Способ подъема морской воды,содержащей сероводород,и устройство для его осуществленния Советский патент 1981 года по МПК E02D17/16 

(54) СПОСОБ ПОДЪЕМА МОРСКОЙ ВОДЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ СЕРОВОДОРОД, и УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к подводной добыче полезных ископаемых с больших глубин моря и предусматривает попутное частичное выделение для последующего использования в качестве энергоагрегата растворенных в морской воде газов (сероводорода), находящихся в ней как в свободном, так и в связанном состоянии.

Известно, например, что с глубины 150м и до дна (2212 м) воды Черного моря заражены сероводородом, который находится как в свободном, так и в связанном состоянии.

Черное море, с его практически неисчерпаемыми запасами сероводорода (3,63xl0 т) и ежегодном поступлении (3,68x10 т), могло бы служить источником попутного получения элементарной серы, причем высокой чистоты.

Причем извлечение глубинных сероводородсодержащих вод, с последующим извлечением из них сероводорода, могло бы явиться одним из способов борьбы с заражением черноморских вод сероводородом.

Известен способ дегазации воды, применяемый для получения чистой воды 1.

Однако этот способ не предусматривает подъем воды с одновременным попутным частичным извлечением газа (сероводорода) из нее, а также сброс отработанных вод в глубины моря.

5 Известен также способ эрлифтного подъема морской воды и устройство для его осуществления, включающий водозабор, подъем рабочего газа и лифтирование рабочей смеси (газа) в трубу для создания газоводяйой смеси 2.

10 Однако известный способ связан с необходимостью нагнетания газа, как правило воздуха, и создания соответствующих приспособлений для компенсации объема, занимаемого газом по мере его расщирения.

Цель изобретения - извлечение серово15дорода в процессе подъема морской воды.

Указанная цель достигается тем, что в качестве рабочего агента используют углекислый газ.

При этом углекислый газ подают в виде jg сухой углекислоты.

Устройство для осуществления предлагаемого способа снабжено двумя концентрично расположенными трубами, конфузором, выполненным в виде направленных вверх насадок криволинейной формы для ввода углекислого газа, которые выведены из кольцевого зазора между трубами в центральную трубу, причем ниже конфузора нгфужная труба заглушена, а в центральной трубе установлен обратный клапан.

Кроме того, оно снабжено дополнительной трубой, охватывающей с зазором указанные трубы, причем срез этой трубы расположен выше конфузора.

На фиг. 1 показана схема крепления устройства на добычном судне; на фиг. 2 - принципиальная схема устройства; на фиг. 3 - схема подключения обратного клапана.

Способ добычи состоит в следующем.

Опущенное в море устройство заполняется морской водой. При достижении расчетной глубины в конфузор подается углекислый газ. При достаточном насыщении морской воды в конфузоре углекислым газом из-за изменения концентрации водородных ионов начинается выделение сероводорода. Выделение сероводорода по мере подъема газа по устройству создает разность давления на жидкость, находящуюся внутри устройства и в море, что вызывает подъем воды по трубам. По мере подъема воды (лифтирования) за счет снижения давления повышается выделение газа из воды. При достижении поверхности газ собирается для сжигания, а дегазированная вода возвращается в море. Таким образом, способ состоит из подачи углекислого газа в морскую воду, выделения первичного объема сероводорода за счет подкисления морской воды, подъема морской воды за счет образования водогазовой смеси, выделения в процессе подъема сероводорода за счет изменения давления в потоке, сбора газа и возвращения дегазированной воды в море.

Предлагаемый способ осуществляется при помощи устройства, закрепленного в шаровом соединении 1 в прорези 2 добычного судна 3 и представляющего собой конструкцию, собранную из концентрично расположенных труб. Оно имеет центральную трубу 4, наружную трубу 5 и снабжено конфузором, выполненным в виде направленных вверх насадок 6 криволинейной формы для ввода углекислого газа, которые выведены из кольцевого зазора А между трубами 4 и 5 в центральную трубу 4. Ниже конфузора 6 наружная труба заглушена, например, с помощью конического участка 7. Также ниже конфузора в центральной трубе 4 установлен обратный клапан 8, а на конце трубы 4 имеется металлическая сетка 9, служащая для предохранения от попадания инородных предметов в устройство. Для сброса отработанной воды устройство может быть снабжено дополнительной трубой 10, охватывающей с зазором Б трубы 4 и 5,

причем срез этой трубы расположен выше конфузора.

Устройство может собираться на берегу, крепиться в горизонтальном положении, что обеспечивается закачкой воздуха внутрь

труб, к добычному судну и транспортироваться к месту добычи или собираться непосредственно на месте добычи на плаву или на борту добычного судна посредством последовательного нарашивания секций труб,

устанавливаемых сразу в вертикальное (рабочее) положение в прорези добычного судна.

Работа предлагаемого устройства осушествляется следующим образом.

После достижения определенной (заданной) глубины подается газ (углекислота) по трубе 5. Взаимодействуя с морской водой он вызывает выделение как свободного, так и связанного сероводорода. Газы проходят через конфузор 6, поступают в

трубу 4 и вызывают лифтирование газоводяной смеси, движение которой открывает обратный клапан 8 и начинается непосредственно работа предлагаемого устройства. В присутствии углекислоты сероводород из связанного состояния переходит в свободное состояние, что приводит к образованию газоводяной смеси с удельным весом меньшим, чем у морской воды. При этом насыщение морской воды углекислотой сдвигает концентрацию водородных ионов (рН) в сторону меньших значений, что приводит к выделению из морской воды как свободного, так и связанного сероводорода. рН морской воды иа глубинах порядка 1500-2000 м равен 7,8.

Испытания были проведены на модели

5 устройства, опущенном в специальный сосуд, где создавалость определенное давление. На выходе из модели устройства было создано высокое противодавление (клапан) обеспечивающее равновесие в системе. Испытания показали, что при подкислении наблюдается выделение сероводорода и истечение жидкости при ее дегазации. При подкислении до рН 5,0 выделяется 99% сероводорода в свободное состояние от общего его содержания в морской воде.

Образовавшийся свободный сероводородный газ создает дополнительную силу, вызываемую разностью удельных весов газоводяной смеси в подъемной трубе и морской воды. Газоводяная смесь поступает на

борт добычного судна в специальные емкости (не показаны), где сероводород довыделяется и .собирается для дальнейшей переработки для получения эламентарной серы по одному из известных методов, например

5 путем его сжигания. Сероводород может перерабатываться непосредственно на борту добычного судна или же после предварительной концентрации и сжигания транспортироваться для переработки на берег. Отработанная вода возвращается назад в море в сероводородную зону на глубины порядка 150-200 м.

Формула изобретения

, 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что углекислый газ подают в виде сухой углекислоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

t

7

/// //////////// ///////////////////

Фиг.1