Sink bromid (ZnBr2) | 2400 | 20,0 |
Aralıq sıxlıqlar qarışdırma yolu ilə əldə edilir. CaBr2-nin ZnBr2-yə 60:40 kütlə nisbəti kristallaşma temperaturunu 4°C-dən (39°F) aşağı saxlamaqla təxminən 2070 kg/m3 (17,3lb/gal) sıxlıq verir.
Əsas istismar xüsusiyyətləri
- Süzgəc qabığı əmələ gəlmir: Hidrostatik basqı məhlulun həqiqi sıxlığından yaranır.
- Gilin inhibisiyası: Ca2+ və Zn2+ gil şistlərinin şişməsini və dispersiyasını zəiflədir.
- Optik şəffaflıq: Şəffaf halogenid duz məhlulları etibarlı süzməyə, axın xəttində hissəciklərin sayılmasına və qamma şüaları ilə izləməyə imkan verir.
Mayenin tərkibinin layihələndirilməsində nəzərə alınan amillər
Layihələndirmə hədəf sıxlığın müəyyənləşdirilməsi ilə başlayır, sonra kristallaşmaya qədər temperatur ehtiyatı, layla uyğunluq və korroziya yoxlanılır. Sinklə zəngin duz məhlulları ən yüksək sıxlığı təmin edir, lakin daha yüksək xüsusiyyətli metal materiallar və inhibitor paketləri tələb edir.
Halogenid duz məhlullarının qarışdırılması və keyfiyyətə nəzarət
Şəffaf halogenid duz məhlullarının hazırlanmasında duzların həllolması bərk maddə ilə maye arasındakı sərhəddə kütlə ötürülməsi ilə məhdudlaşır. Yüksək güclü ultrasəs emalı xırda hissəcikləri dispersləşdirməklə və diffuziya təbəqələrini dağıtmaqla partiyanın emal müddətini azaldır. Quyunun tamamlanması üçün nəzərdə tutulan duz məhlulları bulanıqlığın 0,4 NTU-dan aşağı olması üçün 1–2 µm filtr kartriclərindən keçirilir.
Şəffaf halogenid duz məhlullarının yüksək güclü ultrasəslə emalı
Titrəyən sonotrodun yaratdığı akustik kavitasiya həllolmanı, qazsızlaşdırmanı və əlavələrin dispersiyasını xeyli sürətləndirir. Qabarcıqların daxilə çökməsi duz səthlərini təmizləyən, aqlomeratları parçalayan və ətraf mühit temperaturunda təzə mayeni sərhəd təbəqəsindən keçirən mikroşırnaqlar və zərbə dalğası cəbhələri yaradır.
Ölçülmüş səmərəlilik artımları
15m3 həcmli kalsium bromid məhlulu partiyasına dair sahə məlumatları (hədəf sıxlıq ≈ 1700 kg/m3 və ya 14,2lb/gal) göstərir ki, yüksək güclü ultrasəs ətraf mühitin 25°C (77°F) temperaturunda həllolmanı təxminən 25 dəqiqəyə tamamlayır. Eyni iş buxarla qızdırılan, yuxarıdan daxil olan pərli qarışdırıcı ilə 60°C-də (140°F) təqribən dörd saat tələb etmişdir. Daha aşağı temperatura baxmayaraq, ultrasəs üsulu hazır mayenin hər kubmetrinə yalnız 0,3–0,5 kWh elektrik enerjisi sərf etmiş və yenə də 0,4 NTU-dan aşağı bulanıqlıq təmin etmişdir. Kavitasiya mayeyə qarışmış qazı da çıxarır. Resirkulyasiya dövrəsində həll olmuş oksigen bir keçiddən sonra əhəmiyyətli dərəcədə azalmış, bu da korroziya inhibitorlarının daha effektiv təsir göstərməsinə imkan vermişdir.
Axın xəttində və partiyalarla ultrasəs emalının müqayisəsi
İki tətbiq rejimi geniş yayılmışdır və hər biri ayrıca istismar ehtiyacına xidmət edir.
