Techninis vadovas: kaip hidrolizės laipsnis veikia anijoninio PAM įkrovos tankį, klampumą, atsparumą druskai ir lauko našumą

Tokiose srityse kaip pagerintas naftos išgavimas (EOR), kasybos atliekų valymas, pramoninės nuotekos ir dumblo nusausinimas,anijoninis poliakrilamidas (APAM)nėra „kuo didesnė molekulinė masė, tuo geriau“ arba „kuo didesnis hidrolizės laipsnis, tuo geriau“.

Praktiniams vartotojams svarbesnis klausimas yra:

Ar polimero hidrolizės laipsnis (DH) atitinka tikrąją vandens kokybę, druskingumą, pH, kietumą, šlyties sąlygas ir apdorojimo tikslus?

Netgi toje pačioje anijoninio poliakrilamido kategorijoje skirtingi hidrolizės laipsniai keičia neigiamo krūvio tankį, molekulinės grandinės konformaciją ir sąveiką su daugiavalenčiais katijonais, tokiais kaip kalcis ir magnis. Dėl to gaunamas klampumas, flokuliacijos efektyvumas, atsparumas druskai ir stabilumas gali labai skirtis.

Pramonės naudotojams, kuriems reikalingas ilgalaikis anijoninių PAM{0}}pirkimas, vien molekulinės masės ir kietųjų medžiagų kiekio palyginimo produkto specifikacijų lapuose nepakanka, kad būtų galima įvertinti tinkamumą. Patikimesnis būdas yra atlikti stiklinių, butelių bandymus arba šerdies užtvindymo bandymus, pritaikytus prie faktinių eksploatavimo sąlygų.

ECOLINK TECHNOLOGY orientuojasi ne tik į standartinių cheminių medžiagų tiekimą; Mes taip pat suderiname hidrolizės laipsnį, molekulinę masę ir taikymo aplinką, atsižvelgdami į kliento darbo sąlygas, pasirinkdami tinkamiausią anijoninio poliakrilamido rūšį įvairiems pramonės scenarijams.

1. Koks yra anijoninio poliakrilamido hidrolizės laipsnis?

Anijoninis poliakrilamidas (anijoninis PAM)paprastai susidaro iš tokių komponentų kaip akrilamidas ir natrio akrilatas.

Polimero struktūroje dalis amido grupių paverčiama neigiamo krūvio karboksilato grupėmis. Ši transformacija reguliuoja bendras anijonines polimero charakteristikas.

Hidrolizės laipsnis (DH)reiškia šios konversijos dalį polimere.

Pagal techninius parametrus etaloninėje medžiagoje:

Iš dalies hidrolizuotas poliakrilamidas:DH 10–35 %

Visiškai hidrolizuotas poliakrilamidas: DH >35%

Didėjant hidrolizės laipsniui, didėja ir polimero neigiamo krūvio tankis. Dėl elektrostatinės atstūmimo, atsirandančios tarp neigiamų krūvių, polimero grandinė tęsiasi toliau, taip pakeičiant jos hidrodinamines savybes vandenyje.

Todėl pasirinkimas tarp iš dalies hidrolizuoto PAM ir visiškai hidrolizuoto PAM nėra paprastas „mažos hidrolizės“ ir „didelės hidrolizės“ palyginimas, o greičiau reikalavimas įvertinti konkrečią naudojimo aplinką.

2. Kodėl hidrolizės laipsnis turi įtakos PAM našumui?

2.1 Įkrovimo tankis ir grandinės pailgėjimas

Didėjant hidrolizės laipsniui, didėja karboksilato grupių skaičius polimero grandinėje, todėl padidėja neigiamo krūvio tankis.

Mažo-joninio-stiprumo vandens aplinkoje neigiamų krūvių atstūmimas padeda polimero grandinei išlaikyti išplėstą konformaciją.

Šis grandinės plėtinys turi didelį poveikį toliau nurodytai našumo metrikai.

