અલ્ટ્રાસોનિકેશન દ્વારા સ્વચ્છ હેલાઇડ લવણજળ
સ્વચ્છ હેલાઇડ લવણજળના સામાન્ય હેલાઇડ ક્ષારો અને મિશ્રણોની રચનાઓ
| ક્ષાર | 20°C પર મહત્તમ ઘનતા (kg/m3) | 68°F પર મહત્તમ ઘનતા (lb/gal) |
|---|---|---|
| સોડિયમ ક્લોરાઇડ (NaCl) | 1200 | 10.0 |
| કૅલ્શિયમ ક્લોરાઇડ (CaCl2) | 1430 | 11.9 |
| સોડિયમ બ્રોમાઇડ (NaBr) | 1520 | 12.7 |
| કૅલ્શિયમ બ્રોમાઇડ (CaBr2) | 1700 | 14.2 |
| ઝિંક બ્રોમાઇડ (ZnBr2) | 2400 | 20.0 |
મિશ્રણ દ્વારા મધ્યવર્તી ઘનતાઓ મેળવવામાં આવે છે. CaBr2 અને ZnBr2નો 60:40 દળ ગુણોત્તર સ્ફટિકીકરણનું તાપમાન 4°C (39°F)થી નીચે રાખીને આશરે 2070 kg/m3 (17.3lb/gal) ઘનતા આપે છે.
કાર્યક્ષમતાનાં મુખ્ય લક્ષણો
- ફિલ્ટર કેક બનતી નથી: દ્રવસ્થૈતિક હેડ દ્રાવણની વાસ્તવિક ઘનતામાંથી મળે છે.
- માટીની ફૂલવાની પ્રક્રિયાનું દમન: Ca2+ અને Zn2+ શેલનું ફૂલવું અને વિખેરાવ દબાવે છે.
- પ્રકાશીય સ્વચ્છતા: સ્વચ્છ હેલાઇડ લવણજળ વિશ્વસનીય ગાળણ, ઇનલાઇન કણ ગણતરી અને ગામા કિરણ અનુસરણ શક્ય બનાવે છે.
પ્રવાહીની રચના અંગેની વિચારણાઓ
રચનાની શરૂઆત લક્ષિત ઘનતાથી થાય છે, ત્યારબાદ સ્ફટિકીકરણ સામેનો સલામતી ગાળો, ભૂસ્તર સાથેની સુસંગતતા અને કાટ તપાસવામાં આવે છે. ઝિંકથી સમૃદ્ધ લવણજળ સર્વોચ્ચ ઘનતા આપે છે, પરંતુ તેના માટે વધુ ઉચ્ચ કક્ષાની ધાતુસામગ્રી અને અવરોધક સંયોજનોની જરૂર પડે છે.
હેલાઇડ લવણજળમાં મિશ્રણ અને ગુણવત્તા નિયંત્રણ
સ્વચ્છ હેલાઇડ લવણજળની તૈયારીમાં, ઘન અને પ્રવાહી વચ્ચેની સીમા પર થતું દળ સ્થાનાંતરણ ક્ષારોના ઓગળવાને મર્યાદિત કરે છે. ઉચ્ચ શક્તિનું અલ્ટ્રાસોનિકેશન સૂક્ષ્મ કણોને વિખેરીને અને પ્રસરણ સ્તરોને તોડીને બેચનો સમય ઘટાડે છે. કૂવા પૂર્ણતા માટે યોગ્ય ગુણવત્તાવાળા લવણજળને 1–2 µm કાર્ટ્રિજમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે, જેથી આવિલતા 0.4 NTUથી નીચે પહોંચે છે.
સ્વચ્છ હેલાઇડ લવણજળ માટે ઉચ્ચ શક્તિનું અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસિંગ
કંપન કરતા સોનોટ્રોડથી ઉત્પન્ન થતું ધ્વનિક કેવિટેશન ઓગળવાની પ્રક્રિયા, વાયુ દૂર કરવાની પ્રક્રિયા અને ઉમેરણોના વિખેરાવને ખૂબ ઝડપી બનાવે છે. પરપોટાના અંતઃસ્ફોટથી સૂક્ષ્મ જેટ અને આઘાત તરંગોના મોખરા ઉત્પન્ન થાય છે, જે ક્ષારોની સપાટીઓને ઘસીને સાફ કરે છે, કણસમૂહોને તોડી નાખે છે અને આસપાસના તાપમાને સીમા સ્તરમાંથી નવું પ્રવાહી વહેવડાવે છે.
