Shëllira të kthjellëta halogjenuresh me trajtim ultrasonik
Kripërat e zakonshme të halogjenureve dhe përbërjet e përzierjeve të shëllirave të kthjellëta të halogjenureve
| Kripa | Dendësia maksimale në 20°C (kg/m3) | Dendësia maksimale në 68°F (lb/gal) |
|---|---|---|
| Klorur natriumi (NaCl) | 1200 | 10,0 |
| Klorur kalciumi (CaCl2) | 1430 | 11,9 |
| Bromur natriumi (NaBr) | 1520 | 12,7 |
| Bromur kalciumi (CaBr2) | 1700 | 14,2 |
| Bromur zinku (ZnBr2) | 2400 | 20,0 |
Dendësitë e ndërmjetme përftohen me përzierje. Një raport masik 60:40 i CaBr2 ndaj ZnBr2 jep afërsisht 2070 kg/m3 (17,3lb/gal), duke e mbajtur temperaturën e kristalizimit nën 4°C (39°F).
Karakteristikat kryesore të performancës
- Pa shtresë filtrimi: Presioni hidrostatik vjen nga dendësia reale e tretësirës.
- Frenimi i argjilës: Ca2+ dhe Zn2+ frenojnë fryrjen dhe shpërndarjen e rreshpeve argjilore.
- Kthjelltësia optike: Shëllirat e kthjellëta të halogjenureve mundësojnë filtrim të besueshëm, numërim të grimcave drejtpërdrejt në linjë dhe gjurmim me rreze gama.
Aspekte të projektimit të lëngut
Projektimi fillon me dendësinë e synuar, më pas kontrollohen marzhi ndaj kristalizimit, përputhshmëria me formacionin dhe korrozioni. Shëllirat e pasura me zink japin dendësinë më të lartë, por kërkojnë materiale metalike më të avancuara dhe paketa inhibitorësh.
Përzierja dhe kontrolli i cilësisë në shëllirat e halogjenureve
Gjatë përgatitjes së shëllirave të kthjellëta të halogjenureve, tretja e kripërave kufizohet nga transferimi i masës në kufirin ndërmjet fazës së ngurtë dhe asaj të lëngët. Trajtimi ultrasonik me fuqi të lartë shkurton kohën e përpunimit të serisë duke shpërndarë grimcat e imëta dhe duke prishur shtresat e difuzionit. Shëllirat që plotësojnë kërkesat për kompletimin e pusit kalojnë përmes fishekëve filtrues 1–2 µm për të arritur turbullirë nën 0,4 NTU.
Përpunimi ultrasonik me fuqi të lartë për shëllirat e kthjellëta të halogjenureve
Kavitacioni akustik nga një sonotrodë që vibron përshpejton ndjeshëm tretjen, largimin e gazrave dhe shpërndarjen e aditivëve. Implozionet e flluskave prodhojnë mikrorryma dhe fronte goditëse që pastrojnë sipërfaqet e kripës, copëtojnë aglomeratet dhe shtyjnë lëng të freskët përmes shtresës kufitare në temperaturën e ambientit.
Përmirësimet e matura të performancës
Të dhënat nga terreni për një seri prej 15m3 shëllire bromuri kalciumi (dendësia e synuar ≈ 1700 kg/m3 ose 14,2lb/gal) tregojnë se ultratingujt me fuqi të lartë e përfundojnë tretjen në rreth 25 minuta, në temperaturë ambienti 25°C (77°F). E njëjta punë, duke përdorur një përzierës me helikë të futur nga sipër dhe ngrohje me avull, kërkoi afërsisht katër orë në 60°C (140°F). Pavarësisht temperaturës më të ulët, procesi ultrasonik konsumoi vetëm 0,3–0,5 kWh energji elektrike për metër kub lëng të përfunduar dhe gjithsesi siguroi turbullirë nën 0,4 NTU. Kavitacioni largon gjithashtu gazin e kapur në lëng. Oksigjeni i tretur në qarkun e riqarkullimit u ul ndjeshëm pas një kalimi të vetëm, duke u mundësuar inhibitorëve të korrozionit të veprojnë më me efektshmëri.
