СИСТЕМА ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ ВОДОЕМОВ ОТ СЕРОВОДОРОДА Российский патент 1994 года по МПК C02F1/58 

Изобретение относится к устройствам очистки природных водоемов от сероводорода.

Целью изобретения является повышение экономичности процесса.

Система очистки природных водоемов и использования глубинных вод содержит устройства соответственно выделения, накопления и сжигания сероводорода, а также трубопроводы подъема и отвода глубинной воды, подключенные к устройству выделения сероводорода, и насос, включенный в трубопровод подъема. Система дополнительно содержит энергетический контур с циркуляционным насосом, поверхностью нагрева теплоносителя, паротурбинной установкой, снабженной электрогенератором, и конденсатором теплоносителя. Устройство выделения сероводорода выполнено из двух дегазаторов, механического и термического, соединенных между собой трубопроводом перепуска глубинной воды, причем поверхность нагрева энергетического контура установлена в устройстве сжигания сероводорода, а конденсатор включен в трубопровод перепуска глубинной воды.

Кроме того, система может дополнительно содержать промежуточную емкость с глубинным патрубком в днище, верхняя и нижняя части которой расположены соответственно выше и ниже уровня водоема, а входной конец трубопровода подъема глубинной воды установлен в нижней части промежуточной емкости.

Применение ступенчатой дегазации (сначала механической, а затем термической) позволяет значительно увеличить количество сероводорода, выделенного из глубинной воды. Это с одной стороны означает, что меньше сероводорода сбрасывается в водоем, значит повышается эффективность очистки последнего, а с другой стороны увеличение количества сероводорода, которое направляют на сжигание, и приводит не только к увеличению производства серы или серной кислоты, но и к получению значительного количества тепла, которое выделяется при сжигании сероводорода. При этом использование этого тепла для нагрева теплоносителя позволяет получить электроэнергию, которую можно использовать на собственные нужды системы.

В конденсаторе паротурбинной установки с одной стороны происходит нагрев глубинной воды перед термической дегазацией, что увеличивает выход сероводорода, а с другой стороны глубинная вода используется в качестве хладагента, что повышает КПД паротурбинной установки.

Использование промежуточной емкости описанной конструкции снижает энергетические затраты на откачку глубинной воды, так как при этом используется гидростатическое давление столба жидкости водоема и эффект "сообщающихся сосудов".

Использование сборного коллектора описанной конструкции позволяет собрать сероводород не только с дегазаторов, но и с промежуточной емкости, что позволяет использовать последнюю в качестве предварительного дегазатора и тем самым еще в большей степени увеличить выход сероводорода из глубинной воды.

На чертеже схематично изображена система очистки природных водоемов.

Система содержит устройство выделения сероводорода, выполненное из механического и термического дегазаторов 1 и 2 соответственно, и трубопроводы 3 и 4 соответственно подъема и отвода глубинной воды, подключенные к устройству выделения сероводорода. Система содержит также промежуточную емкость 5 с глубинным патрубком 6 в днище. Верхняя и нижняя части емкости 5 расположены соответственно выше и ниже уровня 7 водоема 8. Входной конец трубопровода 3 подъема глубинной воды установлен в нижней части промежуточной емкости 5.

Система содержит также устройство накопления сероводорода, выполненное в виде сборного коллектора 9, подключенного к верхним частям промежуточной емкости 5 и дегазаторов 1, 2 посредством трубопроводов 10, 11 и 12 соответственно.

Система содержит устройство 13 сжигания сероводорода, подключенное к сборному коллектору 9 посредством трубопровода 14 к источнику окислителя (на чертеже условно не показан) при помощи трубопровода 15.

Кроме того, система содержит энергетический контур с циркуляционным насосом 16, поверхностью 17 нагрева теплоносителя, паротурбинной установкой 18, снабженной электрогенератором 19, и конденсатором 20 теплоносителя, включенным в трубопровод 21 перепуска глубинной воды из механического дегазатора 1 в термический дегазатор 2. Поверхность 17 нагрева установлена в устройстве 13 сжигания, а в трубопровод 3 включен насос 22.

Система содержит установку 23 Клауса, подключенную к устройству 13 сжигания посредством трубопровода 24, соединенного трубопроводом 25 с коллектором 9, установку 26 каталитического обезвреживания, подключенную к установке 23 Клауса и соединенную с дымовой трубой 27. Система снабжена также и другим оборудованием (регулирования, автоматики, и т. д. ), не показанным на чертеже, но необходимым для функционирования системы.

Система работает следующим образом.

