Hielscher Ultrasonics
Սիրով կքննարկենք ձեր գործընթացը։
Զանգահարեք մեզ: +49 3328 437-420
Գրեք մեզ: [email protected]

Թափանցիկ հալոգենիդային աղաջրեր՝ ուլտրաձայնային մշակմամբ

Բարձր հզորության ուլտրաձայնային մշակումը ճարտարագետներին հնարավորություն է տալիս րոպեների ընթացքում լուծել և գազազերծել աղաջրերի աղերը՝ ըստ պահանջի ստանալով համասեռ, թթվածնի ցածր պարունակությամբ աղաջրեր։ Թափանցիկ հալոգենիդային աղաջրերը քլորիդային կամ բրոմիդային աղերի միաֆազ, պինդ մասնիկներից զերծ ջրային լուծույթներ են, որոնք ապահովում են ճշգրիտ հիդրոստատիկ ճնշում՝ միաժամանակ նվազագույնի հասցնելով շերտի վնասումը։ Խտությունները տատանվում են նատրիումի քլորիդի աղաջրի մոտ 1080 kg/m3 (9lb/gal) արժեքից մինչև ցինկի բրոմիդի հագեցած լուծույթի մոտավորապես 2400kg/m3 (20lb/gal) արժեքը։ Քանի որ չլուծվող ծանրացնող հանքանյութեր չկան, այս թափանցիկ հեղուկները կարելի է զտել՝ պղտորությունը հասցնելով 0,5 NTU-ից ցածր, և պոմպել հորատանցքի ավարտման սարքավորումների միջով՝ առանց խցանելու ցանցային զտիչները կամ կառավարման գծերը։

Թափանցիկ հալոգենիդային աղաջրերի տարածված հալոգենիդային աղերն ու խառնուրդների բաղադրությունները

Աղ Առավելագույն խտությունը 20°C ջերմաստիճանում (kg/m3) Առավելագույն խտությունը 68°F ջերմաստիճանում (lb/gal)
Նատրիումի քլորիդ (NaCl) 1200 10,0
Կալցիումի քլորիդ (CaCl2) 1430 11,9
Նատրիումի բրոմիդ (NaBr) 1520 12,7
Կալցիումի բրոմիդ (CaBr2) 1700 14,2
Ցինկի բրոմիդ (ZnBr2) 2400 20,0

Միջանկյալ խտությունները ստացվում են խառնման միջոցով։ CaBr2 և ZnBr2 աղերի 60:40 զանգվածային հարաբերակցությունը տալիս է մոտավորապես 2070 kg/m3 (17,3lb/gal) խտություն՝ միաժամանակ բյուրեղացման ջերմաստիճանը պահելով 4°C (39°F) արժեքից ցածր։

Գազի հորատման կայանք՝ բեռնարկղերով

Հիմնական շահագործական հատկությունները

  • Զտման նստվածքաշերտի բացակայություն. Հիդրոստատիկ ճնշումն ապահովվում է լուծույթի իրական խտությամբ։
  • Կավերի ինհիբացում. Ca2+ և Zn2+ իոնները ճնշում են կավային թերթաքարերի ուռչումն ու դիսպերսացումը։
  • Օպտիկական թափանցիկություն. Թափանցիկ հալոգենիդային աղաջրերը հնարավորություն են տալիս իրականացնել հուսալի զտում, հոսքի մեջ մասնիկների հաշվարկ և գամմա-ճառագայթային հետագծում։

Հեղուկի բաղադրության նախագծման նկատառումներ

Նախագծումը սկսվում է նպատակային խտությունից, այնուհետև ստուգվում են բյուրեղացման ջերմաստիճանի նկատմամբ պաշարը, շերտի հետ համատեղելիությունը և կոռոզիան։ Ցինկով հարուստ աղաջրերն ապահովում են ամենաբարձր խտությունը, սակայն պահանջում են ավելի բարձր բնութագրերով մետաղական նյութեր և ինհիբիտորների համալիրներ։

Հալոգենիդային աղաջրերի խառնումը և որակի վերահսկումը

Թափանցիկ հալոգենիդային աղաջրերի պատրաստման ընթացքում աղերի լուծումը սահմանափակվում է պինդ և հեղուկ փուլերի սահմանին զանգվածափոխանակությամբ։ Բարձր հզորության ուլտրաձայնային մշակումը կրճատում է խմբաքանակի մշակման ժամանակը՝ դիսպերսացնելով մանր մասնիկները և քայքայելով դիֆուզիոն շերտերը։ Հորատանցքի ավարտման համար նախատեսված աղաջրերն անցնում են 1–2 µm զտիչ քարթրիջներով՝ պղտորությունը 0,4 NTU-ից ցածր հասցնելու համար։

