Спосіб видобутку сірководню із дна чорного моря
Власники патенту UA 2338869:
Винахід відноситься до енергетики та екології, зокрема до видобутку сірководню як палива, з дна Чорного моря і, таким чином, запобігання його природного підйому в поверхневий шар моря, що живе. Забезпечує підвищення ефективності способу за рахунок зниження потужності видобувних сірководень засобів. Сутність винаходу: спосіб включає трубу, протягнуту до глибини сірководневого шару. Згідно винаходу беруть нержавіючу або полімерну трубу. З'єднують її з баком, розташованим на узбережжі, і утворюють між баком і морем судини, що сполучаються. Водяним насосом переміщують сірководневу воду у водоструминний насос, захоплюючи при цьому вакуумною порожниною водоструминного насоса сірководень, що виділився із сірководневої води у зв'язку з різким зниженням тиску. газо-водну емульсію, що утворилася, розбризкують відцентровою форсункою в окремій ємності і остаточно відокремлюють сірководень від чистої води, яку повертають морю, а сірководень через піновідбійники направляють на спалювання і отримання гарячої водяної пари для роботи турбоелектрогенератора. Сірчистий газ направляють на завод з виробництва сірчистої та сірчаної кислот. 1 іл.
Винахід відноситься до енергетики та екології, зокрема до видобутку сірководню з дна Чорного моря і, таким чином, запобігання його природного підйому в поверхневий шар моря.
Останнім часом у зв'язку з катастрофою літака А-320 в районі м.Сочі знову виник певний інтерес до сірководню, який поступово накопичується в придонному шарі Чорного моря.
Він утворюється в процесі осадження сульфатвідновлювальних бактерій, що розклалися в результаті життєдіяльності, в безкисневому середовищі органічних речовин, що надходять у море звпадають у нього річок.
Сірководень є отруйною і корозійно-агресивною хімічною сполукою, що завдає шкоди мешканцям моря, підводним газопроводам, якорям і об'єктам, що затонули. Але в нього є і позитивна якість: його теплотворна здатність можна порівняти з теплотворною здатністю природного газу.
Причому сірководень на відміну горючих природних газів є постійно відновлюваною речовиною.
На Чорному морі концентрація сірководню помітно зростає, починаючи з глибини 125 метрів. Сірководень добре розчиняється у воді і тому на поверхню піднімається тільки у зв'язку з його постійним надходженням у придонний шар.
За досвідченими даними В.І.Кравця та В.І.Губанова концентрація сірководню в діапазоні глибини 100-1000 м монотонно збільшується з 0,06 до 8,5 мг/літр, а в діапазоні 1000-2000 м різко зростає з 8,5 до 11,3 мг/л.
На максимальній глибині - у точці перетину Севастопольського меридіана з Сухумською паралеллю, що дорівнює 2245 метрів, середня концентрація сірководню становить 13 мг/літр. Температура на цій глибині дорівнює 9 ° С і практично не залежить від сезонності.
Розрахунки показують, що загальні запаси сірководню у Чорному морі становлять близько одного мільярда тонн.
Такої кількості сірководню, з огляду на нижчу порівняно з природним газом теплотворну здатність, достатньо, наприклад, для енергозабезпечення прибережних регіонів усього Чорноморського узбережжя.
Сірководень може використовуватися не тільки як паливо, він вкрай необхідний для виробництва сірчаної кислоти, сульфідів, для органічного синтезу та хімічних аналізів, а також для потреб медицини (сірководневі ванни).
Постійне накопичення сірководню в глибинних шарах моря призводить до йогоповільному проникненню у верхні шари – дрібніше 125 метрів.
При цьому проявляється його токсична дія на живі організми та знижується концентрація кисню у зв'язку з його окисленням. За 50 років рибні запаси в Чорному морі скоротилися в 10 разів, а дельфіни стали рідкісними гостями, хоча 50 років тому налічувалося близько 8 млн. особин.
Таким чином, перший технічний результат винаходу полягає в тому, що з Чорного моря можна поступово прибирати забруднювач, що постійно утворюється, у вигляді сірководню (журнал «Винахідник і раціоналізатор» №2, 1996).
Недоліком цього способу є велика потужність вакуумного насоса, що відкачує воду з шару придонного.
Завданням винаходу є зниження потужності видобувних сірководень засобів.
Відомий спосіб поступового видалення сірководню, що накопичується за допомогою газоводяного фонтану, що утворюється за рахунок різниці гідростатичного тиску на рівні зрізу опущеної на глибину приймальної труби і тиску газоводяної суміші на тому ж рівні всередині труби Цей спосіб розроблений харківськими вченими А.Максименко і А.Таранц (www. krana.org.ua), але поки що експериментально не перевірений.
