Metodi di essiccazione della sabbia Frac: rotativo vs. letto fluido

11 giugno 2015

Per raggiungere il gas che in precedenza si riteneva irraggiungibile, viene utilizzata la pressione per fratturare le formazioni rocciose in profondità nel sottosuolo per consentire un migliore flusso di gas attraverso un pozzo. Quando la pressione viene rimossa, la frattura collassa, il che ne diminuisce drasticamente l'efficacia. Un tipo speciale di sabbia raffinata viene utilizzato come "supporto" per mantenere aperti i rivestimenti dei pozzi dopo che il liquame a base d'acqua è stato iniettato nell'involucro. La fratturazione idraulica, o “fracking”, è una tecnica mineraria che migliora notevolmente la produttività dei pozzi di petrolio e gas e viene utilizzata in modo aggressivo in tutto il mondo, e in Nord America in particolare. La sabbia rimane nella frattura quando la pressione viene rimossa, mantenendo la frattura aperta e consentendo al gas di continuare a fluire attraverso il pozzo. Grazie alla Formazione Marcellus Shale, la regione del Nordest ha vissuto un recente boom economico. Questa svolta è avvenuta dopo che sono stati compiuti progressi tecnologici nella perforazione orizzontale e nel fracking. Sebbene il fracking fosse utilizzato dall'industria petrolifera nel 1860 con nitroglicerina liquida in pozzi poco profondi, fu solo quando fu sviluppata la versione moderna di questa vecchia tecnica, in cui l'estrazione di sacche più profonde di gas naturale divenne una realtà. una sabbia di quarzo di elevata purezza con grani rotondi molto resistenti ed è un materiale resistente allo schiacciamento prodotto per essere utilizzato dall'industria petrolifera. Gli Stati Uniti sono il più grande consumatore e produttore di sabbia frantumata e, secondo il Wall Street Daily, circa 25-30 milioni di tonnellate di essa vengono utilizzate per rifornire 1,1 milioni di pozzi di gas e petrolio attivi negli Stati Uniti. L'American Petroleum Institute (API) determina le specifiche della sabbia fratturata che includono la dimensione dei grani, la sfericità, la resistenza allo schiacciamento e la solubilità. Le società minerarie sono quindi ansiose di vendere ai loro clienti operatori di pozzi solo sabbia frazionata che soddisfa queste specifiche API. Per garantire una qualità accettabile della sabbia, le compagnie minerarie la lavano e la asciugano per rimuovere tutte le possibili impurità. Due tipi di essiccatori industriali sono idealmente progettati per soddisfare i rigorosi requisiti a cui devono attenersi le società di estrazione della sabbia, al fine di fornire costantemente sabbia della massima qualità ai propri clienti produttori di energia. Questi essiccatori sono a letto fluido e rotativi. In superficie, un essiccatore a letto fluido è simile a molti altri tipi di apparecchiature di essiccazione. Lavora materiale granulare e scorrevole a temperature del prodotto comprese tra 140 e 300 ° F e i materiali adatti includono sabbia, minerali, argille, sali organici, carbone e prodotti chimici speciali. Ma le somiglianze finiscono qui. In un letto fluido, il materiale da essiccare è sospeso e completamente circondato dall'aria o dal gas di essiccazione, facendo sì che il materiale si comporti come un fluido. Oltre a mantenere il materiale in uno stato apparentemente liquido, il flusso di gas è il mezzo per lo scambio di calore e massa. Come risultato dello stretto contatto gas-solidi, si ottengono velocità molto elevate di trasferimento di calore mentre i granelli di sabbia vengono maneggiati delicatamente. Il basamento consente la distribuzione uniforme del flusso di gas durante il funzionamento e sostiene il letto di materiale durante lo spegnimento. Un essiccatore a letto fluido garantisce costi di investimento inferiori al momento dell'installazione e costi operativi inferiori per tutta la vita della macchina, compresi costi ridotti del filtro a maniche e dello scrubber, aumentando al tempo stesso la produttività. Poiché non sono presenti parti mobili all'interno del letto fluido, i costi di manutenzione sono notevolmente ridotti rispetto ad altri sistemi. Al contrario, gli essiccatori rotativi gestiscono una gamma molto più ampia di materiali, indipendentemente dalle loro caratteristiche di trasporto e movimentazione. Se il processo richiede l'essiccazione di polveri fini e polverose, solidi grumosi, semiplastiche appiccicose, fanghi, pellet, agglomerati o anche una miscela di tutti questi elementi, un essiccatore rotativo svolgerà con successo il suo compito. Un essiccatore rotativo è un cilindro rotante, o guscio, leggermente inclinato rispetto all'orizzontale e la sua lunghezza può essere da quattro a dieci volte il suo diametro. Il materiale viene alimentato in un'estremità del cilindro e, in virtù della sua rotazione e inclinazione nonché dell'effetto testa del materiale, esce ininterrottamente dall'estremità opposta. L'interno del guscio è dotato di alette appositamente progettate che fanno avanzare il materiale in entrata nella zona attiva del guscio ed espongono in modo efficiente il materiale alla fonte di calore. Una determinazione importante è l'utilizzo del calore diretto o indiretto nel processo di essiccazione. Gli essiccatori rotativi utilizzano il trasferimento di calore per convezione diretta o il trasferimento di calore indiretto, che dipende dalle superfici calde all'interno dell'essiccatore per fornire calore per conduzione e irraggiamento. La determinazione del calore diretto rispetto a quello indiretto dipende dalle proprietà del materiale da essiccare, dalle condizioni del processo e dal prodotto finale desiderato. Il metodo ottimale per essiccare la sabbia è con il calore diretto, con l'aria calda che entra nel guscio rotante da un'estremità, lo attraversa ed esce dall'altra estremità. Voli saldati alle pareti interne del guscio sollevano e riversano la sabbia bagnata, portandola a diretto contatto con l'aria calda. La configurazione delle alette dipende dalle caratteristiche del materiale in lavorazione, mentre la lunghezza e il diametro del mantello dipendono dalla capacità di essiccazione. L'essiccazione a calore indiretto viene utilizzata più frequentemente per prodotti con particelle di piccole dimensioni che potrebbero comportare un'eccessiva generazione di polvere. L'industria della sabbia frazionata utilizza entrambi i tipi di essiccatori. Gli essiccatori rotativi sono i più costosi dei due, ma sono più tolleranti e consentono una maggiore capacità di turndown del processo. Gli essiccatori a letto fluido costano meno, sono più efficienti dal punto di vista termico e richiedono una manutenzione minima grazie al minor numero di parti mobili. Quando si prendono in considerazione alcuni requisiti di essiccazione della sabbia che devono rimanere costanti durante tutto il processo, come la produttività, la dimensione delle particelle e il contenuto di umidità, l'essiccazione a letto fluido è il metodo ottimale. Tuttavia, gli essiccatori rotativi offrono una maggiore versatilità, che consente al mercato della sabbia per fratturazione di adattarsi meglio alle esigenze del proprio settore. David Phillips è responsabile marketing e comunicazione di Heyl & Patterson Inc., Carnegie, Pennsylvania. Fondata nel 1887 a Pittsburgh, Heyl & Patterson è un'azienda leader nella progettazione e costruzione di apparecchiature per il trasferimento di materiali sfusi e per il trattamento termico per clienti in un'ampia gamma di settori, tra cui quello chimico, dell'acciaio, della biomassa, dell'energia, dei porti, dell'estrazione mineraria e dei minerali. Per ulteriori informazioni, visitare il sito www.heylpatterson.com.