Tariamasis tirpalo klampumas

Dalelių adsorbcija ir tiltas

Flokų susidarymas

Judumo kontrolė

Polimero transportavimas per porėtą terpę

Todėl PAM hidrolizės laipsnis yra vienas iš kritinių parametrų, susiejančių polimero molekulinę struktūrą su lauko veikimu.

Tačiau svarbu pažymėti, kad didesnė hidrolizė nereiškia be galo didesnio našumo.

2.2 Daugiavalenčių jonų, tokių kaip kalcis ir magnis, įtaka

Realiame{0}}pasaulyje pramoninis vanduo retai būna grynas vanduo.

Pagamintame vandenyje, kasybos atliekų vandenyje ir tam tikrose pramoninėse nuotekose gali būti didelės koncentracijos daugiavalenčių katijonų, tokių kaip kalcis ir magnis.

Kai anijoniniai polimerai turi didelį neigiamą krūvį, šie katijonai gali sąveikauti su karboksilato grupėmis, todėl polimero grandinės susitraukia arba susivynioja.

Poveikių seka gali būti išreikšta taip:

Padidėjęs neigiamas krūvis → Stipresnė katijonų sąveika → Molekulinės grandinės vyniojimas → Sumažėjęs efektyvus hidrodinaminis tūris → Sumažėjęs klampumas

Todėl didelio{0}}druskumo ar didelio{1}}kietumo aplinkoje nereikėtų aklai siekti didesnio DH.

Štai kodėl renkantis druskai{0}}atsparų anijoninį poliakrilamidą reikia tuo pačiu metu įvertinti TDS, kalcio, magnio ir kitų joninių kompozicijų vandenyje.

3. Pagrindiniai techniniai skirtumai tarp iš dalies hidrolizuoto ir visiškai hidrolizuoto PAM

Skirtingi hidrolizės laipsniai lemia skirtingus veikimo profilius.

Praktiniu požiūriu iš dalies hidrolizuotas anijoninis poliakrilamidas paprastai užtikrina subalansuotą bendrą našumą, o visiškai hidrolizuoti produktai naudoja didesnį krūvio tankį, kad atitiktų specifinius didelio{0}}flokuliavimo reikalavimus.

Todėl tinkamas klausimas nėra „kuris pranašesnis? bet veikiau:

Kuris hidrolizės laipsnis užtikrina mažiausias bendras eksploatavimo išlaidas esamomis vandens kokybės sąlygomis?

4. Iš dalies hidrolizuotas PAM: kodėl jis plačiai naudojamas siekiant pagerinti alyvos atgavimą?

Tokiose srityse kaip naftos telkinių polimerų užtvindymas, vienas iš pagrindinių polimero vaidmenų yra pagerinti įpurkšto vandens judumo kontrolę, kad vandens fazė galėtų efektyviau išstumti rezervuare likusią alyvą.

Polimero užtvindymo metu, be paties klampumo, reikia atsižvelgti į kelis veikimo veiksnius:

Rezervuaro temperatūra

Formavimosi vandens druskingumas

Kalcio ir magnio jonų koncentracija

Įpurškimo šlyties greitis

Polimerų koncentracija

Pagrindinės porų struktūra

Ilgalaikis{0}}stabilumas

Pamatiniai duomenys rodo, kad naudojant polimerą užtvindomas hidrolizės laipsnis25–30%paprastai pasiekia palankią pusiausvyrą tarp mobilumo kontrolės ir atsparumo sūrymui, todėl jis ypač tinka vidutinio{0}druskumo rezervuarams.

Tai rodo, kad naudojant PAM, skirtą patobulintam alyvos atgavimui, hidrolizės laipsnis turi būti pritaikytas prie faktinių rezervuaro sąlygų, o ne tiesiog pasirenkant didžiausią DH produktą.

Naftos telkinių klientams, lyginantiems skirtingas rūšis, rekomenduojama įvertinti ne tik pradinį klampumą, bet ir klampos išlaikymą po faktinių sūrymo sąlygų ir šlyties jėgų.

