Tiszta halogenid sósav ultrahangos kezeléssel
Közönséges halogénsók és a tiszta halogénsók keverékösszetételei
| só | Maximális sűrűség 20°C (kg/m3) | Maximális sűrűség 68°F (lb/gal) |
|---|---|---|
| Nátrium-klorid (NaCl) | 1200 | 10.0 |
| Kalcium-klorid (CaCl2) | 1430 | 11.9 |
| Nátrium-bromid (NaBr) | 1520 | 12.7 |
| Kalcium-bromid (CaBr2) | 1700 | 14.2 |
| Cink-bromid (ZnBr2) | 2400 | 20.0 |
A köztes sűrűségeket keveréssel érik el. A CaBr2 és a ZnBr2 60:40 tömegaránya kb. 2070 kg/m3 (17,3 lb/gal), miközben a kristályosodás 4°C (39°F) alatt marad.
Kulcsfontosságú teljesítményjellemzők
- Nincs szűrőpogácsa: A hidrosztatikus fej a valódi oldatsűrűségből származik.
- Agyaggátlás: A Ca2+ és a Zn2+ elnyomja a pala duzzadását és diszperzióját.
- Optikai tisztaság: A tiszta halogénsók megbízható szűrést, inline részecskeszámlálást és gammasugárzás-követést tesznek lehetővé.
Folyadék tervezési megfontolások
A tervezés a célsűrűséggel kezdődik, majd ellenőrzi a kristályosodási margót, a képződési kompatibilitást és a korróziót. A cinkben gazdag sóoldatok adják a legnagyobb sűrűséget, de korszerűbb kohászati és inhibitorcsomagokat igényelnek.
Keverés és minőségellenőrzés a halogénsósavakban
A tiszta halogénsók előállítása során a sók oldódását a szilárd-folyadék határon történő tömegátadás korlátozza. A nagyteljesítményű ultrahangos kezelés csökkenti a kötegelés idejét a finomszemcsék eloszlatásával és a diffúziós rétegek összeomlásával. A befejező minőségű sósvizek 1-2 µm-es patronokon haladnak át, hogy 0,4 NTU alá kerüljenek.
Nagy teljesítményű ultrahangos feldolgozás tiszta halogénsósavhoz
A rezgő szonotródából származó akusztikus kavitáció nagymértékben felgyorsítja az oldódást, a gáztalanítást és az adalékanyagok diszpergálását. A buborékimplózió mikrosugarakat és lökésfrontokat hoz létre, amelyek súrolják a só felületét, felaprítják az agglomerátumokat, és friss folyadékot vezetnek át a határrétegen a környezeti hőmérsékleten.
Mérhető teljesítménynövekedés
Egy 15 m3 -es tétel kalcium-bromid sósavból (célsűrűség ≈ 1700 kg/m3 vagy 14,2 lb/gal) származó terepi adatok azt mutatják, hogy a nagy teljesítményű ultrahangos kezelés körülbelül 25 perc alatt befejezi a feloldást 25 °C-os (77 °F) környezeti hőmérsékleten. Ugyanez a munka gőzzel fűtött, felülről belépő járókerékkel 60°C (140°F) hőmérsékleten nagyjából négy órát vett igénybe. Az alacsonyabb hőmérséklet ellenére az ultrahangos útvonal csak 0,3-0,5 kWh elektromos energiát fogyasztott köbméter kész folyadékonként, és még mindig 0,4 NTU alatti zavarosságot eredményezett. A kavitáció a magával ragadt gázt is eltávolítja. A recirkulációs hurokban az oldott oxigén mennyisége már egyetlen áthaladás után jelentősen csökkent, így a korróziógátlók hatékonyabban tudtak hatni.
Inline kontra Batch ultrahangok
Kétféle megvalósítási mód gyakori, és mindkettő külön működési rést tölt be.
Retrofit Batch-Loop
Az utólagos batch-loop konfigurációban a meglévő keverőtartály továbbra is biztosítja a túlfolyó térfogatot, a fűtőtekercseket és a szívást a szállítószivattyú számára. Egy merítőszár részben oldott sós sót szív el a tartály aljáról, biztosítva, hogy az ultrahangos csúszdába belépő folyadék a legmagasabb koncentrációban tartalmazzon oldatlan szilárd anyagokat. Ezután egy szivattyú körülbelül 2 barg (30psig) nyomáson szállítja az áramot egy ultrahangos inline áramlási cellás reaktorba. A cella belsejében egy kaszkátróda intenzív kavitációs zónát hoz létre. A nagyjából 0,5 másodperces tartózkodási idő elegendő a maradék kristályok feloldásához. Egy közvetlenül a folyásirányban elhelyezett inline sűrűségmérő adatokat szolgáltat egy PID-huroknak, amely a szárazanyag-ellátó csigás szállítószalagot szabályozza. A kondicionált sóoldat visszatér a tartályba. Mivel az ultrahangos nyíróerők folyamatosan törik meg a határrétegeket, a teljes adagolási idő órákról néhány tíz percre csökken anélkül, hogy az ömlesztett anyag hőmérséklete emelkedne, és az utólagos felszereléshez csak két karimás csatlakozásra van szükség.
