Спосіб одержання електроенергії із сірководню чорного моря

Реферат: UA 77340 U UA 77340 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способів одержання електроенергії із сірководню Чорного моря, а саме сірководню, розчиненого в водах Чорного моря, концентрація якого, починаючи зі 3 100-150 м зі збільшенням глибини зростає і досягає біля дна максимальної ~ 10 г/м . Якщо 3 взяти за середній показник вмісту сірководню у воді Чорного моря 6 г/м , то можна зробити висновок, що запаси сірководню у Чорному морі становлять ~ 3 млрд. тон, причому це відновлювані запаси, оскільки процес накопичення сірководню у воді Чорного моря триває. Спосіб може бути використаний в теплоенергетиці енергоресурсозберігаючих процесів раціонального використання нетрадиційних джерел енергії. Спосіб може бути також застосований для енергопостачання при газовій або нафтовій розвідці та при експлуатації розвіданих свердловин на шельфі Чорного моря, тощо. Сьогодні практично не використовують інші ресурси одержання електроенергії окрім газу, нафти та вугілля. Оскільки їх запаси не такі вже й великі, нам потрібно в повній мірі використовувати енергетичний скарб, котрий має Україна сьогодні - сірководень Чорного моря. Україна має найбільші запаси сірководню в світі, котрих вистачило б на багато років [Василь Малушкін „Сірководень замість російського газу", газета „Українські новини" 28.02.2006]. Для підйому сірководневої води з глибинних шарів Чорного моря енергетично вигідно застосовувати технологію газліфтних підйомників, яку широко застосовують при розробці нафтових родовищ. На поверхні сірководневу воду в сепараторах звільняють від сірководню, котрий водоструменевими насосами відкачують в газгольдери і, надалі, утилізують. Пропонується будувати станції по одержанню з сірководню водню і його вже використовувати як енергоносія [Неклюдов И.М., Борц Б.В., Полевич О.В., Ткаченко В.И., Шиляев Б.А. Альтернативная энергетика и экология. - 2006, - Т. 12, -С. 48 - 55.]. Але при одержанні водню з сірководню, як побічний продукт, одержують також сірку, якої в Україні зараз надлишок і яка буде ускладнювати процес. Відомий каталітичний процес окислення [Клауса] сірководню до елементарної сірки або діоксиду сірки (Великобританія, заявка №2143225, М. кл. С 01В 17/04, 1983р.). Згідно з цим способом, газ, що містить сірководень, змішують з повітрям і здійснюють контакт газової суміші з каталізатором, що містить хоча б один метал III або IV групи на носії з оксиду кремнію. В результаті контакту окислюють сірководень до сірки або до сірчистого газу. Реакція окислення екзотермічна, тому здійснюють подачу тепла продуктів для одержання електроенергії. Але цей спосіб утилізації сірководню практично не має прямого відношення до використання останнього як джерела енергії. Більш того, продукти окислення (сірка та сірчистий газ), в нашому випадку є небажані. Відомий спосіб одержання електроенергії із сірководню Чорного моря (Нечай А.Ф., Родионов Б.Н. Электроэнергия из Черного моря // Информационный научно-технический журнал «Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века». 2000. № 1(10). С. 20), згідно з яким, сірководень з газоносного шару води підіймають на поверхню (платформу) і спалюють в газогенераторі в повітряному середовищі. Продукти згоряння подають на газову турбіну, що спричиняє її обертання. На одному валу з турбіною закріплений електрогенератор, який виробляє електроенергію. Електроенергію по підводному кабелю подають на берег або на інші об'єкти електропостачання (кораблі, підводні човни, тощо). Далі автори способу стверджують, що при згорянні сірководню утворюється сірчана кислота, яку вони мають намір доставляти на берег морським транспортом. Недоліком цього способу є те, що, на жаль, в результаті безпосереднього спалювання сірководню утворюється не сірчана кислота, як сподіваються автори способу, а діоксид сірки, тобто сірчистий ангідрид (Егоров А.П., Шерешевский А.И., И.В.Шманенков. Общая химическая технология неорганических веществ. Изд. „Химия", 1965. - С. 124 - 128). А для того, щоб одержати з діоксиду сірки сірчану кислоту потрібна окрема громіздка технологія, яка містить багато апаратів (16) і, зокрема колонне обладнання (дивись там же). Все це призводить до збільшення додаткових площ, які на платформах обмежені, Звичайно ніхто на платформі цим займатись не буде, а будуть просто випускати діоксид сірки в атмосферу, тим самим забруднюючи її. Але так чи інакше, але і сірчана кислота і сірчистий газ є побічними продуктами способу, що не бажано, тому що, по-перше - це здорожує отримувану за способом електроенергію, по-друге - спричиняє шкоду довкіллю. В основу пропозиції поставлене завдання вдосконалення способу одержання електроенергії із сірководню Чорного моря, в якому, в результаті подачі продуктів згоряння після спалювання сірководню на одержання водяної пари для парової турбіни та здійснення утилізації побічних продуктів шляхом закачування їх у водяний пласт, забезпечуються зменшення виробничої площі та кількості додаткових апаратів, спрощується утилізація побічних продуктів і, за рахунок 1 UA 77340 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 цього, зменшуються матеріало- та енерговитрати, що обумовлює здешевлення отримуваної електроенергії та екологічну безпеку способу. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що в способі одержання електроенергії із сірководню Чорного моря, який містить безпосереднє спалювання сірководню в повітряному середовищі та подачу продуктів його згоряння на одержання електроенергії з подальшою утилізацією побічних продуктів, згідно з пропозицією, після спалювання сірководню продукти його згоряння направляють на одержання водяної пари для парової турбіни, а утилізацію побічних продуктів здійснюють шляхом закачування їх у водяний пласт. Запропонований спосіб одержання електроенергії із сірководню Чорного моря дозволяє вирішити поставлену задачу завдяки тому, що при спалюванні сірководню спрощується утилізація побічних продуктів, бо продукти згоряння сірководню закачують у водяний пласт, при цьому скорочується кількість операцій в технологічній схемі, зменшується загальна вага апаратів і, згідно з цим, зменшуються енергоматеріальні витрати. Введення додаткової операції - одержання водяної пари , як робочого тіла для турбіни - дає можливість позбутися корозійного впливу агресивних продуктів згоряння безпосередньо на турбіну. Окрім технічних та економічних переваг є ще й екологічні, бо продукти згоряння сірководню (побічні продукти) не забруднюють атмосферу. Одержання електроенергії із сірководню Чорного моря запропонованим енергозберігаючим способом здійснюють таким чином. Воду, що містить сірководень, підіймають на поверхню (платформу), для чого на відповідну глибину опускають трубу. Підйом води на платформу здійснюють за рахунок розчиненого в ній сірководню (ефект газліфту) [Технология и техника добычи нефти. Под ред. проф.. А.Х.Мирзаджанзаде. - М.: Изд. „Недра", 1986, с. 98 - 105]. З піднятої сірководневої води виділяють сірководень, який накопичують в газгольдері. Потім здійснюють спалювання сірководню у печі, внаслідок чого утворюється сірчистий газ. Продукти згоряння подають в котел-утилізатор, в якому одержують водяну пару та направляють її на парову турбіну. На одному валу з турбіною закріплений електрогенератор, який виробляє електроенергію. Одержану електроенергію використовують для технологічних потреб на розвідувально-бурильній або промисловій платформі тощо. Охолоджені продукти згоряння з котла-утилізатора направляють на закачування в водяний пласт шляхом їх ежектування водою, що позбавлена сірководню. Приклад 1 (за прототипом) Одержання електроенергії із сірководню Чорного моря, згідно з відомим способом, здійснюють таким чином. Сірководень з газоносного шару води підіймають на поверхню (платформу) і подають в газогенератор. В газогенераторі в повітряному середовищі сірководень спалюють. Продукти згоряння, які при цьому утворюються, подають на газову турбіну, спричинюючи цим її обертання. На одному валу з турбіною закріплений електрогенератор, який виробляє електроенергію. Електроенергію по підводному кабелю подають на берег або на кораблі, підводні човни тощо. Сірчану кислоту, що виробляють як побічний продукт, допроваджують на берег морським транспортом. Приклад 2 (за запропонованим способом). Одержання електроенергії із сірководню Чорного моря запропонованим екологічним енергозберігаючим способом здійснюють таким чином. Воду, що містить сірководень, підіймають на поверхню (платформу), для чого на відповідну глибину опускають трубу. Підйом води на платформу здійснюють за рахунок розчиненого в ній сірководню (відомий ефект газліфту). З піднятої сірководневої води виділяють сірководень, який накопичують в газгольдері. Потім здійснюють спалювання сірководню у печі, внаслідок чого утворюється сірчистий газ. Продукти згоряння подають в котел-утилізатор, в якому одержують водяну пару та направляють її на парову турбіну. На одному валу з турбіною закріплений електрогенератор, який виробляє електроенергію. Одержану електроенергію використовують для технологічних потреб на розвідувально-бурильній або промисловій платформі, тощо. Охолоджені продукти згоряння з котла-утилізатора направляють на закачування в водяний пласт, тобто ежектують водою позбавленою сірководню. В таблиці наведені технологічні показники процесів одержання електроенергії із сірководню Чорного моря та утилізації побічних продуктів згоряння сірководню за двома технологіями: згідно з прототипом та запропонованим способом. 2 UA 77340 U Таблиця Порівняння технологічних показників процесів одержання електроенергії із сірководню Чорного моря та утилізація побічних продуктів Значення Найменування показника прототип Утилізація побічних продуктів 5 10 пропозиція 19 Кількість технологічних операцій для одержання електроенергії 4 сірчана кислота, яку транспортують на берег сірчистий газ, який закачують в пласт води Як бачимо із вищенаведеної таблиці, запропонований спосіб має переваги над прототипом, тому що, за рахунок зменшення кількості технологічних операцій, а, звідси, і енергоматеріальних витрат у процесі одержання електроенергії, одержана електроенергія має нижчу вартість. Запропонований екологічний енергозберігаючий спосіб має переваги перед прототипом, бо він більш простий для впровадження в виробництво, потребує менше металозатрат на технологічне обладнання. В ньому відсутні додаткові витрати на складування та транспортування побічного продукту, що ми спостерігаємо у прототипі. Крім технічних переваг він має ще й економічні, бо значно дешевший за існуючий прототип, тому що технологічні витрати на його реалізацію менші, за рахунок скорочення низки технологічних операцій. Окрім того, він цілком безпечний в екологічному плані, тому що продукти згоряння сірководню закачують в водяний пласт, а не випускають в атмосферу, оберігаючи тим самим довкілля. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Спосіб одержання електроенергії із сірководню Чорного моря, який містить безпосереднє спалювання сірководню в повітряному середовищі та подачу продуктів його згоряння на одержання електроенергії з подальшою утилізацією побічних продуктів, який відрізняється тим, що після спалювання сірководню продукти його згоряння направляють на одержання водяної пари для парової турбіни, а утилізацію побічних продуктів здійснюють шляхом закачування їх у водяний пласт. Комп’ютерна верстка В. Мацело 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