Спосіб вилучення та переробки сірководню із глибинних вод чорного моря

Реферат: Винахід стосується способу вилучення та переробки сірководню із глибинних вод Чорного моря. Спосіб включає видобування та переробку його за допомогою електролізера на водень та сірку. В способі використовують комплекс обладнання для видобування та переробки UA 106177 C2 (12) UA 106177 C2 сірководню на водень і сірку, розміщений на березі моря в заглибленому приміщенні. Магістраль забору морської води і магістраль зливу відпрацьованої морської води виведені на глибину 150-200 м. Винахід забезпечує надійне та безпечне видобування та переробку сірководню для отримання водню як енергоносія і сировини для хімічної промисловості та сірки як сировини для хімічної промисловості, а також сприяє екологічному оздоровленню Чорного моря. UA 106177 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується нетрадиційної енергетики та хімічної промисловості та може бути використаний для отримання водню (Н2) як енергоносія і для отримання сірки (S), водню (Н2) як сировини хімічної промисловості. Крім того, важливим екологічним чинником вилучення сірководню є оздоровлення Чорного моря, що є середовищем існування флори і фауни. Відомі способи [1, 2] видобутку водню і сірки з глибинних шарів води Чорного моря, насичених сірководнем. Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, що досягається, є "Спосіб видобутку водню і сірки з глибинних шарів моря" [2]. Він включає затоплення з плавучого засобу в сірководневий шар Чорного моря конструкції, що дозволяє забезпечити електрохімічне розкладання сірководню (H2S) на складові компоненти водень (Н2) і сірку (S). До конструкції входить електролізер із розміщеною над ним куполоподібною ємністю для збору водню (Н2), а знизу, під електролізером, розміщена ємність для збору сірки (S), яка осідає в процесі електролізу сірководню (H2S). Недоліками технічного рішення [2] є: складність реалізації електрохімічного процесу за допомогою електролізера, затопленого на глибину 150-200 м; зниження ККД електролізера, зануреного в морську воду, у зв'язку з розсіюванням електроенергії через провідність морської води; труднощі, пов'язані із забезпеченням надійності експлуатації затопленого в морську воду устаткування і технологічних комунікацій, розміщених на плавучому засобі, особливо за штормової погоди; наявність купола для збору водню і ємностей з вільними порожнинами, що впливають на рухливість системи в цілому, може бути причиною аварійної ситуації; високі економічні витрати (плавучий засіб, комплекс обладнання для уловлювання компонентів). В основу винаходу поставлено задачу створення надійного, безпечного й дешевого способу вилучення та переробки сірководню (H2S) для отримання водню (Н2) як енергоносія і для отримання сірки (S) та водню (Н2) як сировини для хімічної промисловості, а також екологічного оздоровлення Чорного моря. Поставлену задачу вирішено таким чином, що в способі вилучення та переробки сірководню із глибинних вод Чорного моря, що включає видобування сірководню і переробку його на компоненти: водень-енергоносій і сировину, і сірку-сировину, за допомогою електролізера, новим є те, що комплекс обладнання, за допомогою якого здійснюють видобування і переробку сірководню, розміщений на березі моря в заглибленому приміщенні, причому електролізер розміщений в ємності, що її заповнюють глибинною морською водою для переробки, при цьому верхня кришка електролізера знаходиться на рівні моря, а система забору і зливу морської води включає магістраль забору морської води і магістраль зливу відпрацьованої морської води, які виведені в зону природної підводної течії морської води на глибину 150-200 м, і на їхніх кінцях встановлено фільтри, при цьому магістраль забору морської води з ємністю для переробки морської води обладнані гідрозатвором, а магістраль зливу відпрацьованої морської води поєднана з центрифугою, гідрозатвором, і на ній встановлено гідронасос, при цьому вхід центрифуги зв'язаний з ємністю переробки морської води гідрозатвором, а вихід центрифуги забезпечений магістраллю подачі суспензії сірки (S) в транспортний засіб, для чого вона забезпечена гідронасосом і гідрозатвором. Крім того, новими відмітними ознаками способу є: електроди електролізера виконані у вигляді кільцевого позитивного електрода, встановленого в горизонтальній площині, і стрижневого негативного електрода, встановленого співвісно у вертикальній площині, при цьому над електродами встановлено мембрану (молекулярне сито), що пропускає водень (H2) y забірник, зв’язаний з системою відкачування водню (H2), забезпеченою вакуум-затвором забору водню, вакуум-насосом, компресором і вакуум-затвором подачі водню в транспортний засіб. Установлення пристрою на березі моря в заглибленому приміщенні підвищує ефективність переробки сірководневої води Чорного моря за рахунок зниження витрат і покращує екологію морського середовища. Затоплення електролізера в морську воду в ємності на 5-10 метрів нижче рівня моря сприяє техніці безпеки і його якісному обслуговуванню. Виведення магістралей забору і зливу морської води в зону максимального насичення сірководнем і природної підводної течії дозволяє забезпечити належні умови роботи в приміщенні на березі, що підвищує якість і безпеку праці. Молекулярне сито, встановлене на рівні поверхні морської води всередині ємності, пропускає водень (Н2), оскільки він має високу проникаючу здатність. 