Trajtimi ultrasonik në linjë kundrejt trajtimit me seri
Dy mënyra zbatimi janë të zakonshme dhe secila u shërben nevojave të veçanta të operimit.
Përshtatja e sistemit ekzistues me qark për përpunim me seri
Në konfigurimin me qark për përpunim me seri të përshtatur në sistemin ekzistues, rezervuari ekzistues i përzierjes vazhdon të sigurojë vëllimin amortizues, serpentinat e ngrohjes dhe thithjen për pompën e transferimit. Një tub i zhytur tërheq shëllirën pjesërisht të tretur nga fundi i rezervuarit, duke siguruar që lëngu që hyn në modulin ultrasonik të montuar mbi shasi të përmbajë përqendrimin më të lartë të lëndëve të ngurta të patretura. Një pompë më pas e dërgon rrjedhën me afërsisht 2barg (30psig) në një reaktor ultrasonik me qelizë rrjedhjeje në linjë. Brenda qelizës, një kaskatrodë krijon një zonë kavitacioni intensiv. Një kohë qëndrimi prej afërsisht 0,5 sekondash është e mjaftueshme për të tretur kristalet e mbetura. Një dendësimatës në linjë, i vendosur menjëherë pas qelizës në drejtimin e rrjedhjes, dërgon të dhëna në një qark kontrolli PID që kufizon furnizimin e transportuesit me vidë për materialin e thatë. Shëllira e kondicionuar kthehet në rezervuar. Meqë forcat prerëse ultrasonike i prishin vazhdimisht shtresat kufitare, koha e përgjithshme e përpunimit të serisë ulet nga orë në dhjetëra minuta pa rritur temperaturën e masës së lëngut, dhe përshtatja kërkon vetëm dy lidhje me fllanxha.
Konfigurimi plotësisht në linjë
Konfigurimi plotësisht në linjë është optimizuar për platformat detare dhe impiantet e shpimit në tokë. Këtu rezervuari i përzierjes eliminohet tërësisht. Uji ose filtrati i ripërdorur bashkohet me kripërat e thata që një ushqyes me vidë dozon drejtpërdrejt në reaktorin ultrasonik. Tretja dhe largimi i gazrave janë praktikisht të përfunduara kur rrjedha del nga qeliza ultrasonike e rrjedhjes. Prej aty, lëngu shkon drejtpërdrejt te pompat e baltës së shpimit ose te një kolektor i shëllirës për kompletimin e pusit. Një modul i tillë, i montuar mbi shasi dhe i gatshëm për lidhje e përdorim, mund t’i japë mbikëqyrësit të shpimit kontroll në kohë reale të presionit hidrostatik, pa vonesën termike ose rreziqet e kristalizimit që lidhen me rezervuarët e përzierjes së nxehtë me seri.
Kursimet e energjisë dhe ulja e emetimeve
Eliminimi i ngrohjes me avull në një impiant 50m3 kursen deri në 350kWh energji nga lënda djegëse për seri, duke shmangur deri në 70kg emetime CO2.
Largimi i gazrave dhe kontrolli i korrozionit
Kavitacioni nxjerr nga shëllira gazin e kapur në të. Përmbajtja më e ulët e oksigjenit ngadalëson korrozionin me gropëza dhe korrozionin në përgjithësi. Shpesh, kampionët metalikë të provës në terren tregojnë korrozion dhjetë herë më të ulët me të njëjtën dozë inhibitori kur përdoren shëllira të degazuara me ultratinguj.
Shpërndarja e aditivëve
Aminat që formojnë film, lubrifikantët dhe lëndët e ngurta të mikronizuara për rritjen e dendësisë arrijnë shpërndarje më të ngushta të madhësisë së grimcave dhe variancë të reologjisë deri në 30% më të ulët kur trajtimi ultrasonik zëvendëson përzierjen konvencionale me helikë.
Korrozioni dhe përzgjedhja e materialeve
Përmbajtja e lartë e klorureve dhe bromureve nxit korrozionin me gropëza dhe korrozionin në përgjithësi. Shëllirat zakonisht dërgohen të deajrosura (nën 10ppb oksigjen) dhe të dozuara me amina që formojnë film. Në ≥60°C (140°F), materialet e pajisjeve sipërfaqësore kalojnë nga çeliku i karbonit në 316L, dupleks 2205 ose superdupleks 2507. Sonotrodat Titanium Grade 5 dhe qelizat e rrjedhjes Alloy 625 i rezistojnë ZnBr2 në temperatura deri në 120°C (248°F).
