JP2004057842A - 地熱熱水の処理方法及び地熱熱水の処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ユーティリティコストが低く、Ｈ２Ｓが環境中に再放出されるおそれのない地熱熱水の処理方法及び地熱熱水の処理装置を提供する。
【解決手段】硫化水素選択性吸着剤が充填された吸着塔の前方より、硫化水素を含有する二酸化炭素を主成分とする不凝結ガスを相対的高圧で供給し、当該吸着塔後方より残ガスを放出する吸着工程と、吸着工程終了後の吸着塔を相対的に低圧に導き、かつ、吸着塔後方から上記の残ガスを向流にパージして吸着塔前方から減容濃縮した硫化水素を回収する脱着工程と、脱着工程から回収された濃縮硫化水素を含有する不凝結ガスを地熱熱水に吸収させて地熱熱水のｐＨを７以下にする吸収工程と、前記吸収工程で未吸収の硫化水素を前記吸着塔の前方に導いて前記不凝結ガスに混合する回収工程とを少なくとも具備してなることを特徴とする地熱熱水の処理方法を採用する。
【選択図】 なし
【解決手段】硫化水素選択性吸着剤が充填された吸着塔の前方より、硫化水素を含有する二酸化炭素を主成分とする不凝結ガスを相対的高圧で供給し、当該吸着塔後方より残ガスを放出する吸着工程と、吸着工程終了後の吸着塔を相対的に低圧に導き、かつ、吸着塔後方から上記の残ガスを向流にパージして吸着塔前方から減容濃縮した硫化水素を回収する脱着工程と、脱着工程から回収された濃縮硫化水素を含有する不凝結ガスを地熱熱水に吸収させて地熱熱水のｐＨを７以下にする吸収工程と、前記吸収工程で未吸収の硫化水素を前記吸着塔の前方に導いて前記不凝結ガスに混合する回収工程とを少なくとも具備してなることを特徴とする地熱熱水の処理方法を採用する。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地熱発電プラント等から排出される地熱熱水を地下に還元する際に、硫化水素を含有する二酸化炭素を主成分とした不凝結ガスを利用して地下の透水層でのシリカの析出を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、地熱発電プラント等の動力源として、地熱井から噴出する地熱流体を汽水分離して得られた蒸気が用いられている。使用済みの蒸気には、水蒸気の他に二酸化炭素、硫化水素（Ｈ２Ｓ）等の不凝結ガスが含まれている。Ｈ２Ｓは有毒性が高いため、プラント外に漏出させることなく適正に処理することが求められている。
【０００３】
そこで最近では、エタノールアミン溶液にＨ２Ｓを含む不凝結ガスを相対的低温で接触させてエタノールアミン溶液にＨ２Ｓを吸収させた後、エタノールアミン溶液を相対的高温に導いてＨ２Ｓを濃縮して回収する液相吸収法が一般的になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし従来の液相吸収法は湿式法であるため、エタノールアミン溶液の系外への離散、エタノールアミン溶液の劣化に対する補充、周辺機器部材の腐食等の問題が発生し、ユーティリティコストが高くなるという問題があった。
【０００５】
そのため、従来の別の方法として、使用済みの蒸気中のＨ２Ｓを酸化してＳＯ３とし、更にこのＳＯ３を水に接触させて硫酸（Ｈ２ＳＯ４）とし、この硫酸を、地熱流体の汽水分離の際に得られた地熱熱水に添加し、当該地熱熱水を地下に還元する方法が知られている。この方法によれば、Ｈ２Ｓを環境中に放出させることなく硫酸の形態で地下に還元することが可能であるとともに、硫酸の添加により地熱熱水のｐＨを７以下にして地熱熱水に含まれるシリカの析出を抑制し、地下透水層の透水性の劣化防止が可能となる。
しかしこの方法では、Ｈ２Ｓを硫酸にする工程が煩雑になり、ユーティリティコストが高くなるという問題があった。
【０００６】
更に、Ｈ２Ｓを含む不凝結ガスを高圧で地熱熱水とともに地下に還元する方法も知られている。
しかし、この方法では、Ｈ２Ｓを含む不凝結ガスを高圧まで圧縮する必要があり、ユーティリティコストが高くなるという問題が依然として存在していた。
