התקדמות בתוספות כימיות לשיפור העברת חום והחלפת שמן

תוספים כימיים הפכו לכלים חיוניים בהנדסה תעשייתית מודרנית, המאפשרים שיפורים דרמטיים הן תהליכי ניהול תרמי והן עקירה נוזלית.כפי שעלויות האנרגיה עולות והדחיפה של תקנות סביבתיות, תעשיות החל מדור כוח ועד הפקת נפט הופכות לנוסחאות כימיות מתקדמות כדי לשפר את הביצועים, להפחית את צריכת האנרגיה, ולהגביר את התשואות ההתאוששות.פריצות האחרונות בתחום ננוטכנולוגיה, כימיה, ועיצוב גלישה פיתחו יכולות חדשות שלא ניתן היה לפתח רק לפני עשור, לבחון את המנגנונים כימיים אלה.

מבוא לכימיקלים

תוספים כימיים הם חומרים שהוצגו במכוון לנוזלי בסיס - כגון מים, שמנים או קירור - כדי לשנות את התכונות הפיזיות או הכימיות שלהם עבור משימות תעשייתיות ספציפיות.ביישומים להעברת חום, תוספים אלה שואפים לשפר את ההתנהגות התרמית, להפחית הפסדים המשאבה, למנוע פגיעה, ולהרחיב את תוחלת החיים של ציוד בו זמנית, תוך כדי עקירת שמן, תוספים כימיים משנים מתחים בין-גזעיים, פרופילים רטובים, וגמישות לגיוס כדי לצמצום של כימיקלים, כדי לשפר את המשתנים אחרים, כדי לשפר את המשתנים, כדי לשפר את המשתנים כימיים, ולהפחית את המשתנים, ולהפחית את המשתנים אחרים, כדי לשפר את המשתנים, כדי לשפר את המשתנים, כדי לשפר את המשתנים, כדי לשפר את המשתנים, כדי לשפר את המשתנים כימיים.

שתי קטגוריות עיקריות של תוספים כימיים שולטות ביישומים אלה:0nanoparticle מבוסס תוספים sertFLT 1 ו FLT:2molecular גולשים /polymersFLT 3:(Nanoparticles (metals, תחמוצות מתכת, פחמן דוטרופיות) מציעים שטח גבוה ותכונות תרמיות ייחודיות, בעוד תוספי טונה מולקולרית מספקים rbleological ו-fgy פעיל בין החלקים של המערכת החיסונית שלהם.

התקדמות ב-Hy Transfer Enhancement

העברת חום יעילה היא קריטית במערכות תעשייתיות אינספור, החל מאלקטרוניקה קומפקטית קירור לכורים כימיים בקנה מידה גדול.שני העשורים האחרונים ראו התקדמות יוצאת דופן בפיתוח נוזלי העברת חום עם מאפיינים תרמיים גבוהים יותר באמצעות תוספים כימיים.

טכנולוגיית ננוקליד

ננואידים - השעיות לוחיות של חלקיקים בנוזלים הבסיסים הקונבנציונליים (מים, ethylene glycol, glycol, גולשים תרמיים) - הופיעו כפתרון מוביל לשיפור תרמי. nanoparticles כגון alumina, נחושת oxide, silica, ו-FLT:0grapheneFLT:1 יכול להגדיל את ההתנהגות התרמית על ידי 10–40% בריכוז נמוך (15%) הם מעליות סטנדרטיות גבוהה יותר.

יישומים מסחריים מרחיבים במהירות.בקירת מנוע הרכב, nanofluids להפחית את גודל הדיאטור עד 30% תוך שמירה על דחיית חום זהה. אספן חום סולארי תרמי, מקלטים מבוססי ננוקליד להשיג טמפרטורות גבוהות יותר ויעילות רבה יותר. עבור אלקטרוניקה גבוהה כוח, nanofluelectricids מאפשר קירור עם ביצועים תרמיים מצוינים. אתגרים נשארים, כגון עלייה של מולקולות (כוח משאבה) ופוטנציאל של משקעים של שנים מתקדמות, אך הם טיפול בציפוי לחץ סגסוגת עם ביצועים מתקדמים.

תוצאות עבור Flow and Heat Distribution

חומרים (סוכנים עמידים-אקטיביים) מורידים את המתח של נוזלי העברת חום, שיפור רטובים והפצת משטחים של החלפת חום.זה מוביל לתקני העברת חום טובים יותר במהלך תהליך הרתיחה והמיזוג. במערכות דו-phase, גולשים יכולים לשנות דינמיקת פני השטח - ייצור בועות קטנות יותר, תכופות יותר שמשפרות את העברת החום על ידי 50-20%, 000 שאינם גולשים, הם אינטראקציות חום, בנוסף, כמו גם מטבוליות, עם בועות חום, כמו גם ממות, כמו גם עם בועות חום, כמו גם ממין, ולהפחית את הגמישות, עם בועות חום, ולהפחית את הטמפרטורות חום, כמו גם עם בועות יותר, כמו גם מטבוליות.