Завдання вирішується за допомогою ефекту судин, що сполучаються наступним чином: беремо трубу і вертикально опускаємо її на задану глибину, воду із заданої глибини на основі ефекту сполучених судин піднімаємо до рівня моря, частково виділяємо з неї сірководень за рахунок різкого зниження тиску і збільшення у міру підйому води її температури. Після додаткової очистки направляємо сірководень за допомогою компресора на виробництво сірчаної кислоти.
Другий технічний результат винаходу полягає у спрощенні технологічної схеми видобутку сірководню у зв'язку з винятком з неї потужнихвакуумних насосів для відкачування з великої глибини придонного шару води.
Слід зазначити, що в судинах, що сполучаються, однорідна за щільністю рідина встановлюється на одному рівні. Якщо щільності різні, то співвідношення рівнів (h) буде рівним
де γ1 - питома маса поверхневої води;
γ2 – питома маса придонної води.
Таким чином, з достатнім ступенем точності рідина в сполучених судинах можна вважати однорідною.
Спосіб здійснюємо наступним чином (див. креслення).
Беремо нержавіючу або полімерну трубу 1 і опускаємо її одним кінцем на задану глибину Чорного моря, трубу зв'язуємо зі збірним баком 2, розташованим на узбережжі і в якому встановлюємо відповідно до принципу судин, що сполучаються, рівень сірководневої води, що відповідає рівню моря, в бак опускаємо до його дна трубу 3, а інший кінець труби 3 підстиковуємо до водяного насоса 4, який трубою 5 приєднаний до водоструминного насоса 6, вакуумну порожнину водоструминного насоса зв'язуємо трубою 7 з баком 2, водоструминний насос трубою 8 приєднуємо до кінцевої ємності 9 9 закінчується відцентровим розпилювачем 10, а над ним встановлюємо піновідбійник 11, ємність трубою 9 12 приєднуємо до газового насоса 13 з вихідною трубою 14, а трубу 15 занурюємо в море. Включаємо насоси 4 і 13 і переміщаємо сірководневу воду, що знаходиться в нижній частині бака, по трубі 5 у водоструминний насос 6, де захоплюємо вакуумної порожниною насоса сірководень, що виділився з сірководневої води у зв'язку з різким зниженням тиску, при цьому за властивістю баку 2 рівень сірководневої води. відповідний рівню моря. Газоводну емульсію, що утворилася у водоструминному насосі, трубою 8 направляємо в збірну ємність 9,де її розбризкуємо відцентровою форсункою 10 і остаточно відокремлюємо сірководень від чистої води, яку по трубі 15 повертаємо морю. Газоподібний сірководень з ємності 9 по трубі 12 за допомогою газового насоса 13 направляємо трубою 14 на завод з виробництва сірчаної кислоти.
Слід зазначити, що сірководень, що отримується таким чином, можна успішно спалювати з надлишком кисню за рівнянням: 2H2S+3O2=2Н2O+2SO2+1125 кДж, а гаряча водяна пара використовувати для роботи турбоелектрогенератора. Сірчистий газ, що утворюється, SO2 (сірчистий ангідрид) при звичайній температурі зріджується під тиском 4-5 атмосфер і може бути відправлений на завод з виробництва сірчистої (Н2SO3) і сірчаної (H2SO4) кислот. У промисловості зазвичай використовують інший спосіб отримання сірчистого ангідриду: шляхом випалу сульфідних руд (наприклад, піриту).
З сірководню можна отримувати чистий водень шляхом розкладання на Н2 і S за допомогою плазмово-мембранної технології, розробленої в Курчатівському інституті.
Спосіб видобутку сірководню з дна Чорного моря, що включає трубу, протягнуту до глибини сірководневого шару, який відрізняється тим, що беруть нержавіючу або полімерну трубу, з'єднують її з баком, розташованим на узбережжі, і утворюють між баком і морем судини, що сполучаються, водяним насосом. у водоструминний насос, захоплюючи при цьому вакуумної порожниною водоструминного насоса сірководень, що виділився з сірководневої води у зв'язку з різким зниженням тиску, а утворену газоводну емульсію розбризкують відцентровою форсункою в окремій ємності і остаточно відокремлюють сірководню. направляють на спалювання та отримання гарячої водяної пари для роботи турбоелектрогенератора, асірчистий газ направляють на завод з виробництва сірчистої та сірчаної кислот.