5. Kodėl didelio-hidrolizės PAM ne visada tinka{2}}didelio druskingumo rezervuarams?

Tai yra esminis niuansas, kurio dažnai nepaiso pirkimų komandos, rinkdamosi poliakrilamidą naftos telkiniams.

Didėjant hidrolizės laipsniui, didėja polimero neigiamo krūvio tankis.

Mažo{0} druskingumo aplinkoje tai padeda išplėsti molekulinę grandinę; tačiau didelio-druskumo aplinkoje katijonų gausa apsaugo nuo elektrostatinės atstūmimo tarp polimero grandinių ir sustiprina grandinių tarpusavio sąveiką.

Tai dažnai sukelia:

Aukštas DH ≠ Didelės klampos išlaikymo talpa

Pamatiniai parametrai pateikia tokį etaloną:

Kai bendras ištirpusių kietųjų medžiagų kiekis (TDS) viršija 50 000 ppm, iš dalies hidrolizuotas poliakrilamidas, kurio hidrolizės laipsnis yra 20–28 %, paprastai palaiko optimalią klampos ir šlyties stabilumo pusiausvyrą.

Tačiau šis diapazonas vis tiek turėtų būti patikrintas atliekant butelių testus, naudojant vandens mėginius, nes jonų sudėtis skirtinguose rezervuaruose skiriasi.

Todėl klientams, kuriems reikalingas PAM dėl didelio-druskumo rezervuaro polimero užtvindymo, patariama pateikti vandens mėginius arba išsamias vandens analizės ataskaitas, o ne pasikliauti vien TDS vertėmis.

6. Ar visiškai hidrolizuotas PAM visada geresnis kasybos atliekų apdorojimui?

Atsakymas yra toks:Nebūtinai.

Visiškai hidrolizuotoms klasėms būdingas didesnis neigiamo krūvio tankis, o tai gali palengvinti smulkių dalelių agregaciją dėl stiprios elektrostatinės sąveikos ir polimerų tiltelio tam tikroje sunkioje{0}}flokuliavimo aplinkoje.

Esant tinkamoms pH ir vandens kokybės sąlygoms, didelis įkrovos tankis gali padėti:

Paspartinkite smulkių dalelių nusėdimą

Pagerinkite kietųjų{0}}skysčių atskyrimą

Skatinti flokų susidarymą

Padidinkite atliekų tirštinimo efektyvumą

Tačiau jei kasybos atliekų vanduo yra labai kietas arba rūgštus, daugiavalenčiai katijonai gali neigiamai paveikti tankius neigiamus krūvius.

Todėl renkantis PAM kasybos atliekoms neturėtų būti vadovaujamasi logika „kuo didesnis anijoniškumas, tuo geriau“.

Esant tokioms sąlygoms, kaip rūgštiniai išplovimo tirpalai arba didelio{0}}kietumo atliekos, iš dalies hidrolizuotos rūšys ar net nejoniniai poliakrilamidai gali būti geriau prisitaikę.

Lauko naudojimo duomenys rodo, kad hidrolizės laipsnio reguliavimas ir poliakrilamido rūšių pakeitimas leido atlikti kai kurias operacijas, siekiant sumažinti cheminių medžiagų dozę15–20%. Lyginamieji lauko bandymai taip pat parodė, kad vidutinės-hidrolizės produktai sumažino flokulianto suvartojimą10–20%konkrečiose programose.

Tai dar labiau įrodo:

Tinkamas PAM pasirinkimas galiausiai yra optimalios našumo ir dozės pusiausvyros radimas.

7. Dumblo sausinimo programos: kodėl verta ieškoti ne tik anijoniškumo?

Dumblo sausinimo procesuose PAM našumas labai priklauso nuo dalelių adsorbcijos, polimerų tiltelio ir flokulių susidarymo.

Kadangi visiškai hidrolizuotos rūšys turi didesnį neigiamo krūvio tankį, jas galima naudoti tam tikruose{0}}sunkiuose flokuliacijos scenarijuose.