אזור מבטיח במיוחד הוא השימוש של FLT:0 [הגולשים המגיבים] גולשים גמישים (FLT:0] אשר משנים התנהגות עם טמפרטורה. תוספים אלה יכולים להתאים באופן אוטומטי את פעילות פני השטח שלהם ככל שטמפרטורת המערכת עולה, מתן שיפור עצמי של העברת חום. לדוגמה, גולש שהופך פעיל יותר בטמפרטורות גבוהות יותר יכול לדכא חוסר יציבות תוך שיפור חום דחוס - תגובה לא דינמית עם תוספות פאסיביות.

קורוזיה Inhibitors ו- Biofilm Control

(התייעלות של העברת חום לטווח ארוך תלויה במידה רבה בשמירה על משטחים נקיים ונקיים כמו על תכונות תרמיות ראשוניות.תוספים כימיים המונעים קורוזיה וטעייה חיוניים במערכות פתוחות סגורות ופתוחות.FLT:0Azolesphs FLT:1 (למשל, benzotriazole, tolazole) יוצרים סרטים הגנה על בסיס נפח נחושת ו-Fposic, המונעים על פני השטח של 2.

גידול ביופיל במגדלי קירור וחילופי חום מפחית את העברת החום עד 50% ויוצר הזדמנויות לתרכובות דלקת מיקרוביולוגיות.ביוcidal תוספים - כגון ייצוב כלוראין דו-חמצני, isothiazolins, ותרכובות אמוניום quaternary - משמשים לשליטה באוכלוסיות מיקרוביאליות.

חומרים לשינוי שלב (PCMs) ו-Visosity Modifiers

מעבר חלקיקים וגולשים, תוספים כימיים יכולים לאפשר שינוי התנהגות של שלב בנוזלים של העברת חום. Paraffinic ומלח hydrate מבוסס FLT:0phase change MaterialsFLT:1 הם מלוטשים ומתפזרים בקור רוח כדי לשפר את ספויפי טמפרטורה מטבולית.

מאמתי ויסקיות הם עוד מעמד מכריע של תוספים, במיוחד עבור שמן העברת חום המשמש יישומים עתירי עתירה גבוהה (למשל, צמחי חום סולאריים, קירור משנה) תוספים פולימרים אלה (כגון ethylenelene-propylene copolymers ופולימטים מושעה) לשמור על בהירות יציבה על פני טווח טמפרטורה רחב, משאבה משופרת במהלך קר ומניעה מופרזת חומרים מעצימות, כמו גם מעצימות טמפרטורה.

שיפורים בטכניקות של פיזור שמן

התאוששות נפט מוגברת (EOR) מסתמכת רבות על תוספים כימיים כדי להתגבר על כוחות capillary כי מלכודות שמן בסלע מאגר ⁇ .המטרה היא לגייס שמן שאריות לאחר שלבים ראשוניים ומשניים (מפלס) התאוששות.התפתחויות האחרונות בפולימרו, גולש, וכימיה קצף הביאו שיפורים משמעותיים ביעילות גורפת, עקירה, וגורמי התאוששות האולטימטיביים.

פולימר מתבול

שיטפון פולימר הוא השיטה הכימית הבוגר ביותר, אבל חידושים ממשיכים להרחיב את טווח ההגעה שלה. על ידי הגדלת ההיקף של מים מוזרקים, פולימרים להפחית את יחס הניידות בין מים לנפט, שיפור יעילות גורפת נפחית.התעשייה הסטנדרטית (FLT:0partially hydrolyzed פוליקריד (HP)Fillo:1LT:1 פועל היטב בתקופות מתונה, נמוכה, אבל מעטפות ביולוגיות חדשות, אך מרחיבות.

(ב) פולימרים יציבים כמו FLT:0 (acrylamide-co-acrylic acid) FLT:1 , מפונק עם כרום אורגני או phenolic res ליצור ג'לים חזקים עבור שליטה בקנה מידה גבוה של מחזור (עד 150 מעלות צלזיוס) מאגרים של התנהגות פולימרית:2Schizophynalphárplecio 3:3 ו-Flyiviclyd) , כמו גם כן, 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

פרויקטים בקנה מידה אטומים של ענפים, כגון אלה בשדה Daqing (סין) ואת שדה אגם Pelican Lake (קנדה), הוכיחו התאוששות מצטברת של 5-20% של שמן מקורי במקום (OOIP). טכניקות ניטור מודרני, כולל בדיקות מעקב אחר עקבות וניתוח מתמשך לחץ, לעזור אופטימיזציה ריכוז פולימר וגודל סלג'.

