Frac 모래 건조 방법: 회전식 대 유동층

2015년 6월 11일

이전에는 도달할 수 없다고 생각되었던 가스에 도달하기 위해 압력을 사용하여 지하 깊은 곳에 있는 암석을 파괴하여 가스가 우물을 통해 더 잘 흐르도록 합니다. 압력이 제거되면 골절이 붕괴되어 그 효과가 극적으로 감소합니다. 수성 슬러리를 케이싱에 주입한 후 우물 라이닝을 열어두기 위해 특별한 유형의 정제된 모래가 "프로판트"로 사용됩니다. 수압 파쇄 또는 "파쇄"는 석유 및 가스정 생산성을 크게 향상시키는 채굴 기술로 전 세계, 특히 북미 지역에서 공격적으로 배포되고 있습니다. 압력이 제거되면 모래는 균열 부분에 남아 있어 균열이 열린 상태로 유지되고 가스가 유정을 통해 계속 흐를 수 있습니다. 마셀러스 셰일층 덕분에 북동부 지역은 최근 경제 호황을 경험했습니다. 이러한 전환은 수평 시추 및 파쇄 분야의 기술 발전이 이루어진 후에 이루어졌습니다. 1860년대 석유 산업에서는 얕은 유정에 액체 니트로글리세린을 사용하여 수압 파쇄를 사용했지만, 이 오래된 기술의 현대 버전이 개발되어 더 깊은 천연 가스 주머니를 추출하는 것이 현실이 되었습니다. Frac 모래는 매우 내구성이 뛰어나고 둥근 입자를 가진 고순도 석영 모래로 석유 산업에서 사용하기 위해 생산되는 파쇄 방지 소재입니다. 미국은 파랙샌드의 최대 소비국이자 생산국이며, Wall Street Daily에 따르면 이 중 약 2,500만 ~ 3,000만 미터톤이 미국 내 110만 개의 활성 가스 및 유정에 공급되는 데 사용됩니다. 미국석유협회(API) 입자 크기, 구형도, 파쇄 저항성 및 용해도를 포함하는 파쇄 모래 사양을 결정합니다. 따라서 광산 회사는 이러한 API 사양을 충족하는 유분 모래만을 유정 운영자 고객에게 판매하기를 열망하고 있습니다. 허용 가능한 모래 품질을 보장하기 위해 광산 회사는 모래를 세척하고 건조하여 가능한 모든 불순물을 제거합니다. 두 가지 유형의 산업용 건조기는 에너지 생산 고객에게 최고 품질의 모래를 지속적으로 제공하기 위해 모래 채굴 회사가 준수해야 하는 엄격한 요구 사항을 충족하도록 이상적으로 설계되었습니다. 이 건조기는 유동층 및 회전식 건조기입니다. 표면적으로 유동층 건조기는 다른 많은 유형의 건조 장비와 유사합니다. 이는 140~300°F 범위의 제품 온도에서 입상 자유 유동 재료를 처리하며 적합한 재료에는 모래, 광물, 점토, 유기염, 석탄 및 특수 화학 물질이 포함됩니다. 그러나 유사점은 거기서 끝납니다. 유동층에서는 건조되는 물질이 부유하고 건조 공기나 가스에 완전히 둘러싸여 있어 해당 물질이 유체처럼 거동하게 됩니다. 물질을 액체 상태로 유지하는 것 외에도 가스 흐름은 열과 물질 교환의 매개체입니다. 긴밀한 기체-고체 접촉의 결과로 모래 알갱이가 부드럽게 처리되는 동안 매우 높은 열 전달 속도가 달성됩니다. 베드플레이트는 작동 중에 가스 흐름을 균일하게 분배하고 정지 중에 재료 베드를 지지합니다. 유동층 건조기는 설치 시 자본 장비 비용을 낮추고 백하우스 및 스크러버 비용 감소를 포함하여 기계 수명 동안 운영 비용을 낮추는 동시에 생산성을 높입니다. 유동층 내부에는 움직이는 부품이 없기 때문에 유지 관리 비용이 다른 시스템에 비해 크게 절감됩니다. 이와 대조적으로 회전식 건조기는 운반 및 취급 특성에 관계없이 훨씬 더 광범위한 재료를 처리합니다. 공정에서 미세하고 먼지가 많은 분말, 덩어리진 고체, 끈적한 반플라스틱, 슬러지, 펠릿, 덩어리 또는 위의 모든 물질의 혼합물을 건조해야 하는 경우 회전식 건조기는 해당 작업을 성공적으로 수행합니다. 회전식 건조기는 수평으로 약간 기울어진 회전 실린더 또는 쉘이며, 길이는 직경의 4~10배가 될 수 있습니다. 재료는 실린더의 한쪽 끝으로 공급되며 재료의 회전과 경사 및 재료의 헤드 효과로 인해 반대쪽 끝에서 연속적으로 빠져나옵니다. 쉘 내부에는 공급 재료를 쉘의 활성 영역으로 이동시키고 재료를 열원에 효율적으로 노출시키는 특별히 설계된 플라이트가 장착되어 있습니다. 중요한 결정은 건조 과정에서 직접 또는 간접 열을 사용하는 것입니다. 회전식 건조기는 직접 대류 열 전달이나 간접 열 전달을 사용합니다. 이는 건조기 내부의 뜨거운 표면에 따라 전도 및 복사를 통해 열을 제공합니다. 직접 열과 간접 열의 결정은 건조할 재료의 특성, 공정 조건 및 원하는 최종 제품에 따라 달라집니다. 파쇄 모래를 건조하는 최적의 방법은 뜨거운 공기가 한쪽 끝에서 회전하는 껍질로 들어가 통과하고 다른 쪽 끝으로 나가는 직접적인 열을 사용하는 것입니다. 내부 쉘 벽에 용접된 플라이트는 젖은 모래를 들어 올리고 쏟아져 뜨거운 공기와 직접 접촉하게 합니다. 플라이트의 구성은 처리되는 재료의 특성에 따라 달라지며, 쉘의 길이와 직경은 건조 용량에 따라 달라집니다. 간접 가열 건조는 과도한 먼지 발생을 초래할 수 있는 작은 입자 크기의 제품에 가장 자주 사용됩니다. 파쇄 모래 산업에서는 두 가지 유형의 건조기를 모두 활용합니다. 회전식 건조기는 둘 중 더 비싸지만 더 관대하고 더 큰 공정 턴다운 기능을 허용합니다. 유동층 건조기는 비용이 저렴하고 열 효율이 높으며 움직이는 부품이 적어 유지 관리가 최소화됩니다. 처리량, 입자 크기 및 수분 함량과 같이 공정 전반에 걸쳐 일관성을 유지해야 하는 특정 파쇄 모래 건조 요구 사항을 고려할 때 유동층 건조가 최적의 방법입니다. 그러나 회전식 건조기는 더 큰 다양성을 제공하므로 파쇄 모래 시장이 업계 요구 사항에 더 잘 적응할 수 있습니다. David Phillips는 펜실베니아주 카네기에 소재한 Heyl & Patterson Inc.의 마케팅 및 커뮤니케이션 관리자입니다. 1887년 피츠버그에서 설립된 Heyl & Patterson은 화학, 철강, 바이오매스, 에너지, 항만, 광업 및 광물을 포함한 광범위한 산업 분야의 고객을 위한 대량 이송 및 열 처리 장비의 설계 및 건설 분야의 업계 선두업체입니다. 자세한 내용은 www.heylpatterson.com을 참조하세요.