Способ добычи сероводорода из морской воды и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК C02F1/58 E02D17/16 

Изобретение относится к добыче полезных ископаемых из морской воды, в частности, к способу и устройству добычи сероводорода, который может быть использован в качестве источника энергии или сырья для получения товарной серы.

Цель изобретения - упрощение технологии и снижение энергетических и капитальных затрат.

Предлагаемый способ добычи сероводорода осуществляется следующим образом.

В сероводородную зону моря на глубину более 150 м опускают устройство с полимерной газопроницаемой мембраной,

селективной к сероводороду, например, из поли-4-метилпентена- 1 или полидиметил- силоксана, выполненных в виде петлеобразного пучка полых волокон, которые контактируют с глубинной морской водой,содержащей растворенный сероводород.

В соответствии с законом ВзнтТоффа, как показывают расчеты, парциальное давление сероводорода возрастает с глубиной, достигая величины 22 кгс/см2 на глубине 1000 м. При гаком значительном парциальном давлении сероводород диффундирует из воды через стенку полого газопроницаемого волокна из поли-4-метиленпентена-1, который обладает высокой селективностью

по сероводороду. При достижении поверхности моря добытый газ компримируют до необходимого давления для дальнейшего использования.

Для увеличения движущей силы процесса, т.е. увеличения перепада парциальных давлений сероводородапосле мембраны дополнительно создают разрежение в трубе для транспорта H2S.

С целью интенсификации процесса добычи сероводорода и предотвращения возникновения режима концентрационной поляризации устройство с газопроницаемой мембраной приводят в колебательное движение гравитационно-волновым методом путем использования энергии волн моря.

Ранее выполненными исследованиями было показано, что полые волокна из поли-4 метилпентена-1.с геометрическими размерами: dnap 80 мкм, бвнутр .40 мкм выдерживают воздействие высокого давления более 300 кгс/см2 с сохранением формо- устойчивости и без наблюдаемых деформаций, т.е. сплющивания. Из этого можно сделать вывод, что работоспособность полых волокон из поли-4-метилпентена-1 может быть гарантирована на больших глубинах, вплоть до максимальных для Черного моря, 2212 м,

На фиг.1 представлен общий вид предлагаемого устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг.

2-. . ..

Устройство, реализующее способ добычи сероводорода, содержит вертикальную трубу 1 для транспорта газообразного сероводорода, полимерную газопроницаемую мембрану, селективную к сероводороду, например, из поли-4-метилпентена-1, выполненную в виде петлеобразных пучков полых волокон 2, открытые концы 3 которых размещены в нижней части трубы 1 и закреплены в блоке 4 из герметизирующего материала. Фланец 5 {диаметр которого намного превышает диаметр трубы) имеет отверстия 6, сквозь которые протянуты пучки волокон 2, петлеобразные концы которых свободно расположены в морской воде.

Блок 4 из герметизирующего материала размещен в полости между фланцем 5 и его торцевой крышкой 7.

. Для придания устройству нулевой плавучести оно снабжено грузом 8 на цепной или тросовой подвеске. Защита пучков по- яых волокон от механических повреждений предусмотрена установкой сетчатого ограждения 8, концентрично трубе 1.

С целью интенсификации процесса добычи сероводорода и предотвращения возникновлёния режима концентрационной поляри за ц ии-устройство при- . водят в колебательное движение гравитационно-волновым методом посредством поплавка 10, находящегося на поверхности моря и жестко связанного с устройством. Труба для транспорта сероводорода связана гибким рукавом 11с добыч- нымсудном 12.

0 При м е р. Через отверстия 6 фланца 5 пропускают петлеобразные пучки полых газопроницаемых волокон 2 из поли- 4-метил- пентена-1 с наружным диаметром dnap 80 мкм, с внутр 40 мкм. Открытые концы пучков

5 под фланцем 5 сводят в трубу 1, а затем закрывают герметично торцевой крышкой, которую скрепляют болтами с фланцем 5. Во внутреннюю полость торцевой крышки под необходимым давлением подают гермети0 эирующий компаунд, например, из эпоксид- ной смолы с отвердителем в таком количестве, чтобы уровень неотвержденно-. го компаунда после пропитки волокна достигал врехнего среза фланца 5, заполнив

5 все отверстия 6, но не выше границы открытых концов волокон в трубе 1. После отвер- ждения компаунда в полости торцевой крышки образуется прочный монолитный неразъемный блок 4, в котором полые волок0 на загерметизированы, а их открытые концы в трубе 1 образуют своеобразный коллектор для сбора сероводорода.