Mövcud sistemə əlavə edilən partiya dövrəsi
Mövcud sistemə əlavə edilən partiya dövrəsi konfiqurasiyasında mövcud qarışdırma çəni bufer həcmini, qızdırıcı serpantinləri və köçürmə nasosunun sorma xəttini təmin etməyə davam edir. Daldırma borusu qismən həll olmuş duz məhlulunu çənin dibindən çəkərək ultrasəs qurğusunun skid blokuna daxil olan mayenin həll olmamış bərk maddələrin ən yüksək konsentrasiyasını ehtiva etməsini təmin edir. Sonra nasos axını təxminən 2barg (30psig) təzyiqdə axın xəttinə quraşdırılmış ultrasəs axın hüceyrəli reaktora ötürür. Hüceyrənin daxilində kaskatrod intensiv kavitasiya zonası yaradır. Təqribən 0,5 saniyəlik qalma müddəti qalıq kristalları həll etmək üçün kifayətdir. Axın istiqamətində hüceyrədən dərhal sonra yerləşdirilmiş sıxlıqölçən quru materialı ötürən şnekli konveyerin verilişini məhdudlaşdıran PID idarəetmə dövrəsinə məlumat ötürür. Emal olunmuş duz məhlulu çənə qayıdır. Ultrasəsin yaratdığı kəsilmə qüvvələri sərhəd təbəqələrini fasiləsiz dağıtdığı üçün ümumi partiya emalı müddəti mayenin ümumi temperaturunu artırmadan saatlardan onlarla dəqiqəyə enir və mövcud sistemin uyğunlaşdırılması yalnız iki flanşlı birləşmə tələb edir.
Tam axın xətti konfiqurasiyası
Tam axın xətti konfiqurasiyası dəniz platformaları və qurudakı qazma qurğuları üçün optimallaşdırılmışdır. Burada qarışdırma çəni tamamilə aradan qalxır. Su və ya təkrar istifadə olunan filtrat quru duzları birbaşa ultrasəs reaktoruna dozalı şəkildə verən şnekli qidalandırıcı ilə birləşdirilir. Axın ultrasəs axın hüceyrəsindən çıxanadək həllolma və qazların çıxarılması faktiki olaraq tamamlanır. Oradan maye birbaşa qazma məhlulu nasoslarına və ya quyunun tamamlanması üçün duz məhlulu manifolduna gedir. Belə qoşularaq dərhal işlədilən skid bloku qazma rəhbərinə isti qarışdırma aparılan partiya çənləri ilə əlaqəli istilik gecikməsi və ya kristallaşma riskləri olmadan hidrostatik basqını real vaxtda idarə etmək imkanı verə bilər.
Enerjiyə qənaət və emissiyaların azaldılması
50m3 həcmli qurğuda buxarla qızdırmanın aradan qaldırılması hər partiya üçün 350kWh-dək yanacaq enerjisinə qənaət edir və 70kg-dək CO2 emissiyasının qarşısını alır.
Qazsızlaşdırma və korroziyaya nəzarət
Kavitasiya duz məhluluna qarışmış qazı xaric edir. Oksigenin azalması çuxurcuq korroziyasını və korroziyanı ləngidir. Ultrasəslə qazsızlaşdırılmış duz məhlullarından istifadə edildikdə sahədə sınaqdan keçirilən korroziya nümunələri çox vaxt eyni inhibitor dozasında on dəfə aşağı korroziya göstərir.
Əlavələrin dispersiyası
Ultrasəs emalı adi pərli qarışdırmanı əvəz etdikdə təbəqə əmələ gətirən aminlər, sürtkü maddələri və mikronlaşdırılmış ağırlaşdırıcı bərk maddələr üçün daha dar hissəcik ölçüsü paylanmaları və reoloji göstəricilərin dəyişkənliyində 30%-dək azalma əldə edilir.
Korroziya və material seçimi
Xlorid və bromidin yüksək miqdarı çuxurcuq korroziyasını və korroziyanı gücləndirir. Duz məhlulları adətən havasızlaşdırılmış (oksigen miqdarı 10ppb-dən aşağı) və təbəqə əmələ gətirən aminlər əlavə edilmiş halda göndərilir. ≥60°C-də (140°F) yerüstü avadanlıqda karbon poladı 316L, dupleks 2205 və ya superdupleks 2507 ilə əvəz edilir. Titanium Grade 5 sonotrodları və Alloy 625 axın hüceyrələri 120°C-dək (248°F) temperaturda ZnBr2-yə davam gətirir.
