Hazırlayan: 09051011 BUĞRA AKGÜN

YTÜKİMYA-METALÜRJİ FAKÜLTESİ

Kimya Mühendisliği Bölümü

BARYUM SÜLFAT KRİSTALİZASYONU VE UYGULAMA ALANLARI

SUNUM İÇERİĞİ

Kristalizasyon Nedir? Baryum Sülfat Nedir? Baryum Sülfatın Kimyasal ve Fiziksel Yapısı Baryum Sülfatın Endüstrideki Önemi Baryum Sülfat Kristalizasyonu Kabuk Oluşumunun Önlenmesi İnhibitör Etkileri Sıcaklık ve Basınç Etkisi

KRİSTALİZASYON NEDİR?

Bir çözücü ortamında çözünmüş durumda bulunan maddenin katı duruma geçmesidir.

KRİSTALİZASYON

AŞIRI DOYGUNLUK

ÇEKİRDEKLENME

KRİSTAL BÜYÜMESİ

BARYUM SÜLFAT NEDİR?

Barit olarak da isimlendirilen baryum sülfat, kristalizasyon reaksiyonlarını incelemek için yaygın olarak kullanılan bir model sistemdir.

Barit metalik olmayan minerallerin en ağırıdır. Barit adı Yunancada ağır anlamına gelen barus kelimesinden türemiştir.

Barit genellikle beyaz renklidir, fakat sarı,esmer, pembe, açık yeşil, açık mavi, gri ve siyah renkli olanlarına rastlanmaktadır.

BARYUM SÜLFATIN KİMYASAL YAPISI

Kimyasal formülü BaSO4 olup baryum oranı %58,8’dir.

Polimorf bir sistem olmayıp, ortorombik yapıdadır.

Su ve asitlerde çözünürlüğü düşüktür.

Yüksek yoğunluklu ve az aşındırıcıdır.

BARYUM SÜLFATIN FİZİKSEL YAPISI

Molekül ağırlığı 233,4 gr/mol

Özgül ağırlığı 4.5 gr/cm3, sertliği 2.5-3.5 arasındadır.

Erime noktası 15800C dir.

pH, 8.5- 10 arasındadır

ENDÜSTRİDEKİ ÖNEMİ

Sondaj

•Sondaj çamuru

Kimya

•Cam

•Boya

Dolgu

•Kağıt

•Lastik

BARYUM SÜLFAT KRİSTALİZASYONU

Baryum sülfat bazı endüstriyel proseslerde istenmeyen üründür.

Özellikle petrol endüstrisinde, yüksek oranda baryum içeren suyun, sülfatça zengin deniz suyu ile etkileşmesi sonucu sülfat tortusu oluşur.

Oluşan kabuk neredeyse çözünmezdir ve uzaklaştırmak zordur.

BARYUM SÜLFAT KRİSTALİZASYONU

Kabuk oluşumu inorganik tuzların yavaş yavaş çökmesiyle ve/veya ekipman içerisinde tutunup kalmasıyla ciddi akış sorunlarına yol açmaktadır.

KABUK OLUŞUMUNUN ÖNLENMESİ

Yüzey adsorpsiyon mekanizmasına göre büyümenin tamamı ile engellenebilmesi için yüzey alanının çok küçük bir bölümünün adsorplanan malzeme tarafından kaplanması gerektiği sonucuna varılmıştır.

Polimer moleküllerinin “çekirdeklenme merkezi” olarak rol oynayabileceği önerilmiştir. Bu proses, kabuk iyonlarının etkili bir şekilde çözeltiden ayrılmasıyla çözeltinin aşırı doygunluğunu azaltır.

KABUK OLUŞUMUNUN ÖNLENMESİ

İNHİBİTÖRLER

PPCA

DETPMP

NTA

NTMP

VS-Co

PVS

Kabuk oluşumunu azaltan, geciktiren veya tamamen önleyici etki gösteren inhibitörlerin tercih edilmesinin nedeni en uygun maliyetle optimum sonuçlar elde edilmesidir.

