Газліфт у Чорному морі

Пристрій для енергетично вигідного способу вилучення сірководневої чорноморської води

Нижче наведено спосіб [Патент України № 25861. Спосіб добування сірководню з морської води / Борц Б.В., Неклюдов І.М., Ткаченко В.І., Полєвич О.В. // Опис патенту України на корисну модель, 27.08.2007.] добування сірководневої чорноморської води, що виключає постійне витрачання енергії і матеріалів та розрахований із використанням рівнянь рівноважного і нерівноважного фонтанного підйомника. Проведені розрахунки дають змогу сформулювати основні вимоги до енергетично вигідного способу вилучення сірководневої води із заданих глибин.

Рис. 1. Спосіб вилучення чорноморської сірководневої води

Запропонований вище спосіб вилучення сірководневої води із заданих глибин схематично зображений на Рис. 1, і реалізують таким чином.

Вертикальний трубопровід 1 забезпечений затвором 2 і поміщений у морську воду на необхідну глибину. Порожнина трубопроводу вільна від води. Після цього затвор 2 відкривають і вода, збагачена сірководнем, трубопроводом 1 піднімається вгору. У міру підйому і, отже, зменшення тиску вода, чим вище, тим більше насичується сірководнем, і подальший вертикальний рух її вгору забезпечується завдяки ефекту газліфта. У пристрої 3 відокремлюють сірководень від води і компресором 4 подають його в пристрій 5, де сірководень розкладають на водень і полімерну сірку. Очищену від сірководню воду через патрубок 7 повертають у море. Для зупинки процесу клапан 6 закривають.

Продуктивність пристрою визначається площею поперечного перерізу трубопроводу, глибиною його занурення в море і висотою підйому нижнього рівня пристрою 3 (висотою підйому сірководневої морської води в трубопроводі). За чисельними розрахунками, за умови 50% виділення сірководню з морської води, продуктивність установки становитиме - не менше 20 л/хв сірководню.

Продуктивність пристрою визначається площею поперечного перерізу трубопроводу, глибиною його занурення в море і висотою підйому нижнього рівня пристрою 3 (висотою підйому сірководневої морської води в трубопроводі). За чисельними розрахунками, за умови 50% виділення сірководню з морської води, продуктивність установки становитиме - не менше 20 л/хв сірководню.

Отриманий водень використовують як екологічно чисте пальне, а полімерну сірку - в хімічній промисловості. Поворотну воду методом зливу спрямовують у море на глибину, відповідну показнику її залишкової зараженості сірководнем, зменшуючи при цьому забрудненість морської води сірководнем на глибині нижнього зрізу трубопроводу.

Експериментальне моделювання енергетично вигідного способу вилучення сірководневої чорноморської води

Описаний вище спосіб ліфтування газонасиченої води, що відповідає газонасиченості води Чорного моря на глибині 1000 м - 10 мг/л, реалізовано в модельному експерименті. Установка, схема якої наведена на Рис. 2, давала змогу моделювати газонасиченість води в необхідному інтервалі. Як газ використовували повітря. Помпа 5 через трійник 4 створювала надлишковий тиск у капілярі 3 з внутрішнім діаметром 0,02 м, що призводило до виникнення регулярної послідовності бульбашок (див. Рис. 3). Розмір бульбашок повітря і результуюча газонасиченість оцінювалися візуально за допомогою лінійки 2. На Рис. 3 видно піднятий відносно рівня води в ємності 1 меніск у капілярі 3 і дві бульбашки повітря, що рухаються в капілярі.

Рис. 2. Схема установки з моделювання газліфта води

1 - ємність зі скла;

2 - лінійка;

3 - капіляр;

4 - трійник;

5 - помпа.

Рис. 3. Фрагмент установки під час моделювання ліфтування газонасиченої води.

Експерименти показали, що за довжини капіляра 3, що дорівнює 1 м, висота підйому газонасиченої води становила 0,01-0,015 м. Використовуючи принцип подібності можна трансформувати отриманий результат для оцінки підйому води в повномасштабній установці. У цьому разі, за умови повної дегазації води, яка спостерігається в експерименті, отримаємо таку величину її підйому в трубі - 10-15 м. Це значення кількісно відповідає результату чисельного моделювання.

Таким чином, у модельному експерименті показано можливість ліфтування газонасиченої води, що є обнадійливим фактом у вирішенні проблеми енергетично вигідного способу вилучення сірководневої води Чорного моря.