Şəffaf halogenid duz məhlulları yüksək təzyiq altında, layı az zədələyən quyu nəzarəti üçün əvəzolunmaz olaraq qalır. Duz kimyasına, yüksək güclü ultrasəsə, korroziyanın azaldılmasına və ətraf mühitə məsuliyyətli yanaşmaya yiyələnmək mühəndislərə quyudaxili mühitin mümkün olan ən yüksək təmizliyini təmin etməklə sıxlıqları 1080 kg/m3 (9lb/gal) ilə 2400 kg/m3 (20lb/gal) arasında tənzimləməyə imkan verir.
Tez-tez verilən suallar: şəffaf halogenid duz məhlulları
Şəffaf halogenid duz məhlulunu nə səciyyələndirir?
Heç bir asılı bərk maddə həllolma həddini aşmır, buna görə maye şəffafdır və bulanıqlığı 0,5 NTU-dan aşağı olana qədər süzülə bilər. Bütün çəki həll olmuş duzlardan yaranır.
Hansı duzlar ən geniş yayılmışdır?
Natrium xlorid, kalsium xlorid, natrium bromid, kalsium bromid və sink bromid. Sıxlıq bu duzları suda qarışdırmaqla tənzimlənir.
Nə üçün ağırlaşdırılmış qazma məhlulu əvəzinə şəffaf duz məhlulları seçilməlidir?
Onlar süzgəc qabığı yaratmır, layın zədələnməsini minimuma endirir, quyunun tamamlanması avadanlıqlarından asanlıqla keçir və mikrondan kiçik hissəciklərin süzülməsini tez təmin edir.
Şəffaf halogenid duz məhlullarını qarışdırmaq üçün nə üçün ultrasəsdən istifadə edilməlidir?
Ultrasəs emalı həllolma müddətini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır, ətraf mühit temperaturunda qarışdırmaya imkan verir, korroziyaya səbəb olan oksigeni çıxarır və böyük mexaniki qarışdırıcılar olmadan aşağı bulanıqlıq təmin edir.
Ultrasəs emalı üçün tipik xüsusi enerji sərfi nə qədərdir?
Əksər qurğular hazır duz məhlulunun hər kubmetrinə 0,3–0,5kWh enerji sərfi ilə texniki tələbləri ödəyir. Dəqiq qiymət duzun növündən və hədəf sıxlıqdan asılıdır.
İş sahəsində sıxlıq necə idarə olunur?
Quru duz və ya konsentrat ultrasəs emalı ilə həll edilir, sonra su əlavə olunaraq dəqiq tənzimlənir. Axın xəttindəki sıxlıqölçənlər sıxlığı ±2kg/m3 (±0,02lb/gal) hədləri daxilində saxlayır.
Şəffaf duz məhlulları korroziyaya səbəb olurmu?
Bəli. Xlorid və bromid yerli çuxurcuq korroziyasına və korroziyaya səbəb olur. Operatorlar havanı çıxarır, inhibitorlar əlavə edir və korroziyaya davamlı ərintilərdən istifadə edirlər.
İşlənmiş halogenid duz məhlulları təkrar emal edilə bilərmi?
Bəli. İşlənmiş mayelər süzülür, oksigensizləşdirilir, sıxlığı tənzimlənir və təkrar istifadə olunur. Sinklə zəngin duz məhlulları utilizasiyadan əvvəl Zn-nin bərpası prosesindən keçirilə bilər.
Bu duz məhlulları hansı temperaturlara davam gətirə bilər?
CaBr2/CaCl2 qarışıqları təxminən 150°C-dək (302°F) şəffaf qalır. ZnBr2 konsentratları 200°C-dən (392°F) yuxarı temperaturlarda da şəffaf qalır, lakin güclü korroziyaya səbəb olur.
Ultrasəs duzu nə qədər sürətlə həll edə bilər?
Sənaye qurğuları 1700 kg/m3 sıxlıqlı halogenid duz məhlulu üçün CaBr2 partiyasının emal müddətini 4h-dan (qızdırılan pərli qarışdırıcı) təxminən 30min-ə (ətraf mühit temperaturunda) endirərək yanacağa və qazma qurğusunun iş vaxtına qənaət edir.