કાર્યક્ષમતામાં માપવામાં આવેલા સુધારા
કૅલ્શિયમ બ્રોમાઇડ લવણજળના 15m3 બેચના ક્ષેત્રસ્તરીય આંકડા (લક્ષિત ઘનતા ≈ 1700 kg/m3 અથવા 14.2lb/gal) દર્શાવે છે કે ઉચ્ચ શક્તિનું અલ્ટ્રાસોનિક્સ આસપાસના 25°C (77°F) તાપમાને આશરે 25 મિનિટમાં ઓગળવાની પ્રક્રિયા પૂર્ણ કરે છે. વરાળથી ગરમ કરેલા, ઉપરથી પ્રવેશતા ઇમ્પેલર વડે આ જ કાર્ય માટે 60°C (140°F) પર લગભગ ચાર કલાક લાગ્યા હતા. ઓછું તાપમાન હોવા છતાં, અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિમાં તૈયાર પ્રવાહીના પ્રતિ ઘન મીટર દીઠ માત્ર 0.3–0.5 kWh વિદ્યુત ઊર્જાનો વપરાશ થયો અને તેમ છતાં આવિલતા 0.4 NTUથી નીચે રહી. કેવિટેશન પ્રવાહીમાં ફસાયેલો વાયુ પણ દૂર કરે છે. પુનઃપરિભ્રમણ લૂપમાં એક જ વખત પસાર કર્યા પછી ઓગળેલા ઑક્સિજનમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો, જેથી કાટ અવરોધકો વધુ અસરકારક રીતે કામ કરી શક્યા.
ઇનલાઇન અને બેચ અલ્ટ્રાસોનિક્સની તુલના
અમલીકરણની બે પદ્ધતિઓ સામાન્ય છે અને દરેક અલગ પ્રકારની કાર્યકારી જરૂરિયાત પૂરી કરે છે.
હાલની વ્યવસ્થામાં ઉમેરાયેલ બેચ લૂપ
હાલની વ્યવસ્થામાં બેચ લૂપ ઉમેરવામાં આવે ત્યારે, હાલની મિશ્રણ ટાંકી પ્રવાહના ચઢાવઉતારને સમાવવા માટેનું કદ, ગરમ કરવાની કોઇલો અને ટ્રાન્સફર પંપ માટે સક્શન પૂરાં પાડતી રહે છે. ડિપ લેગ ટાંકીના તળિયેથી આંશિક રીતે ઓગળેલું લવણજળ ખેંચે છે, જેનાથી અલ્ટ્રાસોનિક સ્કિડમાં પ્રવેશતા પ્રવાહીમાં ન ઓગળેલા ઘન પદાર્થોની સાંદ્રતા સર્વોચ્ચ હોય તેની ખાતરી થાય છે. ત્યારબાદ પંપ આ પ્રવાહને આશરે 2barg (30psig) પર અલ્ટ્રાસોનિક ઇનલાઇન ફ્લો સેલ રિએક્ટરમાં પહોંચાડે છે. સેલની અંદર કૅસ્કેટ્રોડ તીવ્ર કેવિટેશન વિસ્તાર બનાવે છે. અવશેષ સ્ફટિકોને ઓગાળવા માટે લગભગ 0.5 સેકન્ડનો નિવાસ સમય પૂરતો છે. તરત જ આગળના પ્રવાહમાં મૂકેલું ઇનલાઇન ઘનતામાપક PID લૂપને આંકડા પૂરા પાડે છે, જે સૂકા પદાર્થના પુરવઠા માટેના સ્ક્રૂ કન્વેયરના પુરવઠા દરને નિયંત્રિત કરે છે. પ્રક્રિયા કરેલું લવણજળ ટાંકીમાં પાછું ફરે છે. અલ્ટ્રાસોનિક કર્તન બળો સીમા સ્તરોને સતત તોડતાં હોવાથી, સમગ્ર પ્રવાહીનું તાપમાન વધાર્યા વિના બેચનો કુલ સમય કલાકોમાંથી ઘટીને દસીઓ મિનિટ થાય છે અને હાલની વ્યવસ્થામાં આ ઉમેરો કરવા માટે માત્ર બે ફ્લેન્જવાળાં જોડાણોની જરૂર પડે છે.
