Способ нейтрализации коррозионно-агрессивных веществ в растворах

Способ нейтрализации коррозионно-агрессивных веществ в растворах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

CliOCOB НЕЙТРАЛИЗАЦИИ КОРРОЗИОННО-АГРЕССИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В РАСТВОРАХ путем их электрообработки -в электроактиваторе, отличающийся тем, что, с целью устранения коррозионно-агрессивных свойств буровых растворов за счет полного окисления карбоновых кислот и сероводорода , а при сохранении технологических параметров растворов и одновременном снижении энергозатрат,электрообработку бурового раствора осуществляют в зоне основного положительного электрода униполярного электроактиватора до достижения величины редокс-потенциала в пределах 600-1300 мВ. .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .РЕСПУБЛИК

3 g С 09 К 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ, К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3444256/23-03 (22) 26.05.82 (46) 15.02.84. Бюл. Р 6

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (72) С.С.Китовский, С.A.Àëåõèí, Т.Т.Кудактина и P.И.Борн (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт золота и редких металлов (53) 622.243.144.3(088.8) (56) 1. Проскуряков В.А. и др, Очистка сточных вод в химической промышленности. Л., "Химия", 1977, с. 163-179, 255-258, 273-312.

2. Там же, с, 222-224 (прототип).

„„Я0„„1073271 А (54)(57) CLOCOB НЕЙТРАЛИЗАЦИИ КОРРО3ИОННО-АГРЕССИВНЫХ ВЕЦЕСТВ В РАСТВОРАХ путем их электрообработки в

:электроактиваторе, Q т л и ч а юшийся тем, что, с целью устранения коррозионно-агрессивных свойств буровых растворов за счет полного окисления карбоновых кислот и сероводорода, а при сохранении технологических параметров растворов и одновременном снижении энергозатрат,электрообработку бурового раствора осуществляют в зоне основного положительного электрода униполярного электроактиватора до достижения величины редокс-по- тенциала в пределах 600-1300 мВ.

1073271 ию се ва5 о и

Основным недостатком данного способа является дискретность процесса контроля эа состоянием деструкции кислот и сероводорода при электролизе, что приводит к неоптимальности режима обработки и в конечном итогек нерациональным затратам энергии. 55

Кроме то о, используемые в практике электролизеры не позволяют создавать .достаточно высокий запас электрохимической энергии, который бы позволил осуществить. окисление и 60 деструкцию органических карбоновых кислот и сероводорода за один цикл обработки.

Целью изобретения является устранение коррозионно-агрессивных 65

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к регулирован свойств бурового раствора в процес

его циркуляции в скважине, и может найти применение в нефтеперерабаты ющей и масложировой промышпенности а также в других областях народног хозяйства, где образуются сточные воды, имеющие высокую токсичность коррозионную агрессивность из-за присутствия в них карбоновых кислот. муравьиной, уксусной, пропионовой, масляной и сероводорода. Кроме того, изобретение может применяться в тех отраслях народного хозяйства, где возникает опасность коррозионного )5 разрушения трудопроводов коррозионно агрессивными карбоновыми кислотами и сероводородом.

Известны методы очистки сточных вод и растворов, содержащих карбоновые кислоты, органическими раство-рителями, на иоиитовых фильтрах, биологическая f1).

К недостаткам известных методов относятся большой расход органических растворителей и трудоеМкость их регенерации, необходимость восстановления ионитовых фильтров, быстрый выход из строя, громоздкость применения биологического способа очист-30 ки из-за использования специальных билогических прудов, занимающих большую территорию. Все это ведет в большим экономическим затратам.

Наиболее близким к изобретению яцляется электрохимический метод обработки раствора, содержащего коррозионноагрессивные вещества: карбоновые кислоты и сероводород (2).