Աղի բյուրեղների լուծումը ջրում՝ UP200St սարքովԼուծումը հզոր ուլտրաձայնի բազմաթիվ կիրառություններից մեկն է։ Տեսանյութում ցուցադրվում է աղի բյուրեղների արագ լուծումը ջրում՝ Hielscher UP200St սարքով։
Լուծումը հզոր ուլտրաձայնի բազմաթիվ կիրառություններից մեկն է։ Տեսանյութում ցուցադրվում է աղի բյուրեղների արագ լուծումը ջրում՝ Hielscher UP200St սարքով։

Թափանցիկ հալոգենիդային աղաջրերի բարձր հզորության ուլտրաձայնային մշակում

Տատանվող սոնոտրոդից առաջացող ակուստիկ կավիտացիան զգալիորեն արագացնում է լուծումը, գազազերծումը և հավելանյութերի դիսպերսացումը։ Պղպջակների ներպայթյուններն առաջացնում են միկրոշիթեր և հարվածային ճակատներ, որոնք մաքրում են աղերի մակերևույթները, մասնատում ագլոմերատները և շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանում թարմ հեղուկը մղում սահմանային շերտի միջով։

Տեղեկատվության հարցում



Արդյունավետության չափված բարելավումներ

Կալցիումի բրոմիդի աղաջրի 15m3 խմբաքանակի դաշտային տվյալները (նպատակային խտությունը՝ ≈ 1700 kg/m3 կամ 14,2lb/gal) ցույց են տալիս, որ բարձր հզորության ուլտրաձայնը լուծումն ավարտում է մոտ 25 րոպեում՝ շրջակա միջավայրի 25°C (77°F) ջերմաստիճանում։ Նույն աշխատանքը գոլորշով տաքացվող, վերևից տեղադրվող թիակավոր խառնիչով կատարելիս պահանջվել է մոտավորապես չորս ժամ՝ 60°C (140°F) ջերմաստիճանում։ Չնայած ավելի ցածր ջերմաստիճանին՝ ուլտրաձայնային եղանակը պատրաստի հեղուկի յուրաքանչյուր խորանարդ մետրի համար ծախսել է ընդամենը 0,3–0,5 kWh էլեկտրաէներգիա՝ միաժամանակ ապահովելով 0,4 NTU-ից ցածր պղտորություն։ Կավիտացիան նաև հեռացնում է հեղուկում ներգրավված գազը։ Վերաշրջանառության օղակում լուծված թթվածնի պարունակությունը զգալիորեն նվազել է մեկ անցումից հետո՝ թույլ տալով կոռոզիայի ինհիբիտորներին ավելի արդյունավետ գործել։

Հոսքային և խմբաքանակային ուլտրաձայնային մշակման համեմատություն

Տարածված են իրականացման երկու եղանակներ, որոնցից յուրաքանչյուրը ծառայում է առանձին շահագործական նպատակի։

Գոյություն ունեցող համակարգում ներդրվող խմբաքանակային շրջանառության օղակ

Գոյություն ունեցող համակարգում ներդրվող խմբաքանակային շրջանառության օղակի կառուցվածքում առկա խառնման բաքը շարունակում է ապահովել բուֆերային ծավալ, տաքացման գալարախողովակներ և փոխանցման պոմպի ներծծման մատակարարում։ Ընկղմված խողովակը բաքի հատակից վերցնում է մասամբ լուծված աղաջուրը՝ ապահովելով, որ ուլտրաձայնային հենաշրջանակային կայանք մտնող հեղուկը պարունակի չլուծված պինդ մասնիկների ամենաբարձր կոնցենտրացիան։ Այնուհետև պոմպը հոսքը մոտավորապես 2barg (30psig) ճնշմամբ մատակարարում է ուլտրաձայնային հոսքային բջջային ռեակտորին։ Բջջի ներսում cascatrode սարքը ստեղծում է ինտենսիվ կավիտացիայի գոտի։ Մոտավորապես 0,5 վայրկյան մնալու ժամանակը բավարար է մնացորդային բյուրեղները լուծելու համար։ Հոսքի ուղղությամբ անմիջապես հետո տեղադրված հոսքային խտաչափը տվյալներ է փոխանցում PID կարգավորման օղակին, որը սահմանափակում է չոր նյութի մատակարարման պտուտակավոր փոխակրիչի մատուցումը։ Պատրաստված աղաջուրը վերադառնում է բաք։ Քանի որ ուլտրաձայնային սահքի ուժերը շարունակաբար քայքայում են սահմանային շերտերը, խմբաքանակի մշակման ընդհանուր ժամանակը ժամերից նվազում է մինչև տասնյակ րոպեներ՝ առանց հեղուկի ամբողջ ծավալի ջերմաստիճանը բարձրացնելու, իսկ վերազինման համար պահանջվում է ընդամենը երկու կցաշուրթային միացում։