Shëllirat e kthjellëta të halogjenureve mbeten të domosdoshme për kontrollin e puseve në presion të lartë me dëmtim të ulët të formacionit. Zotërimi i kimisë së kripërave, ultratingujve me fuqi të lartë, zbutjes së korrozionit dhe kujdesit ndaj mjedisit u mundëson inxhinierëve të përshtatin dendësitë nga 1080 kg/m3 (9lb/gal) deri në 2400 kg/m3 (20lb/gal), duke siguruar mjedisin më të pastër të mundshëm në thellësi të pusit.
Pyetje të shpeshta: Shëllirat e kthjellëta të halogjenureve
Çfarë e bën të kthjellët një shëllirë halogjenuresh?
Asnjë lëndë e ngurtë në pezulli nuk e tejkalon tretshmërinë, prandaj lëngu është transparent dhe mund të filtrohet deri nën 0,5 NTU. E gjithë pesha vjen nga kripërat e tretura.
Cilat kripëra janë më të zakonshme?
Kloruri i natriumit, kloruri i kalciumit, bromuri i natriumit, bromuri i kalciumit dhe bromuri i zinkut. Dendësia rregullohet duke i përzier këto në ujë.
Pse të zgjidhen shëllirat e kthjellëta në vend të baltës me dendësi të rritur?
Ato nuk lënë shtresë filtrimi, minimizojnë dëmtimin e formacionit, kalojnë lehtësisht përmes pajisjeve të kompletimit të pusit dhe arrijnë shpejt filtrim nënmikronik.
Pse të përdoren ultratinguj për përzierjen e shëllirave të kthjellëta të halogjenureve?
Trajtimi ultrasonik shkurton ndjeshëm kohën e tretjes, mundëson përzierjen në temperaturën e ambientit, largon oksigjenin që nxit korrozionin dhe siguron turbullirë të ulët pa përzierës të mëdhenj mekanikë.
Cili është konsumi specifik tipik i energjisë për trajtimin ultrasonik?
Shumica e impianteve përmbushin specifikimet me 0,3–0,5kWh për metër kub shëllirë të përfunduar. Vlera e saktë varet nga lloji i kripës dhe dendësia e synuar.
Si kontrollohet dendësia në vendin e punës?
Kripa e thatë ose koncentrati tretet nën veprimin e ultratingujve, më pas dendësia rregullohet imtësisht me ujë. Dendësimatësit në linjë e mbajnë dendësinë brenda ±2kg/m3 (±0,02lb/gal).
A janë gërryese shëllirat e kthjellëta?
Po. Kloruret dhe bromuret shkaktojnë korrozion të lokalizuar me gropëza dhe korrozion në përgjithësi. Operatorët largojnë ajrin, shtojnë inhibitorë dhe përdorin aliazhe rezistente ndaj korrozionit.
A mund të riciklohen shëllirat e përdorura të halogjenureve?
Po. Lëngjet e përdorura filtrohen, u hiqet oksigjeni, u rregullohet dendësia dhe ripërdoren. Shëllirat e pasura me zink mund t’i nënshtrohen rikuperimit të Zn përpara asgjësimit.
Çfarë temperaturash mund të përballojnë këto shëllira?
Përzierjet CaBr2/CaCl2 mbeten të kthjellëta deri në afërsisht 150°C (302°F). Koncentratet ZnBr2 mbeten të kthjellëta mbi 200°C (392°F), por janë shumë gërryese.
Sa shpejt mund ta tretin kripën ultratingujt?
Njësitë industriale e shkurtojnë kohën e përpunimit të një serie CaBr2 nga 4h (përzierës me helikë me ngrohje) në afërsisht 30min (në temperaturën e ambientit) për shëllirë halogjenuresh me dendësi 1700 kg/m3, duke kursyer lëndë djegëse dhe kohë operimi të impiantit të shpimit.