Сущность способа заключается в электрообработке раствора преиму- 40 щественно в анодной зоне электролиза при плотности тока, обеспечивающей режим электрохимического разложения (деструкции )муравьиной, уксусной, пропионовой, масляной кис- ;45 лот и сероводорода за счет воздействия на них сильных окислителей, образованных в анодной зоне. свойств буровых растворов эа счет . полного окисления карбоновых кислот и сероводорода при сокращении технологических свойств растворов и одновременнем снижении энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что согласно споеобу нейтрализации коррозионно-агрессивных веществ в растворах путем их электрообработки в электроактиваторе обработку бурового раствора осуществляют в зоне основного положительного электрода униполярного электроактиватора до достижения величины редокспотенциала в пределах от 600

1300 мВ.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Установлено, что при электрообработке бурового раствора в униполярном электроактиваторе в зоне основного положительного электрода электролитическое окисление хлористого натрия с образованием хлорноватистой кислоты происходит более интенсивно, чем в обычных диафрагменных электролизерах. При этом более активно происходит окисление карбоновых кислот и сероводорода.

Благодаря тому, что площадь активной поверхности основного электрода (в данном случае положительного ) меньше площади поверхности вспомогательного электрода, при отработке жидкой системы преимущественно в зоне основного электрода происходит резкий рост активации атомов, молекул, ионов, находящихся в жидкой системе, что в конечном итоге повышает химическую активность окислителей, образующихся в анодной зоне в процессе электрохимического разложения веществ.

Это позволяет осуществить деструкцию карбоновых кислот и сероводорода за один цикл отработки бурового раствора s униполярном электроактиваторе независимо от концентрации коррозионно-активных веществ, находящихся в растворе.

Кроме того, установлено., что степень активации атомов, ионов и молекул, находящихся в жидкой системе, обработанной в униполярном электроактиваторе, может быть определена по величине редокс-потенциала обработанной жидкости.

Если в жидкость поместить электрод, например платиновый, то на границе соприкосновения электрода с раствором возникает потенциал (далее редокс-потенциал), величина и знак которого зависят от состояния системы. Величина редокс-потенциала .служит мерой интенсивности процессов окисления-восстановления в системе и определяется соотношением

1073271 концентраций окисленной и восстанов- еще и тем что при чре

I р черезмерной активасистему. е о форм ионов, образующих данную ции бурового раствора может п йроизо ти его коагуляция, что ухудшает его

С помощью измерения величины ре- остальные техни ко-эксплуатационные докс-потенциала можно осуществлять показатели. контроль за электрообработкой буро- 5 Способ осуще о осуществляется следующим ваго раствора с целью деструкции образом. карбоновых кислот: муравьиной,ук-.

Буровой ра расторв, содержащий корсусной, пропионовой, масляной, а так- розионно-агресивные вещест же се ово о о а вещества оргар д рода. Каждому из корро- нические карбоновые кислоты и аионно-ar сероУ рессивных веществ соответ- 0 водород пропускают ают через зону осствует определенное значение вели- новного положительного тельного электрода чины редокс-потенциала, при котором униполярного электролизера при пропроисходит полное окисление и разру- изводительности, -позволяющей осушение вещества. ва. ществлять электрическое воздействие

Так, полное окисление муравьиной, 15 на него с интенсивностью, обеспечии уксусной кислот (наиболее корро- вающей заданную вели н зионно о ací ) е ичину редокс-поо п ных) происходит при зна- тенциала, при которой и и о происходит полчениях величины редокс-потенциала ное окисление муравьиной, уксусной, 1100 мВ, при значении редокс-потен- пропионовой о, масляной кислот и сероциала менее 800 мВ в растворе; имею- 20 водорода. щем большую концентрацию этих кис-, Одновременно в п о ессе лот, может не п оиз т овременно в процессе электроне произойти их полного обработки осуществляют измерение веразрушения, а при величине редокс- личины редокс-потенциала в потен иал циала выходящего урового растц ла более 1100 мВ нерациональ- из электроактиватора б но проводитьэлектрообработку раст- g5 вора, и при достижении заданной вевора, так как кислоты полностью личины редокс-потенциала процесс окислены, и продолжение режима акти- электрообработки прекращают. вации приводит к непроизводительным затратам энергии. м е р. орцию бурового раствора„ содержащего 12Ú саригюхского

