Métodos de secagem de areia de fraturamento: rotativo x leito fluidizado

11 de junho de 2015

Para alcançar o gás que antes era considerado inacessível, a pressão é usada para fraturar as formações rochosas no subsolo para permitir um melhor fluxo de gás através de um poço. Quando a pressão é removida, a fratura entra em colapso, o que diminui drasticamente sua eficácia. Um tipo especial de areia refinada é usado como um "propante" para manter os revestimentos do poço abertos depois que a lama à base de água foi injetada no revestimento. O fraturamento hidráulico, ou "fracking", é uma técnica de mineração que aumenta muito a produtividade dos poços de petróleo e gás e está sendo implantada agressivamente em todo o mundo, principalmente na América do Norte. A areia permanece na fratura quando a pressão é removida, mantendo a fratura aberta e permitindo que o gás continue a fluir pelo poço. Graças à Formação Marcellus Shale, a região Nordeste experimentou um recente boom econômico. Essa reviravolta ocorreu depois que os avanços tecnológicos foram feitos na perfuração horizontal e fracking. Embora o fraturamento hidráulico tenha sido usado pela indústria do petróleo na década de 1860 com nitroglicerina líquida em poços rasos, não foi até a versão moderna dessa antiga técnica ser desenvolvida, na qual a extração de bolsões mais profundos de gás natural se tornou uma realidade. uma areia de quartzo de alta pureza com grãos redondos muito duráveis ​​e é um material resistente ao esmagamento produzido para uso na indústria do petróleo. Os EUA são o maior consumidor e produtor de areia de fraturamento e, de acordo com o Wall Street Daily, cerca de 25 a 30 milhões de toneladas são usadas para abastecer os 1,1 milhão de poços ativos de gás e petróleo nos EUA. American Petroleum Institute (API) determina especificações de areia de fraturamento que incluem tamanho de grão, esfericidade, resistência ao esmagamento e solubilidade. As empresas de mineração estão, portanto, ansiosas para vender apenas areia de fraturamento que atenda a essas especificações API para seus clientes operadores de poços. Para garantir uma qualidade aceitável da areia, as mineradoras a lavam e secam para remover todas as possíveis impurezas. Dois tipos de secadores industriais são idealmente projetados para atender aos rigorosos requisitos que as empresas de mineração de areia devem cumprir, a fim de fornecer consistentemente areia da mais alta qualidade para seus clientes produtores de energia. Esses secadores são de leito fluidizado e rotativos. Na superfície, um secador de leito fluidizado é semelhante a muitos outros tipos de equipamentos de secagem. Ele processa material granular de fluxo livre em temperaturas de produto variando de 140 a 300°F, e os materiais adequados incluem areia, minerais, argilas, sais orgânicos, carvão e especialidades químicas. Mas as similaridades acabam aí. Em um leito fluido, o material que está sendo seco é suspenso e completamente envolvido pelo ar ou gás de secagem, fazendo com que esse material se comporte como um fluido. Além de manter o material em um estado aparentemente líquido, o fluxo de gás é o meio de troca de calor e massa. Como resultado do contato íntimo do gás com os sólidos, altas taxas de transferência de calor são alcançadas enquanto os grãos de areia são manuseados com cuidado. A placa de apoio permite a distribuição uniforme do fluxo de gás durante a operação e suporta o leito de material durante o desligamento. Um secador de leito fluidizado oferece menores custos de equipamento de capital na instalação e menores custos operacionais ao longo da vida útil da máquina, incluindo custos reduzidos de filtro de manga e depurador, ao mesmo tempo em que aumenta a produtividade. Como não há peças móveis dentro do leito fluidizado, os custos de manutenção são bastante reduzidos em comparação com outros sistemas. Em contraste, os secadores rotativos lidam com uma gama muito maior de materiais, independentemente de suas características de transporte e manuseio. Quer o processo exija a secagem de pós finos e empoeirados, sólidos granulados, semiplásticos pegajosos, lamas, pellets, aglomerados ou mesmo uma mistura de todos os itens acima, um secador rotativo realizará sua tarefa com sucesso. Um secador rotativo é um cilindro rotativo, ou concha, ligeiramente inclinado em relação à horizontal, e seu comprimento pode ser de quatro a dez vezes o seu diâmetro. O material é alimentado em uma extremidade do cilindro e, em virtude de sua rotação e inclinação, bem como o efeito da cabeça do material, sai continuamente da extremidade oposta. O interior do invólucro é equipado com alças especialmente projetadas que avançam o material de alimentação para a zona ativa do invólucro e expõem eficientemente o material à fonte de calor. Uma determinação importante é o uso de calor direto ou indireto no processo de secagem. Os secadores rotativos usam transferência de calor por convecção direta ou transferência de calor indireta, que depende de superfícies quentes dentro do secador para fornecer calor por condução e radiação. A determinação do calor direto versus indireto depende das propriedades do material a ser seco, das condições do processo e do produto final desejado. O método ideal de secagem de areia de fraturamento é com calor direto, com ar quente entrando na casca rotativa em uma extremidade, passando por ela e saindo na outra extremidade. Taliscas soldadas às paredes internas da casca levantam e banham a areia molhada, colocando-a em contato direto com o ar quente. A configuração das lamelas depende das características do material a ser processado, e o comprimento e o diâmetro da casca dependem da capacidade de secagem. A secagem por calor indireto é usada com mais frequência para produtos com tamanhos de partícula pequenos que podem resultar em geração excessiva de poeira. A indústria de areia de fraturamento utiliza ambos os tipos de secadores. Os secadores rotativos são os mais caros dos dois, mas são mais tolerantes e permitem maior capacidade de redução do processo. Os secadores de leito fluidizado custam menos, são mais eficientes termicamente e têm manutenção mínima devido a menos peças móveis. Ao levar em consideração certos requisitos de secagem de areia de fraturamento que devem permanecer consistentes durante todo o processo, como rendimento, tamanho de partícula e teor de umidade, a secagem em leito fluidizado é o método ideal. No entanto, os secadores rotativos oferecem maior versatilidade, o que permite que o mercado de areia de fraturamento se ajuste melhor às necessidades de sua indústria. David Phillips é gerente de marketing e comunicações da Heyl & Patterson Inc., Carnegie, PA. Fundada em 1887 em Pittsburgh, a Heyl & Patterson é líder do setor em projeto e construção de equipamentos de transferência a granel e processamento térmico para clientes em uma ampla gama de indústrias, incluindo química, siderúrgica, biomassa, energia, portos e mineração e minerais. Para obter mais informações, visite www.heylpatterson.com.