સંપૂર્ણ ઇનલાઇન ગોઠવણી
સંપૂર્ણ ઇનલાઇન ગોઠવણી સમુદ્રસ્થ પ્લેટફોર્મ અને જમીન પરની ડ્રિલિંગ રિગ માટે શ્રેષ્ઠ રીતે ગોઠવવામાં આવે છે. અહીં મિશ્રણ ટાંકી સંપૂર્ણપણે દૂર થાય છે. પાણી અથવા ફરી ઉપયોગમાં લેવાતું ગાળિત પ્રવાહી સ્ક્રૂ ફીડર સાથે જોડવામાં આવે છે, જે સૂકા ક્ષારોને માપેલા પ્રમાણમાં સીધા અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરમાં પહોંચાડે છે. પ્રવાહ અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો સેલમાંથી બહાર નીકળે ત્યાં સુધીમાં ઓગળવાની અને વાયુ દૂર કરવાની પ્રક્રિયાઓ વ્યવહારિક રીતે પૂર્ણ થઈ જાય છે. ત્યાંથી પ્રવાહી સીધું મડ પંપ અથવા કૂવા પૂર્ણતા માટેના લવણજળના મેનિફોલ્ડમાં જાય છે. આવું જોડીને તરત ચલાવી શકાય તેવું સ્કિડ ડ્રિલિંગ સુપરવાઇઝરને ગરમ મિશ્રણવાળી બેચ ટાંકીઓ સાથે સંકળાયેલા તાપીય વિલંબ અથવા સ્ફટિકીકરણના જોખમો વિના દ્રવસ્થૈતિક હેડનું વાસ્તવિક સમયમાં નિયંત્રણ આપી શકે છે.
ઊર્જા અને ઉત્સર્જનમાં બચત
50m3ના પ્લાન્ટમાં વરાળ દ્વારા ગરમી આપવાનું બંધ કરવાથી પ્રતિ બેચ 350kWh સુધીની ઇંધણ ઊર્જા બચે છે અને 70kg સુધીનું CO2 ઉત્સર્જન ટળે છે.
વાયુ દૂર કરવાની પ્રક્રિયા અને કાટ નિયંત્રણ
કેવિટેશન લવણજળમાં ફસાયેલા વાયુને બહાર કાઢે છે. ઑક્સિજન ઓછો હોવાથી ખાડા પડવાની અને કાટ લાગવાની પ્રક્રિયાઓ ધીમી પડે છે. અલ્ટ્રાસોનિક રીતે વાયુ દૂર કરેલા લવણજળનો ઉપયોગ કરવામાં આવે ત્યારે, અવરોધકની સમાન માત્રા સાથે ક્ષેત્રમાં વપરાતા પરીક્ષણ કૂપનો ઘણી વાર દસ ગણો ઓછો કાટ દર્શાવે છે.
ઉમેરણોનો વિખેરાવ
પરંપરાગત ઇમ્પેલર મિશ્રણની જગ્યાએ સોનિકેશનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે ત્યારે, આવરણ બનાવતાં એમાઇનો, ઊંજણો અને વજન વધારતા સૂક્ષ્મીકૃત ઘન પદાર્થો વધુ સાંકડા કણ કદ વિતરણ અને પ્રવાહશાસ્ત્રીય વિચરણમાં 30% સુધીનો ઘટાડો હાંસલ કરે છે.
કાટ અને સામગ્રીની પસંદગી
ક્લોરાઇડ અને બ્રોમાઇડનું ઊંચું પ્રમાણ ખાડા પડવાની અને કાટ લાગવાની પ્રક્રિયાઓને પ્રોત્સાહન આપે છે. લવણજળ સામાન્ય રીતે હવા દૂર કરીને (ઑક્સિજન 10ppbથી નીચે) અને આવરણ બનાવતાં એમાઇનો ઉમેરીને મોકલવામાં આવે છે. ≥60°C (140°F) પર સપાટી પરનાં ઉપકરણોની સામગ્રી કાર્બન સ્ટીલમાંથી બદલીને 316L, ડુપ્લેક્સ 2205 અથવા સુપર ડુપ્લેક્સ 2507 કરવામાં આવે છે. Titanium Grade 5 સોનોટ્રોડ અને Alloy 625 ફ્લો સેલ 120°C (248°F) સુધીના તાપમાને ZnBr2 સહન કરે છે.
ઊંચા દબાણે અને ઓછું નુકસાન પહોંચાડીને કૂવાનું નિયંત્રણ કરવા માટે સ્વચ્છ હેલાઇડ લવણજળ અનિવાર્ય રહે છે. ક્ષાર રસાયણશાસ્ત્ર, ઉચ્ચ શક્તિનું અલ્ટ્રાસોનિક્સ, કાટ ઘટાડવાની પ્રક્રિયાઓ અને પર્યાવરણની જવાબદાર સંભાળમાં નિપુણતા ઇજનેરોને કૂવાની અંદર શક્ય તેટલું સ્વચ્છ વાતાવરણ પૂરું પાડવાની સાથે ઘનતાને 1080 kg/m3 (9lb/gal)થી 2400 kg/m3 (20lb/gal) સુધી જરૂરિયાત મુજબ ગોઠવવા દે છે.
વારંવાર પૂછાતા પ્રશ્નો: સ્વચ્છ હેલાઇડ લવણજળ
હેલાઇડ લવણજળને સ્વચ્છ શું બનાવે છે?
