IT9047871A1 - Apparecchio e metodo per il trattamento di acqua salmastra di origine geotermica. - Google Patents
Apparecchio e metodo per il trattamento di acqua salmastra di origine geotermica.Info
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Description
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un apparecchio e ad un metodo perfezionati per l'estrazione di ener già dall'acqua salmastra di origine geotermica a pres sionl e temperature elevate.
Nel brevetto statunitense 4.534.174 sono descritti un apparecchio e un metodo per trattare acqua salmastra di origine geotermica in modo da estrarre il contenu to energetico dall'acqua salmastra per utilizzarlo per l'esecuzione di lavoro utile.
Nel brevetto è descritto un metodo in cui acqua salma stra proveniente da un pozzo geotermico viene pre-vaporizzata a "flash" per separare le frazioni in fase liquida e in fase vapore dell'acqua salmastra,la fra zlone in fase vapore comprendendo vapore acqueo e gas non condensabili.Tale frazione viene inviata ad un ribollitore a contatto diretto in cui il vapore acqueo 5 utilizzato per riscaldare un condensato relativamente freddo che scorre attraverso il ribollitore e i gas non condensabili vengono raffreddati e separati dal vapore acqueo.
I condensati riscaldati che escono dal ribollitore a contatto diretto possono essere vaporizzati in un prl mo separatore a "flash” per ottenere vapore acqueo per azionare una turbina ad altapressione.I condensa ti provenienti dal primo separatore vengono Inviati ad un secondo separatore a "flash" per ottenere vapo re acqueo per azionare una turbina a bassa pressione. Poi il condensato proveniente dal secondo separatore viene riportato indietro al ribollitore a contatto di retto in modo da avere un sistema sostanzialmente chiuso.
Si è trovato che il sistema pud essere reso pili effl olente trattando ulteriormente il condensato uscente dal primo separatore.La presente invenzione si baea, percid,su questo concetto.
La presente invenzione si riferisce ad un apparecchio e ad un metodo per estrarre energia dall'acqua salma etra di origine geotermica,in cui l apparecchio,che ha una struttura simile a quella del brevetto statu nitense 4.534.174,invia una parte del condensato prò veniente dal primo separatore a "flash" ad un'entrata del ribollitore a contatto diretto per utilizzare con maggiore efficacia il contenuto energetico del condensato che passa dal primo al secondo separatore a "flash".In questo modo l'impianto della presente invenzione viene reso più efficiente di quello del bre vetto 4.534.174,per cui si pud ottenere una maggiore quantità di energia con un flusso minimo d'acqua salmastra attraverso 1'impianto.Lo scopo principale del la presente invenzione é di realizzare un apparecchio e un metodo perfezionati per trattare acqua salmastra di origine geotermica,in cui il condensato provenien te da un ribollitore a contatto diretto viene inviato successivamente attraverso una coppia di separatori a "flash" per estrarre vapore acqueo puro dal conden sato e in cui una parte del condensato che passa dal primo al secondo separatore a "flash" viene inviata al ribollltore a contatto diretto per rendere l'impian to più efficiente e per utilizzare lo stesso per prò durre vapore acqueo puro per l'azionamento di apparecchi generatori di lavoro,come turbine e simili. Altri scopi della presente invenzione risulteranno evidenti man mano che la descrizione procede,con riferimento all'unica figura, che mostra uno schema a blocchi dell’apparecchio secondo l’invenzione.
L’apparecchio per il recupero di energia della presen te invenzione è indicato nel complesso col numero di riferimento 10 e comprende un ribollitone a contatto diretto 12 avente una prima entrata 14 per ricevere vapore proveniente dall'uscita 15 di un separatore a <,,>flash l6,la cui entrata 17 è collegata da un tubo 18 all’uscita 19 di un pozzo geotermico 20.11 separa tore 16 ha una seconda uscita 21 collegata da un tubo 23 ad altre attrezzature (non rappresentate) per un ulteriore trattamento della frazione liquida della acqua salmastra uscente dal separatore a "flash” 16. Il ribollitore a contatto diretto 12 ha un’uscita in feriore 22 collegata da un tubo 23 ad un'entrata 24 di un primo separatore a "flash" 26.11 vapore prodot to nel primo separatore 26 viene inviato fuori dal separatore stesso, attraverso un primo tubo d’uscita 28 e un tubo 30,ad un apparecchio generatore di lavo ro,per esempio una turbina ad alta pressione.
Una seconda uscita 32 del primo separatore a "flash" 26 è collegato da un tubo 34 ad un'entrata 36 di un secondo separatore a "flash" 38 avente una prima usci ta 40 collegata da un tubo 42 ad un secondo apparecchio generatore di lavoro,per esemplo una turbina a bassa pressione.Una parte del fluido che passa per il tubo 3*1 è inviato,attraverso un tubo 37,ad una prima entra ta superiore 39 del ribollitore 12.Si può usare una pompa per inviare una parte del fluido che passa attraverso il tubo 34,attraverso il tubo 37,all'entrata 39 del ribollitore 12. ;Il separatore a "flash" 38 ha una seconda entrata 44 per permettere l’aggiunta di acqua di reintegro allo impianto. Esso ha anche una seconda uscita 46 collegata da un tubo 48 ad una pompa 50,per inviare il condensato,attraverso un tubo 52,ad una seconda entra ta superiore 54 del ribollitore a contatto diretto 12 Una terza uscita 56 del separatore a "flash" 38 è collegata a un tubo 58 per consentire lo spurgo di cloruri e di altro materiale di trascinamento proveniente dal separatore a "flash" 38. ;Il ribollitone 12 ha una seconda uscita 60 alla sua estremità superiore.L'uscita 60 é collegata ad un tu bo 62 per inviare i gas ad alta pressione non conden sabili fuori dall’impianto nell'atmosfera o ad un 0£ portuno collettore per il recupero di energia median te espansione di gas o mediante eiettori.I gas non condensabili possono essere inviati a un impianto per il recupero di sostanze chimiche o di minerali,o po£ sono essere eliminati immettendoli nell'acqua salmastra di origine geotermica. ;Volendo, si possono immettere nell'impianto additivi chimici. Per esempio,essi possono essere immessi nel tubo 52 da un tubo 54 oppure in altri punti. ;Nel funzionamento, acqua salmastra calda di origine geotermica viene immessa nel separatore a "flash” 16 e fatta vaporizzare,la frazione liquida uscendo dal separatore attraverso l'uscita 21 nel tubo 22 e la frazione in fase vapore essendo diretta fuori dal se paratore a "flash" 16.attraverso l'uscita 15,al ribojl litore a contatto diretto 12.Non appena la frazione in fase vapore proveniente dal separatore 16 esce dall'alto e va nel ribollitore a contatto diretto 12, il vapore acqueo entra in contatto col condensato che scorre verso il basso in controcorrente rispetto alla frazione in fase vapore che va verso l'alto.IL vapore acqueo si condensa mentre riscalda il condensato. ;Anche il calore dei gas non condensabili viene traefe rito al condensato. ;I gas non condensabili escono dal ribollitore a contatto diretto 12 ad una temperatura inferiore a quel, la a cui la frazione in fase vapore entra nel ribolli tore stesso. Tipicamenie, la temperatura del gas non condensabili .quando essi lasciano il ribollltore 12 attraverso l'uscita 60,è all'incirca uguale a quella del condensato entrante.Cosi, il vapore acqueo e i gas non condensabili sono separati l'uno dagli altri nel ribollitore a contatto diretto e il vapore acqueo riscalda il condensato ad una temperatura relativamen te alta,per cui esso vaporizza quando si espande nel separatore a flash 26. ;Il condensato riscaldato eece dal ribollitore 12 attraverso il tubo 23 ed entra nel separatore a "flash" 26.Nel separatore 26 il condensato vaporizza in modo da formare vapore acqueo pulito che esce dall'uscita 28 e,attraverso il tubo 30,va al primo apparecchio generatore di lavoro,per esempio una turbina ad alta pressione.il condensato riscaldato lascia il separatore a "flash" 26 attraverso la sua uscita 32 e una parte di esso va attraverso il tubo 34,all'entrata 36 del separatore a "flash" 38 e il resto esce dal tubo 34 e,attraverso il tubo 37,arriva all'entrata 39 del ribollitore 12. ;Nel separatore a "flash" 38 il condensato vaporizza ancora una volta producendo vapore acqueo pulito che viene fatto uscire dal separatore 38 attraverso la sua uscita 40 e va,attraverso il tubo 42,ad un secon do apparecchio generatore di lavoro,per esemplo una turbina a bassa presBlone.il condensato che si trova nel separatore a "flash” 38 viene pompato indietro,ajt traverso 11 tubo 52,all'entrata 54 del ribollitore a contatto diretto 12 tramite la pompa 50.1 materiali di spurgo sono fatti uscire dal separatore 38 attraverso la sua uscita 56. ;Il vapore che entra nel ribollltore a contatto diret to 12 è surriscaldato.il ribollitore 12 pud essere una colonna a piatti o a riempimento.il calore di condensazione del vapore acqueo che si trova nel ribollitore 12,nel sensibile raffreddamento dei gas non condensabili, riscalda il condensato che entra nel ri bollitore 12 attraverso le entrate 39 e 54. ;Per il processo a contatto diretto pud essere usata acqua pura o acqua salmastra di origine geotermica. ;Per ridurre la solubilità in un liquido del C02 si possono usare altre soluzioni,per esempio soluzioni NaCl. Volendo, si pud usare un unico separatore a "flash", per esempio il separatore 26,eliminando il separatore 28.per concentrazioni estremamente alte di C02 nella acqua salmastra (circa il 4% in peso),il liquido cal do pud essere sottoposto ad una pre-vaporizzazione a "flash" per rimuovere il C02 prima di far vaporizzare 11 condensato per la produzione di vapore acqueo.Cid potrebbe verificarsi tra l'uscita 22 del ribollitore 12 e l'entrata 24 del separatore a "flash" 26.Se necessarlo,si possono aggiungere prodotti chimici,attraverso il tubo 54 o il tubo 52,per controllare gli effetti sull'ambiente e sulla corrosione. ;In condizioni tipiche di processo,la temperatura e la pressione,usando il condensato nel ribollitore, hanno i valori indicati nella figura.In un caso parti colare si è trovato che l'acqua salmastra di origine geotermica uscente dal pozzo 20 aveva una portata di 3.171.806 lbs/hr (1.427.313 kg/hr) d'acqua e 68.273 lbs/hr (30.723 kg/hr) di anidride carbonica. ;Ne risultava che nel ribollitore a contatto diretto, all'entrata 14,entravano circa 300.529 lbs/hr (135.238 kg/hr) d'acqua e 67.401 lbs/hr (30.330 kg/hr) di anidride carbonica.il resto dell'acqua e dell'ani dride carbonica uscivano dalla colonna di assorbimen to 16 attraverso il tubo 21 e conteneva circa 2,87 x 10<6 >lbs/hr (1,29 kg/hr) d'acqua e 888 lbs/hr ;(400 kg/hr) di anidride carbonica.All'uscita 28 del primo separatore a "flash" 26,11 vapore era equivalen te a 198.779 lbs/hr (89*451 kg/hr) d'acqua e a
4.165 lbs/hr (1.874 kg/hr) di anidride carbonica.
All'uscita 40 del separatore a "flash" 38,il vapore era equivalente a 98.778 lbs/hr (44.450 kg/hr) d'acqua e a 28 lbs/hr (13 kg/hr) di anidride carbonica.La parte di condensato entrante nel ribollitore a contatto diretto 12 attraverso il tubo 37 e l'entrata 39 era di circa d'acqua e 71 lbs/hr (32 kg/hr) di anidride carbonica.il condensato passante attraverso il tubo 52 e l'entrata 54 del ribollitore a contatto diretto 12 era circa d’acqua e 0,2 lbs/hr (0,09 kg/hr) di anidride carbonica.