Igazi inline elrendezés
A valódi inline elrendezés a tengeri platformok és a szárazföldi fúrótornyok számára optimalizált. Itt a keverőtartály teljesen eltűnik. A vizet vagy az újrahasznosított szűrletet egy csigás adagolóval keverik össze, amely a száraz sókat közvetlenül az ultrahangos reaktorba adagolja. Az oldás és a gázlecsapolás gyakorlatilag befejeződik, mire az áramlás kilép az ultrahangos áramlási cellából. Onnan a folyadék egyenesen az iszapszivattyúkhoz vagy egy befejező sósvíz-gyűjtőcsőhöz kerül. Egy ilyen plug-and-play váz a fúrásvezető számára a hidrosztatikus nyomás valós idejű ellenőrzését teszi lehetővé, a melegkeveréses szakaszos tartályokhoz kapcsolódó termikus késleltetés vagy kristályosodás kockázata nélkül.
Energia- és kibocsátás-megtakarítás
A gőzfűtés kiküszöbölése egy 50 m3-es üzemben akár 350 kWh tüzelőanyagot is megtakarít tételenként, és ezzel akár 70 kg CO2-kibocsátás is elkerülhető.
Gázmentesítés és korrózióvédelem
A kavitáció kilöki a sós léből a magával ragadt gázt. Az alacsonyabb oxigénszint lassítja a lyukadást és a korróziót. Gyakran előfordul, hogy a terepi minták tízszer kisebb korróziót mutatnak ugyanolyan inhibitor adagolás mellett, ha ultrahanggal gáztalanított sós sót használnak.
additív diszperzió
A filmképző aminok, kenőanyagok és mikronizált súlyozó szilárd anyagok szorosabb részecskeméret-eloszlást és akár 30%-kal kisebb reológiai eltérést érnek el, ha a szonikázás helyettesíti a hagyományos járókerék-keverést.
Korrózió és anyagválasztás
A magas klorid- és bromidtartalom elősegíti a lyukacsosodást és a korróziót. A sóoldatokat általában légtelenítve (10 ppm oxigén alatt) és filmező aminokkal adagolva szállítják. Felületi fogaskerék-frissítés szénacélból 316L-re, duplex 2205-re vagy szuperduplex 2507-re ≥60°C-on (140°F). Az 5. osztályú titán szonotródák és az Alloy 625 áramlási cellák legfeljebb 120°C (248°F) hőmérsékleten tűrik a ZnBr2-t.
A tiszta halogénsósók továbbra is nélkülözhetetlenek a nagynyomású, kis károkat okozó kutak ellenőrzéséhez. A sókémia, a nagy teljesítményű ultrahangos technika, a korróziócsökkentés és a környezetvédelem mesteri ismerete lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy a sűrűségeket 1080 kg/m3 (9 lb/gal) és 2400 kg/m3 (20 lb/gal) között alakítsák ki, miközben a lehető legtisztább környezetet biztosítják a fúrás alatt.
GYIK: Tiszta halogénsósav
Mitől lesz tiszta a halogénsósav?
A lebegő szilárd anyagok nem haladják meg az oldhatóságot, így a folyadék átlátszó és 0,5 NTU alatt szűrhető. Minden súly az oldott sókból származik.
Melyek a leggyakoribb sók?
Nátrium-klorid, kalcium-klorid, nátrium-bromid, kalcium-bromid és cink-bromid. A sűrűséget ezek vízben való elegyítésével hangolják.
Miért válassza a tiszta sósvizet a súlyozott iszap helyett?
Nem hagynak szűrőpogácsát, minimálisra csökkentik a képződmény károsodását, könnyen áthaladnak a befejező hardvereken, és gyorsan elérik a szubmikronos szűrést.
Miért használjunk ultrahangot a tiszta halogénsósav keveréséhez?
A szonikáció jelentősen csökkenti az oldási időt, lehetővé teszi a környezeti hőmérsékleten történő keverést, eltávolítja a korróziót kiváltó oxigént, és nagy mechanikus keverők nélkül alacsony zavarosságot eredményez.
Milyen energiaintenzitás jellemző a szonikációra?
A legtöbb üzem 0,3-0,5 kWh/köbméter kész sósavval teljesíti a specifikációt. A pontos érték a só típusától és a célsűrűségtől függ.
Hogyan szabályozzák a sűrűséget a helyszínen?
A száraz sót vagy koncentrátumot szonikálással feloldják, majd vízzel feloldják. Az inline sűrűségmérők ±2kg/m3 (±0,02lb/gal) pontossággal tartják a sűrűséget.
A tiszta sóoldatok maró hatásúak?
Igen. A klorid és a bromid helyi lyukak kialakulását és korróziót okoz. Az üzemeltetők légtelenítik, inhibitorokat adnak hozzá, és korrózióálló ötvözeteket használnak.
Újra lehet-e hasznosítani a kiégett halogénsót?
Igen. A kiürült folyadékokat megszűrik, oxigénmentesítik, sűrűség-szabályozzák és újrafelhasználják. A cinkben gazdag sósvizek ártalmatlanítás előtt Zn-kinyerésnek vethetők alá.
Milyen hőmérsékletet bírnak el ezek a sósvizek?
A CaBr2/CaCl2 keverékek kb. 150 °C-ig (302 °F) átlátszóak maradnak. A ZnBr2 koncentrátumok 200°C (392°F) felett is tiszták maradnak, de erősen korrodáló hatásúak.
Milyen gyorsan oldja fel az ultrahang a sót?
Az ipari egységek a CaBr2 adagot 4 óráról (fűtött járókerék-keverő) körülbelül 30 percre (környezeti hőmérséklet) csökkentik 1700 kg/m3 halogénsósavhoz, ami üzemanyagot és időt takarít meg.