С помощью глубинного патрубка 6, промежуточной емкости 5, трубопровода 3 и насоса 22 воду отбирают с глубин 1500. . . 2000 м и подают в механический дегазатор 1. При этом используют гидростатическое давление столба воды водоема 8 (1500. . . 2000, м), так как при отводе воды из емкости 5 трубопровода 3 снижение уровня воды в емкости 5 компенсируется по закону "сообщающихся сосудов" подсасыванием глубинной воды через патрубок 6 (водоем 8 и емкость 5 являются сосудами, сообщающимися через глубинный патрубок 6). Используя такой гидросифонный эффект, можно поднимать воду с глубины 1500-2000 м в дегазатор 1 посредством насоса 22, рассчитанного на подъем воды из емкости 5, находящейся на уровне 7 водоема 8, что существенно снижает энергетические затраты при откачке глубинных вод.

Далее глубинную воду прокачивают через механический дегазатор 1, конденсатор 20 паротурбинной установки 18, термический дегазатор 2 и затем сбрасывают трубопроводом 4 на глубину 100 м в верхние зараженные сероводородом слои водоема 8. Первичная дегазация сероводорода из глубинной воды осуществляется из промежуточной емкости 5, более глубокая дегазация - из дегазаторов 1 и 2. При этом более интенсивному выделению сероводорода в термическом дегазаторе 2 способствует предварительный подогрев глубиной воды в конденсаторе 20. Следует заметить, что вместе с сероводородом из глубинной воды выделяются и другие горючие газы, в том числе аммиак, метан, водород и этан, однако основную долю в горючих газах составляет сероводород.

Сероводород, выделенный из емкости 5 и дегазаторов 1, 2, трубопроводами 10. . . 12 сначала собирается в сборном коллекторе 9, а затем направляется в устройство 13, где сгорает с образованием, SO₂ и H₂O по следующей реакции:
2H₂S+30₂= 2SO₂+2H₂O+1038,7 кДж/г ˙моль
При этом в устройстве 13 развиваются температуры до 1300^оС, что позволяет получать в поверхности 17 нагрева пар энергетических параметров не ниже 450^оС и 30. . . 40 атм. Пар направляется в паротурбинную установку 18 для производства электроэнергии, часть которой подают на привод насосов 16 и 22, а остальную - стороннему потребителю.

В конденсаторе 20 в качестве хладагента используют глубинную воду с температурой 7. . . 8^оС, которую прокачивают через трубопровод 21.

Продукты горения устройства 13 могут быть направлены для производства серной кислоты контактным способом, при котором окисление SO₂ до SO₃ и абсорбция SO₃ производится в присутствии паров воды по известному методу мокрого катализа.

В данном примере конкретной реализации показана другая область применения изобретения, когда продукты горения из устройства 13 направляются в установку 23 Клауса. На установку Клауса поступает также 2/3 общего расхода сероводорода по трубопроводу 25. При этом протекает следующая реакция:
SO₂+2H₂S= 2H₂O+3S+105 кДж/г ˙моль
В результате реакции получаются элементарная сера и водяные пары.

На практике за установкой 23 Клауса могут присутствовать вредные примеси. Для устранения вредных выбросов за установкой 23 Клауса ставится установка 26 каталитического обезвреживания. Водяные пары и обезвреженные газы выбрасывают через дымовую трубу 27.

Данные по экономичности процесса представлены в таблице. (56) Авторское свидетельство СССР N 857356, кл. E 02 D 17/16, 1978.

Изобретение относится к устройствам очистки природных водоемов от сероводорода. Цель - повышение экономичности процесса. Система содержит трубопровод подъема глубинной воды с насосом в дегазаторы для отделения сероводорода, соединенные между собой перепускным трубопроводом; система дополнительно снабжена энергетическим корпусом с циркуляционным насосом, поверхностью нагрева теплоносителя, паротурбинной установкой, снабженной электрогенератором и конденсатором теплоносителя. Поверхность нагрева энергетического контура установлена в устройстве сжигания сероводорода, а конденсатор установлен на перепускном трубопроводе дегазаторов. Система, кроме того, содержит промежуточную емкость с патрубком трубопровода подьема глубинной воды, верхняя и нижняя части емкости расположены соответственно выше и ниже уровня водоема. Трубопроводы сбора сероводорода в виде коллектора подключены в верхних частях промежуточной емкости и дегазаторов. Система обеспечивает экологически чистое получение серы при очистке глубинных слоев природных водоемов, насыщенных сероводородом. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. СИСТЕМА ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ ВОДОЕМОВ ОТ СЕРОВОДОРОДА , содеpжащая тpубопpовод подъема глубинной воды с насосом, устpойство отделения и сжигания сеpоводоpода и тpубопpовод возвpата очищенной воды, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности пpоцесса, она снабжена энеpгетическим контуpом с циpкуляционным насосом, повеpхностью нагpева теплоносителя, паpотуpбинной установкой, электpогенеpатоpом и конденсатоpом теплоносителя, устpойство отделения сеpоводоpода выполнено из двух дегазатоpов, в пеpепускной тpубопpовод котоpых подключен конденсатоp теплоносителя, а повеpхность нагpева энеpгетического контуpа установлена в устpойстве сжигания сеpоводоpода. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она содеpжит пpомежуточную емкость, пpи этом к ней подключен тpубопpовод подъема глубинной воды.