חברת Alkaline-Surfactant-Polymer (ASP) Flooding

בעוד פולימרים משפרים את הגורים, הגולשים להפחית את המתח בין שמן למים לערכים אולטרה-נמוכים (ראהים:0-surfactant formulasFLT:1) נועדו להשיג התנהגות שלב אופטימלית (המיקרו-פולזה) בתנאי מאגר של 6 (Folollowic) כולל פיתוח של FLT:2extended-chainantsFalrated (עם מספר רב של מינרלים) ו-Fallowicligicligicligine) אשר ניתן ל-Falligicial (מתאים חזקים יותר מ-Fallowicligicial) ו-Fligine) אשר כוללים את הפיתוח של LT5 (מתאים ל-Falligine) ו-Fallowicial hydropligicligicial hydroto-Falligine) ו-Falligine) בין רכיבי חומצה פוליאו-Falligine) בין רכיבי חומצה hydroto-FLT5 (מחדשניים (מחדשניים (מחדשניים).

(ASPשיטפונות משלבת אללאלי (למשל, נתרן פחמן) עם גולש ופולימר.אלקלאלי מגיב עם חומצות נוהות בשמנים גולמיים חומציים לייצר סבון טבעי נוסף ב situ, צמצום העלות הגולשית של ASPcent מספק שליטה על שדות תעופה במערב Sak (Alaska) ואת שדה ה-Shengli (סין) השיגו התאוששות של 20 מעלות צלזיוס-Flowctomcto) למעט קשקשים (p) עם עלייה משמעותית של פחמן-p) עם עלייה של פחמן-p) עם אטמוספירה (DLCDLCDLCDLCDLCD) עם עלייה של צריכת פחמן-HD) עם LTDLCDLCD) עם LT% (D) עם LTDLCD) עם עלייה של צריכת פחמן-HD) עם עלייה של צריכת פחמן-HD) עם LTDLCDLCD.

סוכני פואם ובקרת קונסטנטינאנס

EOR מבוסס Foam משתמש בפיזור גז-אין-מחייב כדי לשפר את האנכי וטאטא השדרה במאגרים הטרוגניים.FLT:0Foam סוכניםsigFLT:1 (גורמים שיוצרים וייצוב קצף) יכולים להסיט מאזורים בעלי יכולת גבוהה (thief) לאזורים בעלי ערך נמוך-נפט.

(החידושים האחרונים כוללים את COFLT:0) פחמן דו-חמצני (CO2) קצף חץ 1) עבור שליטה ניידות CO2 שיטפונות. Foam להפחית את ה- CO2 כבידה מעל לחיתוך, שיפור הקשר עם שמן המאגר:2Nanoparticle-stapic-stapLT 3 הראו יציבות יוצאת דופן בטמפרטורה גבוהה וחילוץ קצף, עם חלקיקים מוצקים של תאים חשמליים (Fbrire) אשר רק בתנאי חילוף חומרים חשמליים (או חלקיקים ספציפיים אשר העלולים להיות מופחתים) רק לצמצום של תאים חשמליים).

בדידות נמוכה ומים חכמים עם תוספות כימיות

(ב) ,הטכניקה מתפתחת המאמת את הרכב הטוני של מים מזוקקים לשנות את יכולת הרטבת הסלע, שיפור התאוששות הנפט.התוספים הכימיים יכולים להגביר את ההשפעה הזו: הוספת FLT:0calcium-binding סוכנים משולבים ב-iFLT:1 (כגון sodium Tripolypus) או FLT2chelating סוכנים 3D) מ-Dicialate (D) ל-i-Date) עם חומרים כימיים נוספים, לעומת 5, 000 חומרים כימיים, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, 000 חומרים כימיים נוספים, לעומת זאת, לעומת ירידה של חומצה כימית, לעומת 5, לעומת ירידה של מים, לעומת 5.

גישה מבטיחה נוספת היא (01-0.1 wt%) להפחתה נוספת של הכימיה במים החכמים (FLT:1), הכוללת ריכוזים דילוליים של גולשים (0.01-0.1 wt%) כדי להפחית את המתח הבין-גזעי.שילוב זה של שפע של שקיפות נמוכה וריכוז זול נמוך של גלישה נמוכה מפחית את צריכת הכימית ואת ההשפעה הסביבתית תוך מתן הטבות שדה במזרח התיכון וצפון אמריקה יש תוקף מחקרים מינרליים, אם כי הם נדרשים למשקעים חד-כימיים.