Устройство закрывают сетчатым ограждением 9 концентрично трубе 1 для защиты

5 пучков полых волокон от механических повреждений и транспортируют к месту добычи И окончательно собирают непосредственно на борту добычного судна с установкой подвески е грузом 8 и поплавка 10. последова0 тельным наращиванием секций трубы 1 и опусканием на заданную глубину. К последней секции трубы подключают гибкий рукав 11 для соединения с вакуум-компрессором добычного судна. 12.; -5 Работа устройства, реализующего предлагаемый способ, осуществляется следующим образом.

Полностью снаряженное устройство проверяется на герметичность и опускается

0 на заданную глубину сероводородной зоны мря (150 м и более). С помощью откачной системы из Tpv6bi 1 удаляется находящийся там воздух и создается необходимое разрежение для удаления остатков воздуха и на5 чала работы устройства.

Под воздействием повышенного парциального давления, с одной стороны.и создаваемого разрежения, с другой стороны, растворенный в морской воде сероводород диффундирует через стенку полых газопроницаемых волокон 2, движется по их внутренним каналам к открытым концам 3,помещенным в трубу 1, служащую коллектором для сбора и транспорта сероводорода к поверхности моря, далее сероводород поступает по гибкому рукаву 11 на добычное судно 12, где компенсируется компрессором до необходимого давления для дальнейшего использования.

Колебательное движение устройства осуществляется при помощи поплавка 10, находящегося на поверхности моря и испытывающего волнение воды.

Таким образом, с применением предложенного способа технология добычи сероводорода из морских глубин заметно упрощается и удешевляется. Предложенный способ и устройство для его реализации может быть использовано экономически выгодно, технически оправдано и эффективно в течение длительного времени. Компоновка оборудования по предлагаемому способу упрощается, снижается его металлоемкость.

Формула изобретения 1. Способ добычи сероводорода из морской воды, включающий выделение сероводорода из морской воды и его подъем с глубины моря на поверхность, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью упрощения технологии и снижения энергетических и капитальных затрат, выделение сероводорода осуществляют путем контакта морской воды с полимерной газопроницаемой мембраной, селективной к сероводороду, создают разрежение после мембраны и выделенный газ компримируют.

2. Способ по п. 1, от ли чающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, мембрану приводят в колебательное движение за счет энергии волн моря.

3. Устройство для добычи сероводорода из морской воды, включающее вертикальную трубу для подъема сероводорода с глубины моря, от л ич а ю ще ее я тем, что, с целью упрощения конструкции и снижения

энергетических и капитальных затрат, оно снабжено установленной в нижней части трубы полимерной газопроницаемой мембраной, селективной к сероводороду, вакуум-компрессором, подсоединенным к

выходу трубы, мембрана выполнена в виде петлеобразных пучков полых волокон, открытые концы которых закреплены в блоке из герметизирующего материала, имеющем торцевую крышку и фланец с отверстиями,

диаметр которого превышает диаметр трубы, при этом пучки волокон протянуты сквозь отверстия фланца, а их петлеобразные концы свободно размещены в морской воде., -

4. Устройство по п, 3, о т л и чаю щ е е- с я тем, что мембрана выполнена из поли- 4-метилпентена.

5. Устройство по п. 3., о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что онб снабжено поплавком, рас- положенным на поверхности моря и жестко соединенным с мембраной.

6. Устройство по п. 3, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что оно снабжено грузом, обеспечивающим мембране нулевую плавучесть. 7. Устройство по п. 3. о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что оно снабжено сетчатым ограждением, установленным концентрично трубе.

Изобретение относится к добыче полезных ископаемых из морской воды, в частности к способу и устройству добычи сероводорода, который может быть использован в качестве источника энергии или сырья для получения товарной серы. Сущность изобретения: в сероводородную зону моря (от 150 м и более) опускают устройство с полимерной газопроницаемой мембраной, селективной к сероводороду, например из поли- А метилпентена, которую контактируют с глубинной морской водой, создают разрежение после мембраны и выделенный газ компримируют до необходимого давления, причем устройство с мембраной приводят в колебательное движение путем использования энергии волн моря. 2 с. и 5 з.п.ф-лы, 3 ил.