Halīdu sālījumu dzidrināšana ar ultraskaņu
Bieži sastopamie halīdu sāļi un maisījumu sastāvi no dzidriem halīdu sālījumiem
| sāls | Maksimālais blīvums 20°C (kg/m3) | Maksimālais blīvums 68°F (lb/gal) |
|---|---|---|
| Nātrija hlorīds (NaCl) | 1200 | 10.0 |
| Kalcija hlorīds (CaCl2) | 1430 | 11.9 |
| Nātrija bromīds (NaBr) | 1520 | 12.7 |
| Kalcija bromīds (CaBr2) | 1700 | 14.2 |
| Cinka bromīds (ZnBr2) | 2400 | 20.0 |
Starpblīvumus iegūst, tos sajaucot. CaBr2 un ZnBr2 masas attiecība 60:40 dod aptuveni 2070 kg/m3 (17,3 lb/gal), vienlaikus saglabājot kristalizāciju zem 4°C.
Galvenie darbības raksturlielumi
- Nav filtra nogulsnes: Hidrostatisko spiedienu veido patiesais šķīduma blīvums.
- Māla inhibīcija: Ca2+ un Zn2+ nomāc slānekļa uzbriešanu un dispersiju.
- Optiskā skaidrība: Caurspīdīgi halīdu sālījumi nodrošina uzticamu filtrēšanu, daļiņu skaitīšanu un gamma staru izsekošanu.
Šķidruma konstrukcijas apsvērumi
Projektēšana sākas ar mērķa blīvumu, pēc tam tiek pārbaudīta kristalizācijas rezerve, veidošanās saderība un korozija. Ar cinku bagāti sālījumi nodrošina visaugstāko blīvumu, bet tiem nepieciešama uzlabota metalurģija un inhibitoru paketes.
Halīdu sālījumu sajaukšana un kvalitātes kontrole
Gatavojot dzidrus halogenīdu sālījumus, sāļu šķīdināšanu ierobežo masas pārnese uz cietas un šķidras vielas robežas. Lieljaudas ultraskaņas izmantošana saīsina partijas laiku, izkliedējot smalkās daļiņas un sabrūkot difūzijas slāņiem. Pabeiguma klases sālījumi iziet cauri 1-2 µm patronām, lai sasniegtu zem 0,4 NTU.
Lieljaudas ultraskaņas apstrāde dzidru halogenīdu sālījumiem
Vibrējoša sonotroda radītā akustiskā kavitācija ievērojami paātrina šķīdināšanu, atgāzēšanu un piedevu dispersiju. Burbuļu implozijas rada mikrostrūklas un trieciena frontes, kas skalo sāls virsmas, sadala aglomerātus un virza svaigu šķidrumu pāri robežslānim apkārtējā temperatūrā.
Izmērītie darbības rādītāji
Lauka dati, kas iegūti no 15 m3 kalcija bromīda sālījuma partijas (mērķa blīvums ≈ 1700 kg/m3 jeb 14,2 lb/gal), liecina, ka lielas jaudas ultraskaņas šķīdināšana tiek pabeigta aptuveni 25 minūtēs pie apkārtējās vides 25°C (77°F). Tam pašam darbam, izmantojot ar tvaiku apsildāmu augšējās ieejas lāpstiņriteni, bija nepieciešamas aptuveni četras stundas 60°C temperatūrā. Neraugoties uz zemāku temperatūru, ultraskaņas metode patērēja tikai 0,3-0,5 kWh elektroenerģijas uz kubikmetru gatavā šķidruma un joprojām nodrošināja duļķainību zem 0,4 NTU. Kavitācija atdalīja arī ieplūdušo gāzi. Izšķīdušais skābeklis recirkulācijas cilpā ievērojami samazinājās jau pēc vienas caurlaides, ļaujot efektīvāk iedarboties korozijas inhibitoriem.
Inline pret sērijveida ultrasoniku
Ir izplatīti divi īstenošanas veidi, un katrs no tiem kalpo atšķirīgai darbības nišai.
Retrofit sērijveida aprites modernizācija
Modernizētajā sērijveida cikla konfigurācijā esošā maisījuma tvertne turpina nodrošināt uzplūdes tilpumu, sildķermeņus un sūkņa sūknēšanas sūkni. Iegremdēšanas kājiņa iesūc daļēji izšķīdušo sālījumu no tvertnes dibena, nodrošinot, ka šķidrums, kas nonāk ultraskaņas slīdgredzenā, satur visaugstāko neizšķīdušu cieto vielu koncentrāciju. Pēc tam sūknis piegādā plūsmu ar aptuveni 2 barg (30 ppsig) spiedienu uz ultraskaņas iebūvēto plūsmas šūnas reaktoru. Šūnas iekšpusē kaskatrods rada intensīvu kavitācijas zonu. Uzturēšanās laiks ir aptuveni 0,5 sekundes, kas ir pietiekams, lai izšķīdinātu atlikušos kristālus. Tālāk pa straumi novietots iebūvēts blīvummērītājs datus padod PID cilpai, kas regulē sausās padeves skrūvju konveijera droseles. Kondicionētais sālījums atgriežas tvertnē. Tā kā ultraskaņas bīdes spēki nepārtraukti izjauc robežslāņus, kopējais partijas laiks samazinās no stundām līdz desmit minūtēm, nepaaugstinot tilpuma temperatūru, un modernizācijai nepieciešami tikai divi atloku savienojumi.