Claims (1)
- RIVENDICAZIONI 1.Apparecchio per il trattamento di acqua salmastra di origine geotermica atta ad essere vaporizzata a "flash” in modo da formare una frazione in fase vapore contenente vapore acqueo ed un gas non condensabile caratterizzato dal fatto che comprende un ribollitore a contatto diretto; mezzi accoppiati al ribollitore per immettere nel ri bollitore la frazione in fase vapore dell'acqua salma etra di origine geotermica vaporizzata a "flash"; un primo separatore a "flash"; mezzi che accoppiano il ribollitore al primo separatore a "flash" per consentire il passaggio nel primo separatore a "flash" di un condensato riscaldato proveniente dal ribollitore,per cui il condensato proveniente dal ribollitore vaporizza nel primo separatore a "flash" in modo da produrre vapore acqueo pulito che pud essere usato per azionare un primo apparecchio generatore di lavoro; un secondo separatore a "flash"; un primo tubo per accoppiare il primo separatore a "flash" col secondo separatore a "flash" per far si che il secondo separatore a "flash" riceva condensat dal primo separatore a "flash",per cui il condensato vaporizzato in un secondo separatore pud essere trasformato in vapore acqueo puro da utilizzare per far funzionare un secondo dispositivo generatore di lavo essendo previsto un secondo tubo accoppiato al primo tubo per inviare una parte del condensato dal primo separatore al ribollitore; e mezzi per accoppiare il secondo separatore a "flash" al ribollitore per inviare condensato dal secondo se paratore al ribollitore. 2.Apparecchio secondo la rivendicazione l.caratteriz^ zato dal fatto che comprende mezzi che definiscono un separatore a "flash" avente un*entrata,atta ad es sere accoppiata ad una sorgente di acqua salmastra d origine geotermica, ed un'uscita,e mezzi che accoppia no l'uscita del separatore al ribollitore per immett re in esso acqua salmastra vaporizzata a "flash". 3.Apparecchio secondo la rivendicazione 1,caratteri^ zato dal fatto che il ribollitore ha una prima uscit per la rimozione di gas non condensabili ed una seco da uscita per la rimozione di condensati riscaldati, la seconda uscita essendo inferiore alla prima ed ajs coppiata al primo separatore a "flash". 4.Apparecchio secondo la rivendicazione 1,caratteri^ zato dal fatto che il ribollitore ha una prima entra ta vicino alla sua estremità inferiore per ricevere vapore acqueo geotermico vaporizzato a "flash",una coppia di seconde entrate vicino all'estremità superiore del ribollltore per ricevere condensati,una pri ma uscita vicino alla sua estremità superiore per espellere un gas non condensabile ed una seconda usci ta vicino alla sua estremità inferiore per inviare condensati riscaldati al primo separatore a "flash". 5.Apparecchio secondo la rivendicazione 1,caratteri^ zato dal fatto che sono previsti mezzi per inviare acqua di reintegro in uno dei separatori a "flash". 6 .Apparecchio secondo la rivendicazione l,caratteriz zato dal fatto che il secondo separatore a "flash" comprende mezzi per espellere materiali di spurgo. 7.Apparecchio secondo la rivendicazione 1,caratteri^ zato dal fatto che il ribollitore comprende piatti perforati e campanelle per consentire un contatto in controcorrente tra condensati e la frazione in fase vapore. 8.Metodo per trattare acqua salmastra di origine geotermica atta ad eseere vaporizzata a "flash” per formare una frazione In fase vapore ed un gas non con densabile,caratterizzato dalle seguenti operazioni: far vaporizzare a "flash" acqua salmastra in una pri ma zona; portare la frazione in fase vapore dell'acqua salmastra vaporizzata a "flash" in una seconda zona e,con uno scambio di calore in controcorrente,ad un fluido per separare il vapore acqueo dal gas non condensa le e per riscaldare il fluido; far vaporizzare a "flash" il fluido riscaldato in una terza zona per ottenere vapore acqueo puro nel resto del fluido; inviare una prima parte del resto del fluido alla se conda zona; usare il vapore acqueo proveniente dalla terza zona per azionare un primo dispositivo generatore di lavo ro; inviare una seconda parte del resto del fluido ad una quarta zona; far vaporizzare a "flash" la seconda parte del resto del fluido nella quarta zona; usare il vapore acqueo puro vaporizzato a "flash" nella quarta zona per azionare un secondo dispositivo generatore di lavoro; e inviare 11 resto del fluido dalla quarta alla seconda zona per far si che una seconda parte del fluido pas si attraverso la seconda zona. 9.Metodo secondo la rivendicazione 8,caratterizzato dal fatto che è prevista l'operazione di scaricare il gas non condensabile dopo che esso è stato separato dal vapore acqueo. 10.Metodo secondo la rivendicazione 8,caratterizzato dal fatto che è prevista un'operazione di inserimento di additivi chimici nell'impianto. 11.Metodo secondo la rivendicazione 8,caratterizzato dal fatto che il fluido comprende acqua,condensati, acqua salmastra e materiali organici e inorganici. 12.Metodo secondo la rivendicazione 8,caratterizzato dal fatto che -il fluido comprende un solido in un 11 quido
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