İNHİBİTÖR ETKİLERİ

Paslanmaz çelik yüzey üzerinde baryum sülfat kristalizasyonuna PPCA ve DETPMP etkisi

950C’de (111) kristal düzlemi için inhibitör etkileri (Mavredaki vd., 2010)

İNHİBİTÖR ETKİLERİ

NTA ve NTMP inhibitörleri varlığı da paslanmaz çelik ile baryum sülfat arasındaki etkileşim ve yüzeydeki partikül büyüklüğü açısından etkili olmuştur.

Tuzlu su sistemleri için de inhibitör olarak PVS ve VS-Co tercih edilmiş ve yapılan deneylerde PVS’nin daha etkili olduğu, minimum inhibitör konsantrasyonunun daha düşük değerde olduğu görülmüştür.

SICAKLIK VE BASINÇ ETKİSİ

PVS ve VS-Co için yapılan testlerde farklı sıcaklık ve basınç altında kullanılan minimum inhibitör konsantrasyonları (ppm)

(Dyer ve Graham, 2002)

SICAKLIK VE BASINÇ ETKİSİ

Yüksek sıcaklık ve yüksek basınç alanlarının (HP/HT) artmasıyla kabuk oluşumu problemleri de artış göstermiştir.

Hazırlanan model sistemlerde sıcaklık ve basınç artışının kabuk oluşumu eğilimini azalttığı yanı sıra sıcaklık etkisinin de basınca oranla daha fazla olduğu gözlemlenmiştir.

KAYNAKLAR Akyol, E., (2000), “Polimerik Katkı Maddelerinin Kalsiyum Sülfat Kristalizasyonuna Etkisi”,

Yüksek Lisans Tezi, YTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.

Akyol, E. (2006), “Kalsiyum Oksalat Kristalizasyonuna Blok Kopolimerlerin Etkisi”, Doktora Tezi, YTU Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.

Ayan, M., (1979), ‘‘Dünyada Barit ve Geleceği’’, Jeoloji Mühendisliği Dergisi, 7:59-64.

Barouda E., Demadis K. D., Freeman S.R., Jones F. ve Ogden M.I., (2007) “ Barium Sulfate Crystallization in the Presence of Variable Chain Length Aminomethylenetetraphosphonates and Cations ( Na+ or Zn+2)”, Journal of Crystal Growth and Desing, 7(2): 321-327.

Baytar, O., (2010), “Potasyum Pentaborat Tetrahidratın Kristalizasyonunun Akışkan Yatakta İncelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Harran Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Şanlıurfa.

Benton, W.J. ve Collins, J.R., (1993), “Nucleation, Growth and Inhibition of Barium Sulfate Controlled Modification with Organic and Inorganic Additives”, Faraday Discuss, 95: 281-297.

BinMerdhah, A.B., (2012), “Inhibition of barium sulfate scale at high-barium formation water”, Journal of Petroleum Science and Engineering, 90: 124-130.

Davey, R.J., (1982), “The Role of Additives in Precipitation Processes”, Industrial Crystallization, 81:123-135

DPT, (2001), Sekizinci Beş Yıllık Kalkınma Planı Madencilik Özel İhtisas Komisyonu Raporu, Ankara.

Dyer, S.J. ve Graham, G.M., (2002), “The effect of temperature and pressure on oilfield scale formation”, Journal of Petroleum Science and Engineering, 35: 95-107.

Hennessy, A.J.B. ve Graham, G.M., (2002), “The Effect of Additives on The Co-Crystallisation of Calcium with Barium Sulphate’’, Journal of Crystal Growth, 237–239: 2153–2159.

İlyaskarov, A. ve Bulutçu, A. N., (2003), “Yüzey Potansiyelinin Sitrik Asitin Kristalizasyon Kinetiğine Etkisi” , İTÜ dergisi/d mühendislik, 2(4):75-85.

Jones, F., Jones, P., DeMarco, R., Pejcic, B. Ve Rohl, A.L., (2007), “Understanding barium sulfate precipitation onto stainless steel”, Applied Surface Science, 254: 3459-3468.