Patiess rindu izkārtojums
Patiesais iebūvētais izvietojums ir optimizēts platformām atklātā jūrā un sauszemes platformām. Šajā gadījumā maisījuma tvertne pilnībā izzūd. Ūdens vai atkārtoti izmantots filtrāts tiek apvienots ar skrūves padevēju, kas sausos sāļus ievada tieši ultraskaņas reaktorā. Šķīdināšana un gāzes atdalīšana ir faktiski pabeigta līdz brīdim, kad plūsma iziet no ultraskaņas plūsmas kameras. No turienes šķidrums nonāk tieši uz dūņu sūkņiem vai noslēguma sāls šķīduma kolektoru. Šāda "plug-and-play" sistēma var nodrošināt urbšanas darbu vadītājam hidrostatiskā spiediena kontroli reāllaikā bez termiskās nobīdes vai kristalizācijas riska, kas saistīts ar karstā maisījuma sērijveida tvertnēm.
Enerģijas un emisiju ietaupījumi
Tvaika siltuma likvidēšana 50 m3 iekārtā ietaupa līdz pat 350 kWh kurināmā uz vienu partiju, novēršot līdz pat 70 kg CO2 emisiju.
Degazēšana un korozijas kontrole
Kavitācija izspiež no sālījuma piesaistīto gāzi. Mazāks skābekļa daudzums palēnina koroziju un koroziju. Bieži vien, izmantojot ultrasoniski degazētus sālījumus, lauka paraugi uzrāda desmit reizes mazāku koroziju ar tādu pašu inhibitora devu.
piedevu dispersija
Plēves veidojošie amīni, smērvielas un mikronizētas cietās svērvielas sasniedz blīvāku daļiņu izmēru sadalījumu un līdz 30 % mazāku reoloģisko novirzi, ja sonikācija aizstāj parasto maisīšanu ar lāpstiņrati.
Korozija un materiālu izvēle
Augsts hlorīdu un bromīdu saturs veicina bedrīšu veidošanos un koroziju. Sāls šķīdumi parasti tiek piegādāti atūdeņoti (ar skābekli zem 10ppb) un dozēti ar filmēšanas amīniem. Virsmas pārnesumu uzlabošana no oglekļa tērauda līdz 316L, dupleksam 2205 vai superdupleksam 2507 pie ≥ 60 °C (140 °F). Titāna 5. klases sonotrodi un 625. sakausējuma plūsmas šūnas panes ZnBr2 līdz 120°C (248°F) temperatūrā.
Skaidrie halīdu sālījumi joprojām ir neaizstājami augstspiediena, maza bojājuma urbumu kontrolei. Sāls ķīmijas, lieljaudas ultrasonikas, korozijas mazināšanas un vides pārvaldības meistarība ļauj inženieriem pielāgot blīvumu no 1080 kg/m3 (9 lb/gal) līdz 2400 kg/m3 (20 lb/gal), vienlaikus nodrošinot pēc iespējas tīrāku vidi urbumā.
BIEŽI UZDOTIE JAUTĀJUMI: Caurspīdīgie halīdu sālījumi
Kas veido dzidru halīdu sālījumu?
Neviena suspendētā viela nepārsniedz šķīdību, tāpēc šķidrums ir caurspīdīgs un filtrējams līdz 0,5 NTU. Visu svaru veido izšķīdušie sāļi.
Kādi sāļi ir visbiežāk sastopamie?
Nātrija hlorīds, kalcija hlorīds, nātrija bromīds, kalcija bromīds un cinka bromīds. Blīvumu regulē, tos sajaucot ūdenī.
Kāpēc izvēlēties dzidru sālījumu, nevis svērtos dubļus?
Tie neatstāj filtra nogulsnes, samazina veidošanās bojājumus, viegli iziet cauri komplektējošajai aparatūrai un ātri sasniedz submikronu filtrāciju.
Kāpēc izmantot ultraskaņu, lai sajaucot dzidro halīdu sālījumu?
Sonikācija ievērojami saīsina šķīdināšanas laiku, nodrošina sajaukšanu apkārtējā temperatūrā, noņem skābekli, kas veicina koroziju, un rada zemu duļķainību bez lieliem mehāniskiem maisītājiem.
Kāda enerģijas intensitāte ir raksturīga sonikācijai?
Lielākā daļa iekārtu atbilst specifikācijām ar 0,3-0,5 kWh uz kubikmetru gatavā sālījuma. Precīza vērtība ir atkarīga no sāls veida un mērķa blīvuma.
Kā tiek kontrolēts blīvums uz vietas?
Sauso sāli vai koncentrātu izšķīdina ar sonikācijas metodi, pēc tam notīra ar ūdeni. Inline densitometri nodrošina blīvumu ±2 kg/m3 (±0,02 lb/gal) robežās.
Vai dzidrie sālījumi ir kodīgi?
Jā. Hlorīds un bromīds izraisa lokālu bedrīšu veidošanos un koroziju. Uzņēmēji atūdeņo, pievieno inhibitorus un izmanto korozijizturīgus sakausējumus.
Vai izlietotos halīdu sālījumus var pārstrādāt?
Jā. Izlietotie šķidrumi tiek filtrēti, attīrīti no skābekļa, pielāgots to blīvums un atkārtoti izmantoti. Cinkam bagātus sālījumus pirms apglabāšanas var pakļaut Zn reģenerācijai.
Kādu temperatūru var izturēt šie sālījumi?
CaBr2/CaCl2 maisījumi paliek dzidri līdz aptuveni 150°C (302°F). ZnBr2 koncentrāti paliek dzidri pēc 200°C (392°F), bet ir ļoti korozīvi.
Cik ātri ultraskaņa var izšķīdināt sāli?
Rūpnieciskās iekārtas saīsina CaBr2 partijas laiku no 4 stundām (ar silda lāpstiņrati) līdz aptuveni 30 minūtēm (apkārtējā vidē) 1700 kg/m3 halīdu sālījuma, ietaupot degvielu un iekārtas laiku.