Čiré halidové solanky pomocí ultrazvuku

Měřené zvýšení výkonu

Terénní údaje z 15m3 dávky solanky s bromidem vápenatým (cílová hustota ≈ 1700 kg/m3 nebo 14,2 lb/gal) ukazují, že vysoce výkonný ultrazvuk dokončí rozpouštění přibližně za 25 minut při okolní teplotě 25 °C. Stejná úloha při použití oběžného kola s horním vstupem vyhřívaného párou vyžadovala zhruba čtyři hodiny při teplotě 60 °C (140 °F). Navzdory nižší teplotě spotřebovala ultrazvuková cesta pouze 0,3-0,5 kWh elektrické energie na metr krychlový hotové kapaliny a stále dosahovala zákalu pod 0,4 NTU. Kavitace také odstraňuje unášený plyn. Rozpuštěný kyslík v recirkulační smyčce výrazně poklesl po jediném průchodu, což umožnilo účinnější působení inhibitorů koroze.

Inline versus dávková ultrazvuková technika

Obvyklé jsou dva způsoby implementace, přičemž každý z nich slouží k určitému provoznímu účelu.

Retrofit dávkové smyčky

V konfiguraci s dávkovací smyčkou, která je součástí modernizace, stávající směšovací nádrž nadále poskytuje nárazový objem, topné spirály a sání pro přečerpávací čerpadlo. Ponorná noha nasává částečně rozpuštěný solný roztok ze dna nádrže, čímž zajišťuje, že kapalina vstupující do ultrazvukového smyku obsahuje nejvyšší koncentraci nerozpuštěných pevných látek. Čerpadlo pak přivádí proud o tlaku přibližně 2 barů (30 ppsig) do ultrazvukového průtočného reaktoru. Uvnitř buňky vytváří kaskáda intenzivní kavitační zónu. Doba zdržení zhruba 0,5 sekundy je dostatečná k rozpuštění zbytkových krystalů. Inline hustoměr umístěný těsně za proudem přivádí údaje do smyčky PID, která škrticí šnekový dopravník suchého krmiva. Upravený solný roztok se vrací do nádrže. Protože ultrazvukové smykové síly průběžně rozbíjejí mezní vrstvy, celková doba dávkování se snižuje z hodin na desítky minut, aniž by se zvýšila teplota sypké hmoty, a modernizace vyžaduje pouze dvě přírubová spojení.

Pravé řadové uspořádání

Pravé řadové uspořádání je optimalizováno pro plošiny na moři a soupravy na pevnině. Směšovací nádrž zde zcela mizí. Voda nebo opakovaně použitý filtrát se sloučí se šnekovým podavačem, který dávkuje suché soli přímo do ultrazvukového reaktoru. Rozpouštění a odstraňování plynu jsou účinně dokončeny v okamžiku, kdy proud vystupuje z ultrazvukové průtokové buňky. Odtud jde kapalina přímo do čerpadel bahna nebo do rozdělovače solanky. Takovýto plug-and-play skid může vrtnému mistrovi poskytnout kontrolu hydrostatické výšky v reálném čase bez tepelného zpoždění nebo rizika krystalizace spojeného s dávkovacími nádržemi s horkou směsí.

Úspory energie a emisí

Eliminace parního ohřevu u zařízení o objemu 50 m3 ušetří až 350 kWh paliva na jednu dávku a zabrání až 70 kg emisí CO2.

Odplyňování a kontrola koroze

Kavitací se ze solanky vyvrhuje zachycený plyn. Nižší obsah kyslíku zpomaluje tvorbu důlkové koroze a korozi. Při použití ultrazvukem odplyněných solanek vykazují provozní vzorky často desetkrát nižší korozi při stejném dávkování inhibitoru.

aditivní disperze

Aminy tvořící film, maziva a mikronizované váhové pevné látky dosahují těsnějšího rozdělení velikosti částic a až o 30 % nižší reologické odchylky, pokud sonikace nahradí konvenční míchání lopatkovým kolem.

Koroze a výběr materiálů

Vysoký obsah chloridů a bromidů podporuje důlkovou korozi. Solanky se obvykle dodávají odkysličené (pod 10 pb kyslíku) a dávkované s filmovacími aminy. Povrchová úprava převodů z uhlíkové oceli na ocel 316L, duplexní ocel 2205 nebo superduplexní ocel 2507 při teplotě ≥60 °C. Sonotrody z titanu třídy 5 a průtočné články ze slitiny 625 snášejí ZnBr2 při teplotě až 120 °C (248 °F).

Čiré halogenidové solanky zůstávají nepostradatelné pro vysokotlakou kontrolu vrtů s malým poškozením. Zvládnutí chemie solí, vysoce výkonné ultrazvukové technologie, zmírňování koroze a péče o životní prostředí umožňuje inženýrům přizpůsobit hustotu od 1080 kg/m3 (9 lb/gal) do 2400 kg/m3 (20 lb/gal) a zároveň zajistit co nejčistší prostředí pod vrtem.

ČASTO KLADENÉ OTÁZKY: Čiré halogenidové solanky

Z čeho se skládá čirá halidová solanka?

Žádné nerozpuštěné látky nepřekračují rozpustnost, takže kapalina je průhledná a filtrovatelná na hodnotu nižší než 0,5 NTU. Veškerá hmotnost pochází z rozpuštěných solí.

Které soli jsou nejběžnější?

Chlorid sodný, chlorid vápenatý, bromid sodný, bromid vápenatý a bromid zinečnatý. Hustota se upravuje jejich smícháním ve vodě.

Proč zvolit čirý solný roztok místo zatíženého bahna?

Nezanechávají filtrační koláč, minimalizují poškození útvaru, snadno procházejí dokončovacími zařízeními a rychle dosahují submikronové filtrace.

Proč používat ultrazvuk k míchání čirých halogenidových solanek?

Sonikace výrazně zkracuje dobu rozpouštění, umožňuje míchání při okolní teplotě, odstraňuje kyslík, který způsobuje korozi, a vytváří nízký zákal bez velkých mechanických míchadel.

Jaká energetická náročnost je typická pro sonikaci?

Většina zařízení splňuje specifikace s 0,3-0,5 kWh na metr krychlový hotového solného roztoku. Přesná hodnota závisí na typu soli a cílové hustotě.

Jak se kontroluje hustota na místě?

Suchá sůl nebo koncentrát se rozpustí při sonikaci a poté se upraví vodou. Inline hustoměry udržují hustotu v rozmezí ±2 kg/m3 (±0,02 lb/gal).

Jsou čiré solanky korozivní?

Ano. Chloridy a bromidy způsobují lokální důlkovou korozi. Provozovatelé snižují obsah vzduchu, přidávají inhibitory a používají slitiny odolné proti korozi.

Lze recyklovat vyhořelé halogenidové solanky?

Ano. Použité kapaliny se filtrují, odkyselují, upravují na hustotu a znovu používají. Solanky bohaté na zinek mohou být před likvidací podrobeny regeneraci Zn.

Jaké teploty snesou tyto solanky?

Směsi CaBr2/CaCl2 zůstávají čiré až do teploty přibližně 150 °C. Koncentráty ZnBr2 zůstávají čiré při teplotách nad 200 °C, ale jsou vysoce korozivní.

Jak rychle dokáže ultrazvuk rozpustit sůl?

Průmyslové jednotky zkracují dávku CaBr2 ze 4 hodin (vyhřívané míchací kolo) na přibližně 30 minut (okolní prostředí) pro 1700 kg/m3 halogenidové solanky, čímž šetří palivo a čas zařízení.