Химическая обработка глинистых растворов при высокой температуре

15.07.2019

При высокой температуре эффективность химических реагентов органического происхождения понижается, что связано с необратимыми и обратимыми изменениями их структуры. К числу необратимых изменений, происходящих под действием высокой температуры и среды, относятся деструкция химических реагентов, приводящая к уменьшению молекулярного веса и образованию мономеров, и пространственная полимеризация, приводящая к увеличению молекулярного веса, снижению растворимости и повышению вязкости. Обратимые изменения физико-химических свойств органических реагентов при высоких температурах проявляются в снижении адсорбционной способности реагентов и укрупнении молекул.

Из числа наиболее распространенных химических реагентов более других подвержены деструкции полимеры, имеющие эфирные связи между звеньями: крахмальный реагент, водорослевый реагент и карбоксиметилцеллюлоза. Крахмальный и водорослевый реагенты деструктируются при температуре 100—120° С. Деструкция КМЦ начинается при температурах 120—130° С, а при 140—150°С КМЦ деструктируется полностью. Реагенты УЩР, ССБ, КССБ, нитролигнин, ПФЛХ, сунил относятся к числу ограниченно термостойких, т. е. их действие в малоагрессивной среде проявляется при температурах до 120—180° С. Однако снижение эффективности понизителей вязкости при повышении температуры до 200° С обычно не связано с деструкцией или полимеризацией самих реагентов. Так, например, качество УЩР после прогрева до 200° С даже несколько улучшается. В агрессивных средах термостойкость всех реагентов и особенно щелочных резко снижается и зависит от индивидуальных свойств каждого реагента и среды. Термостойкость УЩР, HЛ, ПФЛХ и ССБ резко снижается при небольшой (до 1,5%, NaCl) минерализации. В глинистых растворах на пресной воде и при слабой минерализации КССБ снижает водоотдачу при температурах до 150—180° С, но не препятствует высокотемпературному загустеванию. Глинистые растворы, обработанные УЩР, загустевают при температурах свыше 100°C, причем с увеличением температуры загустевание усиливается.

Наиболее термостойкими являются акриловые полимеры: гипан, К-4 и PС-2, что обусловливается углерод-углеродной связью в главной цепи полимера. Для акриловых полимеров характерна способность поддерживать низкую водоотдачу при высокой температуре; они не только не препятствуют высокотемпературному загустеванию, но и, наоборот, повышают вязкость глинистых растворов. В отличие от химических реагентов, обладающих эфирной связью, акрилаты с повышением температуры не деструктируются, а наоборот, полимеризуются, что приводит к еще большему загустеванию глинистых растворов. Изучение свойств акриловых полимеров показывает, что в интервале температур 200—250° С должна происходить их пространственная полимеризация с образованием волокнообразного эластичного продукта.

Исследования термостойкости глинистых растворов, проведенные О.К. Ангелопуло, показали, что водоотдача глинистых растворов, обработанных различными химическими реагентами, при повышенной температуре увеличивается во времени. Через некоторое время после введения вследствие деструкции эффективно снижает водоотдачу только часть введенного химического реагента. Количество реагента в 1 м3 или в 1 т глинистого раствора, сохранившего эффективность, названо эффективной концентрацией. Эффективную концентрацию химических реагентов определяют по кривым зависимости водоотдачи от концентрации (В—К) при определенных температуре и минерализации. Несколько кривых В—К показано на рис. 72. Вследствие того, что уменьшение эффективной концентрации во времени носит линейный характер, не представляет трудности по изменению водоотдачи определить разность между исходной концентрацией и эффективной концентрацией после термообработки. Разделив эту разность на время, в течение которого произошло уменьшение эффективной концентрации реагента, получим температурный коэффициент расхода реагента:
Химическая обработка глинистых растворов при высокой температуре

где Си — исходная концентрация реагента в кг/т; Cэ — эффективная концентрация реагента в кг/т; t — время термообработки в ч.

Температурный коэффициент расхода зависит от типа глины и концентрации твердой фазы, температуры и минерализации, а также от заданного диапазона изменения водоотдачи. В табл. 48 приведены значения Kрт, необходимые для поддержания водоотдачи глинистого раствора из нефтеабадской глины в пределах 5—7 см3 при температурах 120—180° С для гипана, КМЦ и КССБ.

Значения Kрт, приведенные в табл. 48, получены при термообработке без перемешивания глинистого раствора. Если же во время термообработки перемешивать глинистый раствор, то коэффициент Kрт увеличивается примерно в 2,25—2,75 раза. Это значит, что ежедневный расход, например, гипана при минерализации 15% NaCl и температуре 180° С составит примерно 55 кг на 1 т глинистого раствора в 1 ч. Расходы КМЦ в этих условиях примерно в 4 раза меньше, но и эта величина чрезвычайно высока. Поэтому практика химический обработки пресных глинистых растворов при высокой температуре только понизителями водоотдачи (без хроматов) не получила широкого распространения.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна