Установка для видобування сірководню з морської води

Реферат: Винахід належить до видобування розчиненого сірководню з глибин Чорного моря. Установка містить трубопровід з водопідйомним насосом і пристрій для відділення сірководню від води. Водопідйомним насосом є глибинний насос, установлений у водозабірному вузлі трубопроводу. Для відділення сірководню від води передбачено заповнену водою й занурену у водну поверхню роздільну камеру, яка відкрита знизу й розташована догори дном. До роздільної камери знизу підведений трубопровід для підведення води з розчиненим сірководнем, а зверху - для поєднання зі збірником сірководню. За допомогою компресора сірководень подають споживачу. Роздільна камера встановлена на напрямних палях з можливістю спливання при заповненні її сірководнем. На палях передбачені верхні й нижні обмежники вертикального переміщення. Камера водозабірного вузла установлена над дном моря на стійках з якорем. На усмоктувальних вікнах камери закріплені сітки для запобігання влученню донних забруднень. Винахід сприяє спрощенню конструкції установки відділення сірководню від води. UA 102946 C2 (12) UA 102946 C2 UA 102946 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до пристроїв підйому й виділення із глибинних вод розчиненого сірководню (H2S). На глибинах від 150 м Чорне море заражене розчиненим у воді сірководнем, який може бути використаний як паливо й сировина для хімічної промисловості. При спалюванні 3 одного кг Н2S може бути отримано до 2 кг SO2 й 4.10 ккал. тепла. Видобування сірководню з води є також важливим фактором екологічного захисту природи, оскільки поступовий підйом зараженої H2S води істотно скорочує біологічні ресурси моря. В авторському свідоцтві СРСР № 857356, МПК E02D 17/16, 1981 р. заявлений пристрій, у якому у шар води, що містить розчинений сірководень, через концентрично встановлені трубопроводи подають вуглекислий газ для ініціювання виділення газоподібного сірководню. Недолік пристрою - велика витрата сухої вуглекислоти й не досить ефективне видобування сірководню. В авторському свідоцтві СРСР № 919279, МПК C02F 1/20; 1979 р. описаний засіб підйому морської води шляхом впливу на неї електрогідравлічними ударами. Більші витрати електроенергії й мала ефективність не привели до використання й цього винаходу. У патенті РФ № 2033969 С1, МПК C02F 1/20, 1990 р. описана установка для видобування сірководню із глибинних вод. Компресор по трубопроводу подає повітря в аератор, розташований під ковпаком на глибині шарів води, що містять розчинений сірководень. При проходженні пухирців повітря крізь шар води відбувається заміщення повітря сірководнем. Пухирці сірководню створюють піднімальну силу, викликану різницею питомої ваги газоводяної суміші й води в трубопроводі. Сірководень за принципом ерліфта захоплює морську воду, з якої в міру підйому води триває виділення H2S, і по водопідйомному трубопроводу переміщає в колону-роздільник, де він відокремлюється від води й повітря. Вода витісняється в море, повітря йде в атмосферу, а сірководень надходить у накопичувач. Недолік установки - видобування сірководню разом з повітрям, що пов'язане з ризиком утворення вибухонебезпечної суміші в процесі відділення сірководню від повітря. Складність подачі повітря в аератор, розташований на глибині 300 метрів, і низький ступінь відділення H2S від повітря в колоні-роздільнику. У патенті РФ № 2038315 С1, МПК C02F 1/20, 1989 р. описаний пристрій підйому води з розчиненим сірководнем, що містить водопідйомну трубу, усередині забірного конуса якої встановлені вібратори, що викликають хвильові імпульси в морській воді, які виділяють газоподібний сірководень. Однак витрати електроенергії на видобування H2S з морської води перевищують енергоємність при його спалюванні. Всі перераховані аналоги технічно й технологічно складні, а економічно не виправдані й не знайшли практичного застосування. Відома установка для підйому морської води, що включає судно, оснащене трубопроводом, водопідйомним насосом і пристроєм для відділення сірководню від морської води. Трубопровід оснащений двома вертикально встановленими циліндрами, поршні яких з'єднані пустотілим штоком і пов'язані з механізмом привода насоса за допомогою ланцюгів, оснащених контрвагами. Пристрій для відділення сірководню від морської води виконано у вигляді циліндричної камери, оснащеної усередині вантузом, плавучим клапаном і нагрівачами, підключеними до генератора струму вітродвигуна, установленого на судні (АС СРСР № 1758006 А1, МПК C02F 1/20, 1990. Прототип). Недоліком відомого пристрою є складність конструкції насоса, що містить велику кількість рухомих деталей, зв'язаних ланцюгами й контрвагами з розташованим на судні приводом. З'єднання насоса навантаженими ланцюгами довжиною понад 300 метрів ненадійне, тому що при постійних зворотно-поступальних переміщеннях ланцюгів ланки швидко перетруться і установка припинить роботу. Проте, цей аналог найбільш близький до установки, що заявляється, і прийнятий нами як прототип, а загальними ознаками пристрою, що заявляється, є установка для видобування сірководню з глибинної морської води, що містить трубопровід з водопідйомним насосом і пристрій для відділення сірководню від води. Задачею винаходу є створення установки для підйому води з розчиненим сірководнем з морських глибин і його видобування більш простим й ефективним засобом. Технічний результат - спрощення конструкції й підвищення експлуатаційної надійності установки, а також підвищення ступеня видобування сірководню з води. Заявлений результат досягається тим, що установка для видобування сірководню з глибинної морської води містить трубопровід з водопідйомним насосом і пристрій для відділення сірководню від води. Новим є те, що водопідйомний насос виконаний у вигляді глибинного насоса, установленого на усмоктувальному вікні трубопроводу. Пристрій для відділення сірководню від морської води виконано у вигляді зануреної у водну поверхню відкритої знизу й з розташованим догори дном роздільної камери. Роздільна камера сполучена 1 UA 102946 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 знизу з трубопроводом, а зверху зі збірником сірководню, з'єднаним з компресором подачі сірководню споживачеві, й установлена петлями на напрямних палях з можливістю спливання при заповненні сірководнем, оснащених обмежувачами верхнього й нижнього її переміщення. Зазначені ознаки необхідні й достатні для здійснення винаходу й досягнення технічного результату. Особливістю установки також є те, що на трубопроводі закріплено водозабірний вузол, виконаний у вигляді камери з усмоктувальними вікнами, на яких закріплені сітки для запобігання влученню донних забруднень, і встановлені клапани для регулювання обсягу й швидкості подачі води в трубопроводі. Ці ознаки факультативні, тому що запобігання забиванню водозабірного вузла забрудненнями й регулювання подачі води в трубопроводі може бути виконано й іншим чином, що створюють аналогічний технічний результат. Причинно-наслідковий зв'язок нових ознак і технічного результату, що досягається, полягає в наступному: - виконання водопідйомного насоса у вигляді глибинного насоса для підйому води з розчиненим сірководнем, установленого на усмоктувальному вікні трубопроводу, дозволило, у порівнянні із прототипом, спростити конструкцію водозабірного вузла підйому води з більших глибин; - виконання пристрою відділення сірководню від води у вигляді зануреної у водну поверхню відкритої знизу й розташованої догори дном роздільної камери, що сполучена знизу із трубопроводом, а зверху через пропускний клапан - зі збірником сірководню, з'єднаним з компресором для перекачування газу споживачеві, дозволило за рахунок підвищення тиску над шаром води витісняти очищену від сірководню воду в море, а сірководень переміщати у збірник; - установка роздільної камери петлями на напрямних палях з можливістю спливання при заповненні сірководнем, оснащених обмежниками верхнього й нижнього її переміщення, дозволило, за рахунок маси камери, забезпечити постійний тиск сірководню, що збирається в ній, і подавати його в компресор; - закріплення на трубопроводі з клапанами водозабірного вузла, виконаного у вигляді камери з усмоктувальними вікнами, на яких закріплені сітки, закріпленими на стійках з якорем над дном моря, дозволило запобігти влученню у водозабірний вузол донних забруднень і регулювати обсяг і швидкість подачі води. На фіг. 1 показана схема установки для видобування сірководню з глибинної морської води; фіг. 2 - місце 1 на фіг. 1, показані клапани на трубопроводі. Установка містить трубопровід 1, опущений на глибину скупчення розчиненого у воді сірководню й закріплений вихідним кінцем за допомогою стійки 2 поблизу берега моря, а знизу над дном моря на стійці 3 з якорем 4. На впускному вікні трубопроводу 1 установлено глибинний насос 5, поміщений у водозабірний вузол 6 із забірними вікнами 7, на яких установлені сітки 8 для захисту його від донних забруднень. На трубопроводі 1 вище водозабірного вузла 6 установлені клапани 9 для стабільної подачі глибинним насосом 5 морської води. Пристрій для відділення сірководню від морської води виконано у вигляді відкритої знизу роздільної камери 10, установленої догори дном у затопленому положенні поблизу берега моря петлями 11 на палях 12, оснащених нижніми 13 і верхніми 14 обмежниками її вертикального переміщення. Знизу в роздільну камеру 10 входить випускний кінець трубопроводу 1, а зверху приєднаний газопровід 15 із пропускним клапаном 16, з'єднаний зі збірником 17 сірководню, з'єднаним з компресорам 18 перекачування газу споживачеві. Установка працює в такий спосіб. При включенні глибинного насоса 5 він через забірні вікна 7 водозабірного вузла 6 всмоктує заражену сірководнем морську воду й нагнітає в трубопровід 1, випускний отвір якого розташовано у відкритій знизу роздільній камері 10. При цьому сітки 8 на забірних вікнах 7 водозабірного вузла 6, закріпленого над морським дном на стійці 3 з якорем 4, запобігають влученню в нього й у насос 5 донних забруднень. Клапани 9, утримувані пружинами в закритому положенні, при зменшенні швидкісного потоку води у водозабірному вузлі 6, відкриваються й збільшують її надходження в трубопровід 1. У міру підйому морської води з розчиненим сірководнем по трубопроводу 1, у результаті зниження в ньому статичного тиску стовпа води, починається інтенсивне виділення пухирців газоподібного сірководню, що викликає подальше інтенсивне зниження тиску у результаті різниці питомої ваги газоводяної суміші й глибинної морської води. Пухирці сірководню захоплюють морську воду й за принципом ерліфта сприяють переміщенню води по трубопроводу 1, що знижує витрати потужності глибинного насоса 5. Газоводяна суміш надходить у роздільну камеру 10, що під власною вагою перебуває петлями 11 на нижньому обмежнику 13 у зануреному положенні поблизу берега 2 UA 102946 C2 5 10 водної акваторії. У роздільній камері 10 відбувається повне відділення сірководню від води й у міру його нагромадження збільшується тиск. Камера 10 спливає, переміщаючись петлями 11 по закріплених біля берега моря палях 12 до верхнього обмежника 14. Відділена від сірководню вода витісняється в море, а пропускний клапан 16 газопроводу 15, закріпленого зверху на роздільній камері 10, відкривається й сірководень самопливом заповнює збірник 17, з якого компресор 18 направляє його споживачеві. Припиняють роботу установки відключенням живлення глибинного насоса 5 і перекриттям пропускного клапана 16 газопроводу 15. Застосування установки для видобування сірководню з морської води, що заявляється, дозволяє з меншими витратами витягати сірководень із Чорного моря й внести значний вклад в енергетичну безпеку країни. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 1. Установка для видобування сірководню з глибинної морської води, що містить трубопровід з водопідйомним насосом і пристрій для відділення сірководню від води, яка відрізняється тим, що водопідйомний насос являє собою глибинний насос, установлений у забірному вузлі трубопроводу, а пристрій для відділення сірководню від води виконано у вигляді зануреної у водну поверхню відкритої знизу й розташованої догори дном роздільної камери, що сполучена знизу з трубопроводом, а зверху зі збірником сірководню, з'єднаним з компресором подачі сірководню споживачеві, при цьому роздільна камера встановлена петлями на напрямних палях з можливістю спливання при заповненні сірководнем, палі мають верхній і нижній обмежники переміщення камери. 2. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що забірний вузол виконаний у вигляді камери, установленої на стійках з якорем над дном моря, яка має забірні вікна, на яких закріплені сітки для запобігання влученню донних забруднень, а на трубопроводі установлені клапани для регулювання об'єму й швидкості подачі води. 3 UA 102946 C2 Комп’ютерна верстка С. Чулій 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 4