Tačiau faktinės dumblo charakteristikos įvairiose pramonės šakose labai skiriasi:

Komunalinis dumblas

Pramoninis dumblas

Kasybos atliekos

Popieriaus gamybos dumblas

Cheminis dumblas

Šie dumblo tipai labai skiriasi organiniu kiekiu, neorganiniu santykiu, pH, druskingumu ir dalelių paviršiaus krūviais.

Todėl renkantis anijoninį PAM dumblo nusausinimui, vertingiausi vertinimo parametrai retai būna vien hidrolizės laipsnis, o labiau stebimas:

Floko dydis → Floko stiprumas → Nusėdimo greitis → Supernatanto skaidrumas → Filtrato kokybė → Filtro pyrago drėgmės kiekis

Tai pabrėžia, kodėl laboratoriniai stiklinių bandymai ir bandymai vietoje yra būtini renkantis galutinį produktą.

8. Kaip teisingai pasirinkti anijoninės PAM hidrolizės laipsnį?

Patikima atrankos metodika atliekama keturių{0}}veiksmų procesu:

1 veiksmas: išanalizuokite faktinę vandens kokybę

Įvertinkite bent:

pH

TDS

Kalcio jonai

Magnio jonai

Bendras kietumas

Suspenduotos kietosios medžiagos (SS)

Temperatūra

Naftos telkiniuose reikia papildomos informacijos apie rezervuaro temperatūrą, įpurškimo vandenį ir pagaminto vandens charakteristikas.

Kasybos reikmėms ištirkite srutų savybes, mineralų sudėtį, atliekų koncentraciją ir apdorojimo eigą.

2 veiksmas: apibrėžkite galutinius veiklos tikslus

Skirtingos programos siekia skirtingų rezultatų:

Naftos telkinys:Sutelkti dėmesį įKlampumas + mobilumo kontrolė + šlyties stabilumas + atsparumas druskai

Kasyba:Sutelkti dėmesį įFlokuliacijos greitis + nusistovėjimo efektyvumas + supernatanto kokybė + kieto{3}}skysčio atskyrimo efektyvumas

Dumblo nusausinimas:Sutelkti dėmesį įFloko stiprumas + vandens nusausinimo našumas + filtro kokybė + cheminių medžiagų suvartojimas

Klientai, norintys gauti patarimų, kaip pasirinkti tinkamą anijoninių PAM hidrolizės laipsnį, pirmiausia turėtų išsiaiškinti galutinius proceso tikslus, o tada dirbti atgal, kad nustatytų tinkamą polimero rūšį.

9. Kodėl laboratoriniai tyrimai yra svarbesni nei vien specifikacijų lapai?

Specifikacijų lapai informuoja pirkimo komandas apie pradinius parametrus, tačiau jie negali visiškai numatyti produkto našumo konkrečiomis svetainės{0}} vandens sąlygomis.

Pavyzdžiui, produktai, kurių molekulinė masė yra vienoda ir hidrolizės laipsnis, gali turėti labai skirtingą klampumą ir flokuliacijos elgseną skirtinguose druskingumo, pH ir kietumo lygiuose.

Todėl primygtinai rekomenduojama atlikti lyginamąjį tyrimą:

A variantas:Pasirinkite žemesnį hidrolizės laipsnį.

B variantas:Pasirinkite vidutinio laipsnio hidrolizės produktą.

C variantas:Pasirinkite aukštesnio laipsnio hidrolizės produktą.

Tada palyginkite toliau nurodytas našumo metrikas.

Dozavimo reikalavimas

Tirpalo klampumas

Tirpimo greitis

Floko dydis

Nusėdimo greitis

Supernatantinis aiškumas

Filtro kokybė

Bendra gydymo kaina

Naftos telkiniuose turi būti atliekami butelių arba šerdies užtvindymo bandymai.

Šis metodas užtikrina, kad vartotojai identifikuotų gaminį, geriausiai tinkantį tikrosioms lauko sąlygoms, o ne griežtai pasikliautų gamintojų pateiktais teoriniais parametrais.

10. Partijos nuoseklumas: svarbus veiksnys, kurio dažnai nepastebi pramonės klientai

Pramonės klientams, perkantiems anijoninį poliakrilamidą dideliais kiekiais ilgą laiką, partijų{0}}į-variacijas sudaro paslėptos išlaidos.