1 UA 106177 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Основними перевагами пропонованого винаходу є: дешевизна отримання сірководню як вихідного продукту; екологічна чистота процесів; оздоровлення Чорного моря при крупному промисловому застосуванні цього винаходу. Отримання водню як альтернативного енергоносія здійснюється шляхом електролізу [3], в результаті чого з сірководню (H2S) утворюється водень (Н2) і сірка (S), що випадає в осад. Втілення способу вилучення та переробки сірководню із глибинних вод Чорного моря здійснюється за допомогою пристрою для електролізу сірководню зображено на кресленні. До нього входять робоча ємність 1, усередині якої розміщені електроди 2, 3 (+, -) електролізера і молекулярне сито у вигляді мембрани 4. Мембрана 4 поділяє робочу ємність 1 на рідинну 5 і газову 6 порожнини. Робоча ємність 1 електролізера забезпечена заправною магістраллю 7, на якій встановлено гідрозатвор 8. Газова порожнина 6 пов'язана з вакуум-насосом 9 через вакуум-затвор 10. Вихід вакуум-насоса забезпечений магістраллю 11, на якій встановлено вакуум-затвор 12 з компресором 13 для заправки воднем (Н 2) транспортного засобу 14 споживача. Нижня частина робочої ємності 1 електролізера через гідрозатвор 24 пов'язана магістраллю 15 з центрифугою 16 для утворення насиченої сіркою суспензії морської води і очищеної від сірки (S) морської води, з метою зливу останньої в зону забору морської води через магістраль 17 при відкритому гідрозатворі 18 за допомогою гідронасоса 19. Суспензія сірки зливається в транспортний засіб 23 через магістраль 20 за допомогою гідронасоса 21 при відкритому гідрозатворі 22. Пристрій для дисоціації насиченою сірководнем (H2S) морської води працює таким чином. Забір морської води здійснюють з глибини h150-200 шляхом відкриття гідрозатвору 8 магістралі 7. Заповнення відбувається за рахунок напору стовпа висотою h морської води, при цьому площина защемлення мембрани 4 знаходиться на позначці 0,0 м, що відповідає поверхні моря. У зв'язку з цим заповнення ємності 1 не перевищує вищевказаний рівень. Після наповнення ємності 1 гідрозатвор 8 закривається. До електродів 2, 3 підводиться електричний струм з параметрами виникнення дисоціації сірководню на водень і сірку, при цьому водень у вигляді газових бульбашок піднімається до мембрани 4, а сірка випадає в осад. Завдяки пористій структурі мембрани 4 і високій проникаючій здатності водню останній буде заповнювати верхню порожнину 6, пов'язану з вакуум-насосом 9. При відкритому вакуум-затворі 10, працюючому вакуум-насосі 9, відкритому вакуум-затворі 12 і працюючому компресорі 13 водень через магістраль 11 надходить у транспортний засіб 14. Після оптимального відбору водню із заданої порції морської води систему вакуумування відключають, при цьому транспортний засіб 14 відстиковують від магістралі 11 для відправки його споживачеві. Для вилучення сірки (її суспензії) здійснюють зливання морської води, насиченої сіркою, в центрифугу 16 через магістраль 15 при відкритому гідрозатворі 24. У процесі центрифугування освітлену фракцію зливають через магістраль 17 при відкритому гідрозатворі 18 і працюючому гідронасосі 19, а насичену сіркою фракцію направляють в транспортний засіб 23 при відкритому гідрозатворі 22 і працюючому гідронасосі 21. Після наповнення транспортний засіб 23 відправляють споживачеві сірки (S). Процес електролізного розкладання сірководню морської води на водень і сірку здійснюють зазначеними циклами в автоматизованому режимі. Джерела інформації: 1. Кашия В.Г. Экологически чистые методы освоения водородосодержащих компонентов Черного моря//Мегпаіїопа1 Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology.-2004.- №2 (10). С 13-14. 2. Спосіб видобування водню та сірки з глибинних шарів моря/ Булат А.Ф., Біляков В.М., Молчанов 0.0// Патент України №81800, МПК (2006): C02F 1/461 (2006.01), CO IB 3/02(2006.01), CO IB 17/02 (2006.01), С25В 1/02 (2006.01), Е21С 50/00. - Опубл. 11.02.2008, бюл. № 3/2008. 3. Глинка Н.Л. Общая химия. - Изд. "Химия", Ленинградское отделение, 1977. 50 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 60 1. Спосіб вилучення та переробки сірководню із глибинних вод Чорного моря, що включає видобування сірководню і переробку його на компоненти: водень-енергоносій і сировину і сіркусировину, за допомогою електролізера, який відрізняється тим, що комплекс обладнання, за допомогою якого здійснюють видобування і переробку сірководню, розміщений на березі моря в заглибленому приміщенні, причому електролізер розміщений в ємності, що її заповнюють глибинною морською водою для переробки, при цьому верхня кришка електролізера знаходиться на рівні моря, а система забору і зливу морської води включає магістраль забору морської води і магістраль зливу відпрацьованої морської води, які виведені в зону природної 2 UA 106177 C2 5 10 підводної течії морської води на глибину 150-200 м, і на їхніх кінцях встановлено фільтри, при цьому магістраль забору морської води з ємністю для переробки морської води обладнані гідрозатвором, а магістраль зливу відпрацьованої морської води поєднана з центрифугою гідрозатвором і на ній встановлено гідронасос, при цьому вхід центрифуги зв'язаний з ємністю переробки морської води гідрозатвором, а вихід центрифуги забезпечений магістраллю подачі суспензії сірки (S) в транспортний засіб, для чого вона забезпечена гідронасосом і гідрозатвором. 2. Спосіб вилучення та переробки сірководню за п. 1, який відрізняється тим, що електроди електролізера виконані у вигляді кільцевого позитивного електрода, встановленого в горизонтальній площині, і стрижневого негативного електрода, встановленого співвісно у вертикальній площині, при цьому над електродами встановлено мембрану (молекулярне сито), що пропускає водень (H2) y забірник, зв’язаний з системою відкачування водню (H2), забезпеченою вакуум-затвором забору водню, вакуум-насосом, компресором і вакуум-затвором подачі водню в транспортний засіб. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3