Ամբողջությամբ հոսքային կառուցվածք

Ամբողջությամբ հոսքային կառուցվածքը օպտիմալացված է ծովային հարթակների և ցամաքային հորատման կայանքների համար։ Այստեղ խառնման բաքն ամբողջությամբ վերանում է։ Ջուրը կամ կրկնակի օգտագործվող զտվածքը միավորվում է պտուտակավոր սնուցիչի հետ, որը չոր աղերը չափաբաժիններով մատակարարում է անմիջապես ուլտրաձայնային ռեակտորի մեջ։ Մինչև հոսքն ուլտրաձայնային հոսքային բջջից դուրս գալը լուծումն ու գազի հեռացումը գործնականում ավարտված են լինում։ Այնտեղից հեղուկն անմիջապես գնում է դեպի հորատման լուծույթի պոմպերը կամ հորատանցքի ավարտման աղաջրի բաշխիչ կոլեկտորը։ Միացնելուց հետո անմիջապես գործարկվող այսպիսի հենաշրջանակային կայանքը կարող է հորատման ղեկավարին ապահովել հիդրոստատիկ ճնշման իրական ժամանակում կառավարում՝ առանց տաք խառնմամբ խմբաքանակային բաքերին բնորոշ ջերմային ուշացման կամ բյուրեղացման ռիսկերի։

Էներգիայի խնայողություն և արտանետումների կրճատում

50m3 կայանքում գոլորշային տաքացումից հրաժարվելը յուրաքանչյուր խմբաքանակի համար խնայում է մինչև 350kWh վառելիքային էներգիա՝ կանխելով մինչև 70kg CO2 արտանետումները։

Գազազերծում և կոռոզիայի վերահսկում

Կավիտացիան աղաջրից դուրս է մղում ներգրավված գազը։ Թթվածնի ավելի ցածր պարունակությունը դանդաղեցնում է փոսիկային քայքայումն ու կոռոզիան։ Ուլտրաձայնով գազազերծված աղաջրեր օգտագործելիս դաշտային փորձանմուշները հաճախ ցույց են տալիս տասնապատիկ ավելի ցածր կոռոզիա՝ ինհիբիտորի նույն չափաքանակի դեպքում։

Հավելանյութերի դիսպերսացում

Երբ ուլտրաձայնային մշակումը փոխարինում է սովորական թիակավոր խառնմանը, թաղանթ առաջացնող ամինների, քսանյութերի և միկրոնացված ծանրացնող պինդ նյութերի համար ստացվում են մասնիկների չափերի ավելի նեղ բաշխումներ և ռեոլոգիական բնութագրերի մինչև 30% ավելի ցածր տատանողականություն։

Կոռոզիա և նյութերի ընտրություն

Քլորիդների և բրոմիդների բարձր պարունակությունը նպաստում է փոսիկային քայքայմանն ու կոռոզիային։ Աղաջրերը սովորաբար առաքվում են օդազերծված վիճակում (թթվածնի պարունակությունը՝ 10ppb-ից ցածր) և թաղանթ առաջացնող ամինների ավելացմամբ։ ≥60°C (140°F) ջերմաստիճանում վերգետնյա սարքավորումների ածխածնային պողպատը փոխարինվում է 316L, դուպլեքս 2205 կամ սուպերդուպլեքս 2507 պողպատով։ Titanium Grade 5 տիտանից սոնոտրոդները և Alloy 625 համաձուլվածքից հոսքային բջիջները դիմանում են ZnBr2 միջավայրին՝ մինչև 120°C (248°F) ջերմաստիճանում։

Թափանցիկ հալոգենիդային աղաջրերը շարունակում են անփոխարինելի մնալ բարձր ճնշման պայմաններում հորատանցքի՝ նվազ վնասմամբ վերահսկման համար։ Աղերի քիմիայի, բարձր հզորության ուլտրաձայնի, կոռոզիայի մեղմման և շրջակա միջավայրի պատասխանատու կառավարման տիրապետումը ճարտարագետներին թույլ է տալիս խտությունները հարմարեցնել 1080 kg/m3 (9lb/gal) արժեքից մինչև 2400 kg/m3 (20lb/gal)՝ միաժամանակ հորատանցքում ապահովելով հնարավորինս մաքուր միջավայր։