Jei hidrolizės laipsnis svyruoja-netgi pagal technines specifikacijas-, tai gali sukelti:

Tirpalo klampos svyravimai

Reikia nuolat{0}}koreguoti flokulianto dozę

Nusėdimo greičio svyravimai

Padidintas operatoriaus rankinis įsikišimas

Padidėjęs cheminių medžiagų suvartojimas

Todėl didelės apimties{0}}pirkimo metu klientams patariama iš tiekėjų prašyti konkrečių analitinių duomenų paketo{1}}.

Pagrindiniai parametrai, kuriuos reikia stebėti, yra šie:

Hidrolizės laipsnis, molekulinė masė ir gamybos stabilumo duomenys.

Informaciniuose dokumentuose pažymima, kad hidrolizės laipsnį galima nustatyti naudojantpotenciometrinis titravimas, o molekulinę masę galima nustatyti naudojantklampumas.

Dideliems pramoniniams projektams vienodai svarbūs tvirti gamybos procesai ir žaliavų kontrolė.

11. Kaip ECOLINK TECHNOLOGY padeda klientams pasirinkti tinkamą PAM

„ECOLINK TECHNOLOGY“ nerekomenduoja klientams rinktis produktų, pagrįstų vien „didelės molekulinės masės“, „didelės hidrolizės“ arba „didelio anijoniškumo“ principu.

Praktiškesnis būdas yra suderinti polimero specifikacijas su faktinėmis naudojimo sąlygomis.

Mūsų anijoninio poliakrilamido gaminiai gali būti pritaikyti pagal hidrolizės laipsnį ir molekulinę masę, kad atitiktų įvairius veiklos poreikius.

Su metiniu gamybos pajėgumu500 000 metrinių tonųkaip pabrėžiame informaciniuose dokumentuose, užtikriname stabilų tiekimą dideliems{0}}pramoniniams projektams.

Ilgalaikiams{0}}pirkimo partneriams teikiame pagalbą:

Produkto lygio atitikimas:Optimalaus DH diapazono atranka pagal vandens kokybę, pH, druskingumą, kietumą ir proceso tikslus.

Bandymo pavyzdys:Pavyzdinių bandymų atlikimas tikromis darbo sąlygomis prieš masinį užsakymą, siekiant sumažinti veiklos riziką.

Parametrų pritaikymas:Hidrolizės laipsnio ir molekulinės masės pritaikymas pritaikymo poreikiams, o ne klientų įtraukimas į griežtas standartines specifikacijas.

Techninė pagalba:Rekomenduojamos pritaikytos produktų strategijos, sukurtos atsižvelgiant į pagrindinius proceso tikslus naftos telkinių, kasybos ir dumblo sausinimo srityse.

Partijos kokybės kontrolė:Paketinių{0}}lygio analitinių duomenų teikimas, siekiant sumažinti našumo svyravimus per ilgalaikį{1}}naudojimą.

Klientai, ieškantys pagalbos renkantis produktą, gali pateikti vandens analizės ataskaitas, vietoje vandens mėginių duomenis ir esamus cheminius parametrus, kad ECOLINK TECHNOLOGY padėtų susiaurinti optimalų produktų pasirinkimą.

12. Dažniausiai užduodami klausimai: 5 pagrindiniai klausimai apie PAM hidrolizės laipsnį

1 klausimas: ar aukštesnis hidrolizės laipsnis visada geresnis anijoniniam PAM veikimui?

Nr.

Didinant hidrolizės laipsnį, padidėja neigiamo krūvio tankis, tačiau kai vandenyje yra daug daugiavalenčių katijonų, dėl per didelio krūvio tankio polimero grandinė susisuka. Todėl optimalus hidrolizės laipsnis priklauso nuo vandens kokybės ir naudojimo sąlygų, o ne nuo didžiausio CŠT siekimo.

2 klausimas: koks hidrolizės laipsnis turėtų būti pasirinktas, kai TDS viršija 50 000 ppm?