કોઈ પણ નિલંબિત ઘન પદાર્થ દ્રાવ્યતાની મર્યાદા વટાવતો નથી, તેથી પ્રવાહી પારદર્શક હોય છે અને તેને ગાળીને 0.5 NTUથી ઓછી આવિલતા સુધી લાવી શકાય છે. સમગ્ર વજન ઓગળેલા ક્ષારોમાંથી આવે છે.
કયા ક્ષારો સૌથી સામાન્ય છે?
સોડિયમ ક્લોરાઇડ, કૅલ્શિયમ ક્લોરાઇડ, સોડિયમ બ્રોમાઇડ, કૅલ્શિયમ બ્રોમાઇડ અને ઝિંક બ્રોમાઇડ. આ ક્ષારોને પાણીમાં ભેળવીને ઘનતા ગોઠવવામાં આવે છે.
વજન વધારેલા ડ્રિલિંગ મડને બદલે સ્વચ્છ લવણજળ શા માટે પસંદ કરવું?
તે ફિલ્ટર કેક છોડતું નથી, ભૂસ્તરને થતું નુકસાન ન્યૂનતમ રાખે છે, કૂવા પૂર્ણતાનાં ઉપકરણોમાંથી સરળતાથી પસાર થાય છે અને ઝડપથી સબમાઇક્રોન ગાળણ સુધી પહોંચે છે.
સ્વચ્છ હેલાઇડ લવણજળના મિશ્રણ માટે અલ્ટ્રાસોનિક્સનો ઉપયોગ શા માટે કરવો?
સોનિકેશન ઓગળવાનો સમય નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે, આસપાસના તાપમાને મિશ્રણ શક્ય બનાવે છે, કાટને વેગ આપતો ઑક્સિજન દૂર કરે છે અને મોટા યાંત્રિક મિશ્રકો વિના ઓછી આવિલતા ઉત્પન્ન કરે છે.
સોનિકેશન માટે સામાન્ય રીતે કેટલી ઊર્જા તીવ્રતા હોય છે?
મોટાભાગના પ્લાન્ટ તૈયાર લવણજળના પ્રતિ ઘન મીટર દીઠ 0.3–0.5kWh સાથે નિર્ધારિત માપદંડો પૂરા કરે છે. ચોક્કસ મૂલ્ય ક્ષારના પ્રકાર અને લક્ષિત ઘનતા પર આધાર રાખે છે.
કાર્યસ્થળે ઘનતાનું નિયંત્રણ કેવી રીતે કરવામાં આવે છે?
સૂકો ક્ષાર અથવા સાંદ્ર દ્રાવણ સોનિકેશન દરમિયાન ઓગાળવામાં આવે છે, ત્યારબાદ પાણી ઉમેરીને ચોક્કસ ગોઠવણ કરવામાં આવે છે. ઇનલાઇન ઘનતામાપકો ઘનતાને ±2kg/m3 (±0.02lb/gal)ની અંદર જાળવી રાખે છે.
શું સ્વચ્છ લવણજળ કાટકારક છે?
હા. ક્લોરાઇડ અને બ્રોમાઇડ સ્થાનિક રીતે ખાડા પડવાનું અને કાટ લાગવાનું કારણ બને છે. સંચાલકો હવા દૂર કરે છે, અવરોધકો ઉમેરે છે અને કાટપ્રતિરોધક મિશ્રધાતુઓનો ઉપયોગ કરે છે.
શું વપરાઈ ચૂકેલા હેલાઇડ લવણજળનું પુનઃચક્રણ કરી શકાય છે?
હા. વપરાઈ ચૂકેલા પ્રવાહીઓને ગાળવામાં આવે છે, તેમનો ઑક્સિજન દૂર કરવામાં આવે છે, તેમની ઘનતા ગોઠવવામાં આવે છે અને તેમનો ફરી ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ઝિંકથી સમૃદ્ધ લવણજળનો નિકાલ કરતાં પહેલાં તેમાંથી Znની પુનઃપ્રાપ્તિ કરવામાં આવી શકે છે.
આ લવણજળ કયાં તાપમાનો સહન કરી શકે છે?
CaBr2/CaCl2 મિશ્રણો આશરે 150°C (302°F) સુધી સ્વચ્છ રહે છે. ZnBr2નાં સાંદ્ર દ્રાવણો 200°C (392°F)થી વધુ તાપમાને પણ સ્વચ્છ રહે છે, પરંતુ તે અત્યંત કાટકારક હોય છે.
અલ્ટ્રાસોનિક્સ ક્ષારને કેટલી ઝડપથી ઓગાળી શકે છે?
1700 kg/m3 હેલાઇડ લવણજળ માટે ઔદ્યોગિક એકમો CaBr2 બેચનો સમય 4h (ગરમ કરેલું ઇમ્પેલર મિક્સર)થી ઘટાડીને આશરે 30min (આસપાસના તાપમાને) કરે છે, જેથી ઇંધણ અને રિગનો સમય બચે છે.