Կապվե՛ք մեզ հետ թափանցիկ հալոգենիդային աղաջրի Ձեր նախագծի հարցերով։

Խնդրում ենք օգտվել ստորև բերված ձևաթղթից, եթե ցանկանում եք լրացուցիչ տեղեկություններ ստանալ ուլտրաձայնային համասեռացման մասին։ Սիրով ձեզ կառաջարկենք ձեր պահանջներին համապատասխանող ուլտրաձայնային համակարգ։







Հաճախ տրվող հարցեր. թափանցիկ հալոգենիդային աղաջրեր

Ինչո՞վ է պայմանավորված հալոգենիդային աղաջրի թափանցիկությունը։

Կախված վիճակում գտնվող ոչ մի պինդ նյութ չի գերազանցում լուծելիության սահմանը, ուստի հեղուկը թափանցիկ է և կարող է զտվել մինչև 0,5 NTU-ից ցածր պղտորություն։ Ամբողջ քաշը պայմանավորված է լուծված աղերով։

Ո՞ր աղերն են առավել տարածված։

Նատրիումի քլորիդը, կալցիումի քլորիդը, նատրիումի բրոմիդը, կալցիումի բրոմիդը և ցինկի բրոմիդը։ Խտությունը կարգավորվում է այս աղերը ջրում խառնելով։

Ինչո՞ւ ծանրացված հորատման լուծույթի փոխարեն ընտրել թափանցիկ աղաջրեր։

Դրանք զտման նստվածքաշերտ չեն թողնում, նվազագույնի են հասցնում շերտի վնասումը, հեշտությամբ անցնում են հորատանցքի ավարտման սարքավորումների միջով և արագ հասնում ենթամիկրոնային զտման մակարդակի։

Ինչո՞ւ օգտագործել ուլտրաձայնը թափանցիկ հալոգենիդային աղաջրերը խառնելու համար։

Ուլտրաձայնային մշակումը զգալիորեն կրճատում է լուծման ժամանակը, հնարավորություն է տալիս խառնել շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանում, հեռացնում է կոռոզիան խթանող թթվածինը և ապահովում ցածր պղտորություն՝ առանց խոշոր մեխանիկական խառնիչների։

Ի՞նչ տեսակարար էներգածախս է բնորոշ ուլտրաձայնային մշակմանը։

Կայանքների մեծ մասը սահմանված պահանջները բավարարում է պատրաստի աղաջրի յուրաքանչյուր խորանարդ մետրի հաշվով 0,3–0,5kWh էներգածախսով։ Ճշգրիտ արժեքը կախված է աղի տեսակից և նպատակային խտությունից։

Ինչպե՞ս է խտությունը վերահսկվում տեղում։

Չոր աղը կամ խտանյութը լուծվում է ուլտրաձայնային մշակման պայմաններում, այնուհետև ճշգրտվում է ջրի ավելացմամբ։ Հոսքային խտաչափերը խտությունը պահում են ±2kg/m3 (±0,02lb/gal) սահմաններում։

Թափանցիկ աղաջրերը կոռոզիա առաջացնո՞ւմ են։

Այո։ Քլորիդն ու բրոմիդն առաջացնում են տեղային փոսիկային քայքայում և կոռոզիա։ Օպերատորներն իրականացնում են օդազերծում, ավելացնում են ինհիբիտորներ և օգտագործում կոռոզիակայուն համաձուլվածքներ։

Հնարավո՞ր է վերամշակել օգտագործված հալոգենիդային աղաջրերը։

Այո։ Օգտագործված հեղուկները զտվում են, թթվածնազերծվում, դրանց խտությունը ճշգրտվում է, և դրանք կրկին օգտագործվում են։ Ցինկով հարուստ աղաջրերը հեռացումից առաջ կարող են ենթարկվել Zn վերականգնման գործընթացի։

Ի՞նչ ջերմաստիճանների կարող են դիմանալ այս աղաջրերը։

CaBr2/CaCl2 խառնուրդները թափանցիկ են մնում մինչև մոտավորապես 150°C (302°F)։ ZnBr2 խտանյութերը թափանցիկ են մնում նաև 200°C (392°F) արժեքից բարձր ջերմաստիճաններում, սակայն խիստ կոռոզիոն են։

Որքա՞ն արագ կարող է ուլտրաձայնը լուծել աղը։

1700 kg/m3 խտությամբ հալոգենիդային աղաջրի դեպքում արդյունաբերական սարքերը CaBr2 պարունակող խմբաքանակի մշակման ժամանակը 4h-ից (տաքացվող թիակավոր խառնիչ) կրճատում են մինչև մոտավորապես 30min (շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանում)՝ խնայելով վառելիքն ու հորատման կայանքի աշխատանքային ժամանակը։

Սիրով կքննարկենք ձեր գործընթացը։

✕