CS254168B1 - Sposob úpravy geotermálnych vód - Google Patents

Abstract

Sposob úpravy geotermálnych vod prídavkom sústavy látok pozitivně ovplyvňujúcich a zamedzujúcich inkrustácii ťažobných a rozvodných zariadení usadenými minerálnymi látkami, pričom sa zvyšuje inhibičný účinok z hladiska časového posobenia i célkového efektu inkrustačnej zábrany. Pri tomto spósobe sa do geotermálnej vody vpravuje roztok pozostávajúci z 4 až 10 % hmot. alkylamínopolyetoxyaméru s 8 až 22 atómami uhlíka v alkyle a primernou dlžkou polyetoxamérového reťazca v rozmedzí 5 až 25 základnej jednotky a 45 až 61 % hmot. etoxpropoxamérov obecného vzorca XO(EO)n(PO)m—H, kde X je vodík alebo alkylskupina so 4 až 15 uhlíkovými atómami, pričom poměr n:m je 1,2 až 1,5:1 a z 35 až 45 % hmot. alespoň jedného poiyfosforečnanu s tromi až šiesti atómami fosforu, v celkovom množstve 1 až 20 mg/1 geotermálnej vody

Description

254168 3

Vynález rieši úpravu geotermálnych vodprídavkom sústavy láťok pozitivně ovplyv-ňujúcich a zamedzujúcich inkrustácii ťa-žobných a rozvodných zariadení usadenýmiminerálnymi látkami, pričom podstatné sazvyšuje inhibičný účinok z hladiska časo-vého posobenia i celkového efektu inkrus-tačnej zábrany.

Geotermálne vody nadobúdajú na svojomnárodohospodárskom i zdravotnom význa-me, a preto sa ich ťažbe a využitiu venuječoraz vačšia pozornost. Ťažba a využívaniegeotermálnych vod je spojená so změnamirovnovah v chemizme rozpuštěných mine-rálnych látok. V geotermálnej vodě sú pří-tomné ióny Ca2+ a HCO3“ v zvýšenom množ-stve, a preto prebieha zvratná reakcia:

Ca?+ + 2 HCO3- CaCO3 + CO2 + H2O - Dynamická rovnováha je vplyvom dekom-presie a odplynenia uvolněného CO2 posu-nutá výrazné,doprava. Vznik a vypadávanieCaCO3 sa zvyšuje s rastúcim zahušťovánímminerálneho obsahu a stupňom presýtenia.Trvale sa prejavuje tendencia k ustalova-niu vápenato- uhličitanovéj rovnováhy a aksa překročí súčin rozpustnosti CaCO3, tvo-riaci sa inkrust alebo zrazenina odčerpáváióny Ca2h z roztoku.

Systém rovnovážných stavov geotermál-nych vod je velmi zložitý a komplikovanýtlakom, teplotou, rozpuštěným kysličníkomuhličitým, prítomnosťou hydrouhličitanovalkalických kovov a kovov alkalických ze-min. Nemalú úlohu zohrávajú v tomto sy-stéme aj rozpuštěné plyny, hlavně metán,kysličník uhličitý a ojedinele aj sirovodík.Z aniónov prevládajú chloridy, ktoré sú do-prevádzané bromidmi, jodidmi, síranmi akyselinou křemičitou. Porušením čo len jed-néhO' ukazovatela alebo fyziálnych hodnótsystému dochádza k jeho presýteniu a nad-mernej vápenato-uhličitanovej inkrustácii,ktorá pósobí na zarastanie rozvodných a vý-měníkových potrubí tak, že v priebehu nie-kolkých hodin sa vytvára hrúbka inkrustu vcentimetroch a behom niekolkých dní sapriemer potrubí zmenší natolko, že rých-losť prúdenia v inkrustovanej trubke sazvýši a tým nedojde k jej totálnemu upcha-tiu.

Inkrusty v potrubiach zamedzujú přenosutepla cez steny trubiek, tvoria tepelno-izo-lačnú vrstvu, čím sa ďalej znižuje využitel-nost tepla z geotermálnych vod.

Na odstránenie uvedených nedostatkov sanavrhlo vlacero riešení. Tak například čs.AO č. 188 605 uvádza, že geotermálna vodasa zmiešava s vodou o 10 °C chladnejšiou,sýtenou oxidom uhličitým na udržanie che-mickej rovnováhy medzi rozpuštěnými plyn-mi s obsahom minerálnych látok.

Podlá čs. AO 236 299 sa před uvolněnímrozpuštěných plynov vstrekuje do geoter-málnej vody roztok inhibítorov na báze poly-fosforečnanov v množstve 1 až 30 g. m~3.

Iný postup uvádza K. Rybický v Zborníkuz konferencie o využívaní geotermálnychvód v polnohospodárstve SSR, SVTS Brati-slava, november 1977. Podlá tohto postupusa zabezpečuje stabilizácia rovnovážnéhostaťu v chemizme rozpuštěných minerál-nych látok po dekompresii v stabilizačnejnádrži velkého obsahu, v ktorej dochádzak vypadávaniu krystalického uhličitanu vá-penatého vačšinou vo formě kalov tak, ževo vykurovacom systéme už nedochádza kďalšej tvorbě inkrustov.

Tento postup nerieši problémy inkrustá-cie na ťažobnom zariadení nad bodom evá-zie plynov až po stabilizačnú nádrž.

Podlá čs. AO 236 405 sa ako inhibitoraplikuje systém pozostávajúci z hydrogén-fosforečnanu alkalických kovov a difosfo-rečnanov, připadne kombináciou s hexame-tafosfátov alkalických kovov.

Autoři USA patentu č. 3 633 672 používajúorganofosforečné typy inhibítorov. USA patent č. 4 782 469 uvádza pre za-bránenie tvorby inkrustácie gypsu prídavokčinidiel k absorbentu.

Pri USA patente č. 4 357 248 sa inhibičnýúčinok zakladá na použití dusík obsahujú-cich fosfonátov.

Autorské osvedčenie ZSSR č. 842 054 u-pravuje poměr Ca2+ : P2O5 na hodnotu 0,07až 0,23.

Ako je zřejmé z uvedeného, niektoré sy-stémy sa nezakladajú na komerčně dostup-ných látkách, kým u systémov s fosforeč-nanmi nie je zabezpečený inhibičný účinokv dostatočnom časovom úseku a ani v po-čiatočnom stádiu.

Dalším známým sposobom úpravy vod prezabránenie inkrustácii je magnetická úpra-va.

Podlá „Corosion Prevention and Control“29 (4], 15—18 (1982) dala by sa magne-tická úprava označit za proces, ktorý sa roz-šířil pod názvom Hydrodinamic Fluid Treat-ment v mnohých odboroch od doby pozna-nia tohoto javu v roku 1968.

Princip magnetickej úpravy vody je jed-noduchý. Voda obsahujúca rozpuštěné lát-ky udržované v roztoku plynom majúcesklon vytvárať hutné a tvrdé usadzeniny zatepla, prepúšťa sa poměrně silným magne-itckým polom, vytvořeným v úzkej štrbinepermanentným magnetom alebo elektromag-netom. Rozpuštěné látky v takto upravenejvodě sa nevylúčia ako tvrdé inkrusty, aleako vločky alebo kal, ktorý prúdiaca kva-palina vynesie zo zariadenia. Magnetická ú-prava geotermálnych vód nedosiahla prie-myselného využitia. Ťažkosti robia magnetypre vysoké objemy ťaženej geotermálnej vo-dy. Keďže sa ťažia geotermálne vody 80 až95 °C teplé, je magnetizácia málo účinná.

Podlá tohto vynálezu úpravy geotermál-nych vód prídavkom látok zamedzujúcichinkrustácii přítomných minerálnych látokna báze povrchovo aktívnych látok a póly- 254168 5

O fosforečnanov sa uskutečňuje tak, že sa dogeotermálnej vody vpravuje, pod eváznouhlbkou vodný roztok systému pozostávajú-ceho z 4 až 10 % hmot. alkyl-amínopolyeto-xamátu s 8 až 22 atómami uhlíka v alkylea priemernou dížkou polyetoxamérového re-ťazca v rozmedzí 5 až 25 základnéj jednot-ky a 45 až 61 % hmot. etoxpropoxamérovobecného vzorca

XO(EO)n(PO)m—H kde EO je etylénoxid, PO propylénoxid, X jeH alebo alkylskupina so 4 až 15 C atómami,pričom poměr n:m je 1,2 až 1,5:1 a z 35až 45 % hmot. aspoň jedného polyfosforeč-nanu s tromi až šiestimi atómami fosforuv celkovom množstve 1 až 20 mg/1 geoter-málnej vody.