שיקולים סביבתיים וכלכליים

למרות היתרונות ברורים של ביצועים, השימוש של תוספים כימיים מעלה חששות סביבתיים - במיוחד עבור יישומים בחו"ל ו subsurface שבו יש לנהל את ההתמדה הכימית וה רעילות.תעשיית הנפט נעה לכיוון FLT:0 ירוק כימיקלים EORFLT:1 נגזר מקורות מתחדשים, כגון biosurants (hamnolipids, sophors) ו פולימרים ביו-דידגנטיים (מסוגים), אם כי הם לעתים קרובות יותר מסוכנים יותר, לעומת זאת, הם דורשים פחות, חומרים רעילים).

יכולת כלכלית נותרה מחסום מפתח לאימוץ כימי של EOR. שיטפון פולימר יכול לעלות 3-8 דולר לחבית מצטבר של שמן, בעוד ASP מציף עלויות 5-12/bbl. עלויות סוופיות לשלוט, כמו גולשים בעלי ביצועים גבוהים חייב להיות מסונכי מותאם אישית עבור ציוד שמן גולמי מסוים.

מסגרות רגולטוריות באיחוד האירופי (REACH) ואזורים אחרים דורשים בדיקות אקולוגיות קפדניות עבור תוספים כימיים חדשים.זה דוחף יצרנים לתכנן כימיקלים בטוחים יותר מההתחלה.המגמה לקראת FLT:0) תוספים פונקציונליים קפדניים עבור תוספים כימיים חדשים: תוסף יחיד המספק מעכב קורוזיה, בקרה ושיפור תרמי - גם מקטין את השימוש הכימי הכולל ואת המורכבות הלוגית.

תחזיות עתידיות ומגמות מתפתחות

העשור הבא צפוי לראות פריצות דרך במספר תחומים סינרגיסטים. Machine LearningveFLT:1 הוא מיושם כדי לחזות ניסוחים כימיים אופטימליים עבור תנאי אחסון וחום, מחזורי פיתוח מאיצים באופן דרמטי. Algorithms מאומן על נתונים גדולים של אינטראקציות נגד סרטן סלעים יכולים להמליץ על שילובים מטבוליים מטבוליים הממקסימים תוך כדי צמצום עלויות ניסיוניות, בדומה לניסויים עצביים של רשתות ננו-מדומים.

החוקרים מחקים חלבונים השולטים בקרח כדי לפתח "פרקונים מותאמים" שמונעים מפגיעה בטמפרטורות גבוהות.בשיקום הנפט, חיידקים המייצרים גולשים ופולימרים שבשבו יכולים להפחית את הלוגיסטיקה.

ננוטכנולוגיה תמשיך לדחוף גבולות (FLT:0) חלקיקים ננו-חלקיקים ננופל 1 עם ליבת מתכת ופגזי סיליקה משלבים מוליכות תרמית גבוהה עם יציבות כימית:2Janus nanoparticlessphigplesFLT 3: (עם פרצופים הידרופוביים הידרופיליים) פועלים כמוליכים אולטרה-סולניים שיכולים לעמוד בפחמים, אך יש לשפר את עלויות פחמן, אך ורקמות כגון מטבוליזם, אך חומרים כימיים, אך חומרים כימיים, אך הם מציעים מטבוליזם, אך ורקמותרפיים, כגון מטבוליזם, כגון מטבוליזם, כגון מטבוליזם וגני פחמן, אך חומרים כימיים.

לבסוף, (FLT:0) אסטרטגיות כימיות מופרשות 1 (FLT:1) אשר מטפלות הן העברת חום והן עקירת שמן בתהליך יחיד מתעוררים.לדוגמה, במאגרי שמן כבדים בטמפרטורה גבוהה, זריקה אדים (אתרי אור) לעתים קרובות בשילוב עם תוספים כימיים.הוספת גולשים כדי קיטור יכול לייצר קצף לשבת, צמצום ערוץ קיטור תוך גיוס שמן, בדומה להחלפה גיאומית (Halrosmal) יכול לשפר את התחזוקה כימית (מחדש) חום (מחדש) והחלפת חום (מחדשה) חום (מחדש) חום (מחדשהחליפה) חום (מחדשהת חום (מחדשה) יכול לשפר את התחזוקה) חום (מחדש) יכול לשפר את הגדלהת חום (מתקני חימום) יכול לשפר את הפחתת תחליפי חום (מתקני תחזוקה) יכול לשפר את הפחתת החלפה) והחלפת נוזלים) יכול לשפר את הפחתת תחליפי חום (מתקני חימום) יכול לשפר את הפחתת קיטור).

התקדמות זו מבטיחה פעילות יעילה יותר, בת קיימא, וחסכונית בת קיימא על פני מגזרי אנרגיה, ייצור ועיבוד, בעוד אתגרים נשארים - בעיקר ביציבות, עלות וקבלה סביבתית - מסלול החדשנות בתוספים כימיים להעברת חום ועקירת נפט הוא מאוד כלפי מעלה.