Полное разрушение пропионовой . 3p бентонита и приготовленного на воде кислоты происходит при величине ре- месторождения урта-Булак скв. 12 докс-потенциала 900-1300 мВ, а мас- ин-л перфорации 2816-2724 ляной при величине редокс-потен- жащей, мг/л: муравьиная кислота и — м, содерциала 920-1300 мВ. При значении 10,25, уксусная 132,50, пропионовая величины редокс-потенциала менее 17,39, масляная 10 73 и се ов 900 мВ может не м может не произойти разруше- 0,680, пропускают через зону основнония пропионовой, а менее 920 мВ го (положительного ) э ельного электрода унипомасляной кислот, а при величине лярного электролизера с производиболее 1300 MH происходит разложение тельностью 0,1 л/с. самого бурового раствора. Раствор подвергают электровоздейПолное разрушение сероводорода 40 ствию 1000-9000 Кл/л. в буровом растворе происходит при При этом вел этом величина редокс-потенциэначениях редокс-потенциала в пре- ала достигает 1300 мВ. Величин делах 600-1170 мВ не а м нерационально про- редокс-потенциала измеряют каломельеличину должать электрообработку раствора, ным электродом К юкова И ро ом рюкова. Измерение так как сероводород полностью скис- 45 содержания органических кислот покален. зало полное их отсутствие в буровом

Для осуществления процесса элект- растворе. Определение содержания рообработки бурового раствора в уни- органических кислот произ от производилось полярном электроактиваторе до пол- методом распреде и пределительной хроматоного окисления карбоновых кислот 5р графии на силик е ликагеле, предложенном и сероводорода- коррозионно-агрес- . Страдомской А Г Г и ончаровой И.A. сивных веществ — в оптимальном режи-! ме с целью предотвращения излишних В таблице показаны данные измеэнергетических затрат необходимо нения содержания органических киснепрерывно контролировать величину 55 лот и сероводорода в буровом растредокс-потенциала обрабатываемого воре в зависимости от интенсивности раствора и при достижении величины электрического воздействия и величины редокс-потенциала обрабатываеное окисление и деструкция корро- мого Раствора. Как показываЮт эксзионн — г си ве еств н — 69 периментальные данные, предельные значения величины редокс-потенциадящихся в растворе, процесс электрообработки необходимо прекратить ° ла бурового раствора, при которых происходит полная деструкция органи"

Необходимость поддержания про- ческих кислот любой концентрации, цесса в оптимальном режиме диктуется 5 составляет 880-1300 мВ °

1073271

Уксусная кислота, мг/л

Муравьиная кислота, мг/л

Пропионовая кислота, мг/л

Количество электри» .чества, Кл/л

Величина редокспотенциала, мВ

Масляная кислота, мг/л

Сероводород, мг/л

10,73 680

10,50 500

200

10,25

132,50 17,39

130,05 17,30

600

10,15

2000

900

87,10

2,40

10,40

9,45 350

3000

1100

1,00

50,00

8,00 120

5,05

0,20

10,00

4000

1170

7,10 10

2,10

5 15 0

1,00

1200

5000

0,25

6000

1250

305 0

7000

1,10 0

1270

8000

1300

0 15 0

1400

9000, 0

10000 1350

ВНИИПИ Заказ 269/23 Тираж 634 Подписное

4в екав

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4

Измерение содержания сероводорода в буровом растворе показало полное его отсутствие. Определение сероводорода производится иодометрическим методом в присутствии крахмала.

Как показывают экспериментальные .данные, предельные значения величины редокс-потенциала бурового раствора, при которых происходит полная деструкция сероводорода любой концентрации составляет 600-1170 мВ.

Как видно иэ таблицы, контроль за состоянием деструктивного окисления карбоновых кислот и сероводорода в буровом растворе. может производиться по заданному значению величи- 15 ны редокс-потенциала, что способствует подцержанию оптимального режима электрообработки при одновременном снижении затрат.

Настоящий способ обработки бурового раствора отличается простотой осу— ществления и высокой технико-экономический эффективностью, заключающийся в снижении энергетических затрат по сравнению с известными методами электролиза и электродиализа в среднем на 40-45%, снижении затрат времени (один цикл обработки) за счет активации ионов, молекул веществ, находящихся в буровом растворе и снижении затрат труда на обслуживание процесса в среднем на

10-20%.