KAYNAKLAR İlyaskarov, A. ve Bulutçu, A. N., (2003), “Yüzey Potansiyelinin Sitrik Asitin Kristalizasyon Kinetiğine Etkisi”

, İTÜ dergisi/d mühendislik, 2(4):75-85.

Jones, F., Jones, P., DeMarco, R., Pejcic, B. Ve Rohl, A.L., (2007), “Understanding barium sulfate precipitation onto stainless steel”, Applied Surface Science, 254: 3459-3468.

Jones, F., Jones, P., Ogdena, M.I., Richmond, W.R., Rohl, A.L. ve Saunders, M., (2007), ‘‘The interaction of EDTA with Barium Sulfate’’ , Journal of Colloid and Interface Science, 316: 553-561.

Leeden, M.C. ve Rosmalen, G.M., (1989), “Effect of the Molecular Weight of Polyphosphinoacrylates on Their Performance in BaSO4 Growth Retardation”, Journal of Crystal Growth, 100: 109-116.

Lekili, M., (2002), “Dolgu Maddesi Kalitesinde Barit’’, Madencilik Bülteni, 63: 28-30.

Mavredaki, E., Neville, A. ve Sorbie, K., (2010), “Assessment of barium sulphate formation and inhibition at surfaces with synchrotron X-ray diffraction (SXRD)”, Applied Surface Science, 257: 4264-4271.

Mullin, J.W., (1993), Crystallization, Butterworth-Heinemann, Oxford.

Nyvlt J. ve Ulrich J., (1995), Admixtures in Crystallization, Weinhem-New York.

Öncül, A.A., Sundmacher, K., Seidel-Morgenstern, A. ve Thevenin, D., (2006), “Numerical and Analytical Investigation of Barium Sulphate Crystallization’’, Chemical Engineering Science, 61(2): 652-664.

Mavredaki, E., Neville, A. ve Sorbie, K., (2010), “Assessment of barium sulphate formation and inhibition at surfaces with synchrotron X-ray diffraction (SXRD)”, Applied Surface Science, 257: 4264-4271.

Mavredaki, E., Neville, A. ve Sorbie, K., (2010), “Assessment of barium sulphate formation and inhibition at surfaces with synchrotron X-ray diffraction (SXRD)”, Applied Surface Science, 257: 4264-4271.

Mullin, J.W., (1993), Crystallization, Butterworth-Heinemann, Oxford.

Nyvlt J. ve Ulrich J., (1995), Admixtures in Crystallization, Weinhem-New York.

Öncül, A.A., Sundmacher, K., Seidel-Morgenstern, A. ve Thevenin, D., (2006), “Numerical and Analytical Investigation of Barium Sulphate Crystallization’’, Chemical Engineering Science, 61(2): 652-664.

KAYNAKLAR

Nyvlt J. ve Ulrich J., (1995), Admixtures in Crystallization, Weinhem-New York.

Öncül, A.A., Sundmacher, K., Seidel-Morgenstern, A. ve Thevenin, D., (2006), “Numerical and Analytical Investigation of Barium Sulphate Crystallization’’, Chemical Engineering Science, 61(2): 652-664.

Sarig, S., Kahana, F. ve Leshem, R., (1975), “Selection of Threshold Agents for Calcium Sulfate Scale Control on the Basis of Chemical Structure”, Desalination,17: 215-229.

Sünbül, D. ve Giz, A., (2008), “Komposizyon Kaymasının Kopolielektrolitin Yapısına ve Özelliklerine Etkileri”, İTÜ Dergisi, 6(1): 8-12.

Yu J., Liu S. ve Cheng B., (2005), ‘‘Effects of PSMA Additive on Morphology of Barite Particles’’ , Journal of Crystal Growth, 275: 572-579.

[1] www.teknolojikarastirmalar.com

[2] www.bogazicibeton.com

[3] http://www.kimyamuhendisi.com

[4] http://www.mmo.org.tr

[5] www.aktifaritma.com

[6] http://www.nanochemistry.curtin.edu.au

TEŞEKKÜRLER