Frac サンドの乾燥方法: ロータリー vs. 流動床

2015 年 6 月 11 日

これまで到達不可能と考えられていたガスに到達するには、圧力を利用して地下深くの岩石層を破壊し、井戸内でのガスの流れを良くします。 圧力が取り除かれると、骨折は崩壊し、その効果は劇的に減少します。 特別なタイプの精製砂は、水ベースのスラリーをケーシングに注入した後、井戸の内壁を開いた状態に保つための「支柱」として使用されます。 水圧破砕、または「フラッキング」は、石油およびガス井の生産性を大幅に向上させる採掘技術であり、世界中、特に北米で積極的に導入されています。 圧力が取り除かれると、砂は亀裂内に残り、亀裂が開いた状態に保たれ、ガスが坑井を通って流れ続けることができます。 マーセラス頁岩層のおかげで、北東部地域は最近の経済ブームを経験しています。 この転機は、水平掘削と水圧破砕における技術の進歩後に起こりました。 水圧破砕法は、1860 年代に石油産業で浅井戸で液体ニトログリセリンを使用して使用されていましたが、この古い技術の現代版が開発されて初めて、より深い天然ガスのポケットの抽出が現実になりました。フラックスサンドは非常に耐久性のある丸い粒を持つ高純度の珪砂で、石油産業で使用するために製造された耐破砕性の材料です。 米国はフラクサンドの最大の消費国であり生産国であり、ウォール・ストリート・デイリーによると、そのうち約2,500～3,000万トンが米国内の110万の稼働中のガス井と油井の供給に使用されているという。粒度、真球度、耐破砕性、溶解度などのフラクサンドの仕様を決定します。 したがって、鉱山会社は、これらの API 仕様を満たすフラクサンドのみを坑井管理者の顧客に販売することに熱心です。 許容可能な砂の品質を確保するために、鉱山会社は砂を洗浄および乾燥させて、考えられる不純物をすべて除去します。 2 種類の産業用乾燥機は、エネルギーを生産する顧客に最高品質の砂を一貫して提供するために、砂採掘会社が遵守する必要がある厳しい要件を満たすように理想的に設計されています。 これらの乾燥機は流動床式および回転式です。 表面的には、流動層乾燥機は他の多くのタイプの乾燥装置と似ています。 粒状の自由流動性材料を 140 ～ 300°F の製品温度で処理します。適切な材料には、砂、鉱物、粘土、有機塩、石炭、特殊化学薬品が含まれます。 しかし、類似点はそこまでです。 流動床では、乾燥中の材料が浮遊し、乾燥空気または乾燥ガスに完全に囲まれ、その材料が流体のように動作します。 物質を一見液体状態に保つだけでなく、ガス流は熱と物質交換の媒体でもあります。 気体と固体の緊密な接触の結果、砂粒が優しく扱われながら、非常に高い熱伝達率が達成されます。 ベッドプレートは、動作中のガス流の均一な分布を可能にし、シャットダウン中に材料のベッドをサポートします。 流動層乾燥機は、設置時の資本設備コストを削減し、バッグハウスやスクラバーのコスト削減など、機械の耐用年数にわたる運転コストを削減すると同時に、生産性も向上します。 流動層内には可動部品がないため、他のシステムに比べてメンテナンスコストが大幅に削減されます。一方、ロータリードライヤーは、搬送特性や取り扱い特性に関係なく、より広範囲の材料を処理します。 微細で粉っぽい粉末、塊状の固体、粘着性の半プラスチック、スラッジ、ペレット、凝集体、または上記すべての混合物の乾燥が必要なプロセスであっても、ロータリー乾燥機はその目的を適切に達成します。 ロータリー ドライヤーは、水平に対してわずかに傾斜した回転シリンダーまたはシェルであり、その長さは直径の 4 ～ 10 倍にもなります。 材料はシリンダーの一端に供給され、その回転と傾斜、および材料のヘッド効果によって、反対側の端から連続的に排出されます。 シェルの内部には特別に設計されたフライトが装備されており、フィード材料をシェルの活性ゾーンに送り込み、材料を効率的に熱源にさらします。 重要な決定は、乾燥プロセスで直接熱を使用するか間接熱を使用するかです。 ロータリー ドライヤーは、直接対流熱伝達または間接熱伝達を使用します。間接熱伝達は、ドライヤー内の高温表面に応じて、伝導と放射によって熱を提供します。 直接熱と間接熱の決定は、乾燥する材料の特性、プロセス条件、および目的の最終製品によって決まります。 フラクサンドを乾燥させる最適な方法は、熱風が回転シェルの一端から入り、そこを通過してもう一端から出る直接加熱です。 シェルの内部壁に溶接されたフライトが湿った砂を持ち上げてシャワーを浴びせ、砂を熱風と直接接触させます。 フライトの構成は処理される材料の特性によって決まり、シェルの長さと直径は乾燥能力によって決まります。 間接加熱乾燥は、過剰な粉塵の発生を引き起こす可能性のある粒子サイズが小さい製品に最も頻繁に使用されます。 フラックサンド業界では両方のタイプの乾燥機が使用されています。 ロータリー ドライヤーは 2 つのうちのより高価ですが、より寛容で、より優れたプロセスターンダウン能力を可能にします。 流動層乾燥機はコストが低く、熱効率が高く、可動部品が少ないためメンテナンスが最小限で済みます。 スループット、粒子サイズ、水分含有量など、プロセス全体で一貫性を維持する必要がある特定のフラクサンド乾燥要件を考慮すると、流動層乾燥が最適な方法です。 ただし、ロータリー乾燥機の方が多用途性が高いため、フラクサンド市場は業界のニーズによりよく適応できます。 David Phillips は、ペンシルベニア州カーネギーの Heyl & Patterson Inc. のマーケティングおよびコミュニケーション マネージャーです。 1887 年にピッツバーグで設立された Heyl & Patterson は、化学、鉄鋼、バイオマス、エネルギー、港湾、鉱業および鉱物を含む幅広い業界の顧客向けにバルク移送および熱処理装置の設計および建設における業界リーダーです。 詳細については、www.heylpatterson.com をご覧ください。

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