Medzi hlavně přednosti postupu podlá vy-nálezu je potřebné uviesť vysokú technickúúčinnost, dobrý a plynulý spósob dávkova-nia, komerčná dostupnost komponentov sy-stému, ich ekonomická nenáročnost a pripoužitých koncentráciách aj hygienická ne-závadnost.

Použitý systém sa dávkuje do geotermál-nych vod, vo formě vodného roztoku, pri-čom je účelné používat nižšie koncentrácie,ktoré umožňujú precíznejšie a plynulé dáv-kovanie malých množstiev. Z tohoto hladis-ka je účelné používat koncentrácie 0,5 až5 % hmot.

Systém sa spravidla vpravuje do geoter-málnych vod ešte v ťažobnom úseku, naj-častejšie v oblasti evázie, avšak systém mož-no použit aj pre aplikáciu do rozvodov geo-termálnych vod. Navrhnutý systém sa uká-zal aj pri skúškach korozívnosti ako dobrý,pričom korozně skúšky preukázali, že ko-róznosť nepřesahuje na ocelových materiá-loch hodnotu úbytku hrůbky 0,1 mm/rok. Příklad 1

Do vrtu geotermálnej vody v híbke 100 mv eváznej oblasti dávkujeme 3%-ný vodnýroztok v množstve 1 mg/1, připravený z 5.5 % hmot. dodecylamínopolyetoxyamérus 10 mól. etylénoxidu, 55 % hmot. etoxpro-poxaméru, v. ktorom poměr naviazanéhoetylénoxidu k propylénoxidu je 1,2:1 a. z 39.5 % hmot. hexametafosforečnanu sodné-ho.

Tažená geotermálna voda má teplotu 90stupňov C . a obsah minerálnych látok5 300 mg . I-1. Na ťažobnom zariadení ako ajv rozvodných potrubiach nevznikol inkrustani po 60 dňoch. Na vnútornom povrchu saneprejavlli známky zvýšenej korózie.Příklad 2

Do vrtu geotermálnej vody v híbke 150 m v eváznej oblasti vpravujeme 1,5%-ný vod-ný roztok v množstve 4 mg/1, připravený z 6,5 % hmot. zmesi hexadecylaminopolyetox-améru s 15 mol. etylénoxidu a oktadecyl-amínopolyetoxaméru v molárnom pomere1 : 1, 58 % hmot. etoxpropoxaméru, v kto-rom poměr naviazaného etylénoxidu k pro-plánoxidu je 1,5:1 a z 35,5 % hmot. zmesitripolyfosfátu a hexametafosforečnanu sod-ného v hmotnostnom pomere 1 : 5. Geoíer-málna voda bola zhodná ako v příklade 1.Na ťažobnom zariadení nevznikol inkrustani po 150 dňoch a neprejavili sa známkykorózie. Příklad 3

Do geotermálnej vody v híbke 180 m veváznej oblasti vpravujeme 2%-ný vodnýroztok v množstve 18 mg/1 geotermálnej vo-dy, připravený z 8 % hmot. oktadecylamíno-polyetoxaméru s 20 mólmi etylénoxidu, 47 %hmot, etoxpropoxaméru, v ktorom je poměrnaviazaného etylénoxidu k propylénoxidu1,33 : 1 a zo 45 % hmot. hexametafosforeč-nanu sodného. Geoiermálna voda bola zhod-ná ako v příklade 1. Na ťažobnom zariadenínevznikol inkrust ani po 180 dňoch a ne-prejavili sa známky zvýšenej korózie. Příklad 4

Do vrtu geotermálnej vody v híbke 80 mdávkujeme 2%-ný roztok v množstve 20 mg//1, připravený zo 6 % hmot. hexadecylamíno-polyetoxaméru a 56 % hmot. etoxamérus naviazaným etylénoxidom a propylénoxi-dom v pomere 1,5 : 1 a z 38 % hmot. hexa-metafosforečnanu sodného. Na ťažobnom za-riadení vznikol inkrust, ktorý bol vyplavo-vaný termálnou vodou vo formě zákalu. Příklad 5