Rekomendacijose teigiama, kad iš dalies hidrolizuotas poliakrilamidas su aDH 20–28 %paprastai išlaiko tvirtą klampos ir šlyties stabilumo pusiausvyrą esant aukštam{0}}druskumui. Tačiau rekomenduojama atlikti patikrinimą vietoje vandens butelio bandymo.

3 klausimas: ar visiškai hidrolizuotas PAM gali būti naudojamas visoms kasybos atliekoms?

Ne visur.

Aukšto-pH ir mažo-kietumo atliekoms gali būti naudingi didesnio krūvio tankio produktai, o rūgštinės arba didelio{2}}kietumo atliekos dažnai geriau tinka iš dalies hidrolizuotiems arba nejoniniams produktams. PAM pasirinkimas kasybos nuotekų valymui visada turi būti pagrįstas srutų ir atliekų vandens bandymais.

4 klausimas: kaip naudotojai gali patikrinti partijos-į-paketų nuoseklumą hidrolizės laipsnio atžvilgiu?

Klientai raginami prašyti:

Partijos analizės sertifikatas (COA)

Hidrolizės laipsnio tyrimo duomenys

Molekulinės masės tyrimo duomenys

Gamybos stabilumo rąstai

Taip sukuriama patikima kokybės stebėjimo sistema visose pirkimų partijose.

5 klausimas: ar verta už visiškai hidrolizuotą PAM mokėti didesnę kainą?

Vertinimas neturėtų būti grindžiamas vien vieneto pirkimo kaina už toną.

Tikroji metrika, kurią reikia įvertinti, yra:

Gydymo kaina vandens tūrio vienetui=Produkto vieneto kaina × faktinė reikalinga dozė + maišymo ir eksploatavimo išlaidos

Jei aukštesnė klasė žymiai sumažina reikiamą dozę, didesnė vieneto pirkimo kaina nebūtinai reiškia didesnes bendrąsias veiklos sąnaudas. Ir atvirkščiai, jei didelė hidrolizė nepagerina našumo vietoje, papildomos pirkimo išlaidos neteikia jokios praktinės vertės.

13. Išvada: PAM pasirinkimo esmė yra „Optimalus atitikimas“, o ne „Aukščiausia specifikacija“

Iš dalies hidrolizuoti ir visiškai hidrolizuoti anijoniniai poliakrilamidai turi skirtingus veikimo stiprumus.

Iš dalies hidrolizuotas PAM turi DH diapazoną10–35%, siūlantis subalansuotą našumą, tinkantį EOR, kasybos atliekoms ir popieriaus sulaikymui.

Visiškai hidrolizuotos PAM savybės aDH >35%, siūlantis didesnį neigiamo krūvio tankį, tinkantį sunkiems{0}}flokuliacijos ir dumblo nusausinimo scenarijams.

Tačiau praktinis pritaikymas reikalauja visapusiško hidrolizės laipsnio, molekulinės masės, druskingumo, pH, kietumo, temperatūros ir šlyties sąlygų įvertinimo.

Didelio{0}}druskingumo rezervuarams rekomenduojamas atskaitos diapazonas yraDH 20–28 %; polimero užtvindymui apskritai vidutinis hidrolizės laipsnis25–30%paprastai užtikrina optimalią pusiausvyrą tarp mobilumo kontrolės ir atsparumo druskai.

Todėl patikimiausias būdas renkantis anijoninį PAM yra ne specifikacijų lapų lyginimas, o struktūrinio proceso laikymasis:

Vandens kokybės analizė → Produkto patikra → Laboratoriniai bandymai → Vietiniai bandymai → Optimalus kokybės nustatymas → Masinis pirkimas.

Jei ieškote ananijoninis poliakrilamidasnaftos telkinių, kasybos, dumblo nusausinimo arba pramoninių nuotekų tiekėjas,ECOLINK TECHNOLOGIJAgali padėti atlikti produktų patikrinimą, mėginių testavimą ir techninę pagalbą, pritaikytą jūsų darbo sąlygoms.