Inhibitory sa použijú ako v příklade 4,ale vpravujú sa ho hlbky 90 m. Po 6 dňochsa prejavil zákal o obsahu 200 mg. 1_1. Příklad 6

Postupuje sa ako v příklade 4, ale inhi-bitor sa vpravuje do híbky 110 m. Ani po120 dňoch sa neobjavil inkrust. Příklad 7

Do vrtu geotermálnej vody v híbke 140 mdávkujeme 2,5-%ný roztok v množstve12 mg/1 připravený zo 7 % hmot. okíade-cylamínopolyetoxaméru s 15 mól. etylénoxi-du a z 48 % hmot. etoxpropoxaméru, v kto-rom poměr naviazaného etylénoxidu k pro-pylénoxidu je 1,2 : 1 a zo 40 % hmot. tri-polyfosforečnanu na ťažobnom zariadení ne-vznikol inkrust ani po 105 dňoch.

Claims (1)

1. 7 8 Příklad 8 Do vrtu geotermálnej vody v híbke 160 mvpravujeme 2%-ný roztok v množstvo10 mg/1 připravený zo 7,5 % hmot. oktade-cylamínopolyetoxaméru s 22 mólmi etylén-oxidu v molekule a z 46 % hmot. etoxpro-poxaméru v mól. pomere etylénoxid : pro-pylénoxid 1,3 : 1 a z 38 % hmot. štvorfos-forečnanu sodného s hexametafosforečna-nom sodným v mól. pomere 1 : 3. Na za-riadení nevznikol inkrust ani po 130 dňoch. Příklad 9 Do vrtu geotermálnej vody v híbke 150 mdávkujeme 2,5%-ný roztok v množstve12 mg/1 připravený zo 7 % hmot. oktadecyl-amínopolyetoxyaméru s 15 mól. etylénoxidua z 46 % hmot. butyletoxpropoxaméru, vktorom poměr naviazaného etylénoxidu kpropylénoxidu je 1,2 : 1 a zo 40 % hmot. tripolyfosforečnanu, pričom na ťažobnomzariadení nevznikol inkrust ani po 120dňoch. Příklad 10 Do vrtu geotermálnej vody v híbke 100 mv eváznej oblasti vpravujeme 1,5%-nývodný roztok v množstve 4 mg/1, připravenýz 6,5% hmot. zmesi hexadecylamínopoly-etoxaméru s 15 mól. etylénoxidu a oktade-cylamínopolyetoxaméru v molárnom pomere1 : 1, 56 % hmot. lauryletoxpropoxaméru,v ktorom poměr naviazaného etylénoxiduk propylénoxidu je 1,5 : 1 a z 35 % hmot.k propylénoxidu je 1,5 : 1 a z 35,5 °/o hmot.zmesi tripolyfosforečnanu a hexametofosfo-rečnanu sodného v hmotnostnom pomere1 : 5. Geotermálna voda bola zhodná akov příklade 1. Na ťažobnom zariadení ne-vznikol inkrust ani po 130 dňoch a nepreja-vlii sa známky korózie. P R E D Μ E T Sposob úpravy geotermálnych vod prídav-kom látok zamedzujúcich inkrustácii pří-tomných minerálnych látok na báze povr-chovo aktívnych látok a polyfosforečnanov,vyznačujúci sa tým, že sa do geotermálnejvody vpravuje, pod eváznou híbkou vodnýroztok systému pozostávajúceho z 4 až 10percent hmot. alkylamínopolyetoxaméru s 8až 22 atómami uhlíka v alkyle a priemer-nou dížkou polyetoxamérového retazca vrozmedzí 5 až 25 základnej jednotky a 45až 61 % hmot. etoxpropoxamérov obecněli ovzorca VYNÁLEZU XÓ(EO)n(PO)m—H kde EC) je etylénoxid, PO propylénoxid, X je Halebo alkylskupina so 4 až 15 C atómami,pričom poměr n: m je 1,2 až 1,5 : 1 a z 35až 45 % hmot. aspoň jedného polyfosforeč-nanii s tromi až šiestimi atómomi fosforuv cslkovom množstve 1 až 20 mg/1 geoter-málnej vody. Severografia, n. p. závod 7, Most Cena 2,40 Kčs