また、高圧で還元したＨ２Ｓの一部が地下で分離し、環境中に再放出されるおそれもあった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ユーティリティコストが低く、Ｈ２Ｓが環境中に再放出されるおそれのない地熱熱水の処理方法及び地熱熱水の処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の地熱熱水の処理方法は、硫化水素選択性吸着剤が充填された吸着塔の前方より、硫化水素を含有する二酸化炭素を主成分とする不凝結ガスを相対的高圧で供給し、当該吸着塔後方より残ガスを放出する吸着工程と、吸着工程終了後の吸着塔を相対的に低圧に導き、かつ、吸着塔後方から上記の残ガスを向流にパージして吸着塔前方から減容濃縮した硫化水素を回収する脱着工程と、脱着工程から回収された濃縮硫化水素を含有する不凝結ガスを地熱熱水に吸収させて地熱熱水のｐＨを７以下にする吸収工程と、前記吸収工程で未吸収の硫化水素を前記吸着塔の前方に導いて前記不凝結ガスに混合する回収工程とを少なくとも具備してなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の地熱熱水の処理方法によれば、吸収工程で未吸収の硫化水素を、回収工程により吸着工程及び脱着工程に再送するので、系外に排出される硫化水素は吸着工程で吸着塔後方より放出される残ガスに含まれる微量の硫化水素のみとなり、硫化水素の大部分を地熱熱水に吸収させることができる。これにより、本発明の地熱熱水の処理方法を脱硫方法として用いることができる。
また、吸着工程及び脱着工程により減容濃縮した高濃度の硫化水素を地熱熱水に吸収させるため、地熱熱水の単位量当たりに対する硫化水素の吸収量を大きくすることができる。
更に、硫化水素を含む不凝結ガスを地熱熱水に吸収させることで地熱熱水のｐＨを７以下にするので、地熱熱水中に含まれるシリカの析出を防止することができ、流路内でのシリカスケールの発生を防いで流路の詰まりを防止できる。
【００１０】
また本発明の地熱熱水の処理方法は、先に記載の地熱熱水の処理方法であり、前記地熱熱水は、地熱井から噴出する硫化水素を含む地熱流体を汽水分離して得られたものであることを特徴とする。
係る地熱熱水の処理方法によれば、地熱流体を汽水分離して得られた地熱熱水を用いるので、地熱井から噴出する地熱流体のほぼ全部を処理することができる。
【００１１】
また本発明の地熱熱水の処理方法は、先に記載の地熱熱水の処理方法であり、吸収工程後の前記地熱熱水を還元井に送ることを特徴とする。
ｐＨが７以下となった地熱熱水を還元井に送るため、還元井の地下にある透水層でのシリカスケールの発生を防止することができ、透水層の詰まりを防止して還元井の寿命を長くできる。
【００１２】
次に本発明の地熱熱水の処理装置は、硫化水素を含有する不凝結ガスを減容濃縮して硫化水素を回収する濃縮手段と、該濃縮手段により減容濃縮された硫化水素を含む不凝結ガスを地熱熱水に吸収させて地熱熱水のｐＨを７以下にする吸収手段と、前記吸収手段で未吸収の硫化水素を前記濃縮手段の前方に導いて前記不凝結ガスに混合する回収手段とを少なくとも具備してなることを特徴とする。
【００１３】
係る地熱熱水の処理装置によれば、吸収手段で未吸収の硫化水素を、回収手段により濃縮手段の手前に再送するので、系外に排出される硫化水素は 濃縮手段で放出される残ガスに含まれる微量の硫化水素のみとなり、硫化水素の大部分を地熱熱水に吸収させることができる。これにより、本発明の地熱熱水の処理装置を脱硫装置として用いることができる。
また、濃縮手段により減容濃縮した高濃度の硫化水素を地熱熱水に吸収させるため、地熱熱水の単位量当たりに対する硫化水素の吸収量を大きくすることができる。
更に、硫化水素を含む不凝結ガスを地熱熱水に吸収させて地熱熱水のｐＨを７以下にするので、地熱熱水中に含まれるシリカの析出を防止することができ、処理装置の流路内でのシリカスケールの発生を防いで流路の詰まりを防止できる。
また地熱熱水を還元井に送った場合でも、還元井の地下にある透水層でのシリカスケールの発生を防止することができ、透水層の詰まりを防止して還元井の寿命を長くできる。
【００１４】
また本発明の地熱熱水の処理装置は、先に記載の地熱熱水の処理装置であり、前記濃縮手段は、硫化水素選択性吸着剤が充填された２以上の吸着塔と、前記の各吸着塔の前方入口側に接続された加圧ポンプと、前記の各吸着塔の後方に接続された排気口と、１の吸着塔後方から放出された残ガスを他の吸着塔後方に送るバイパス流路と、前記の各吸着塔の前方出口側に接続された減圧ポンプとが少なくとも備えられてなることを特徴とする。
【００１５】
係る地熱熱水の処理装置によれば、硫化水素を含む不凝結ガスを圧力スイング法により減容濃縮することで高濃度の硫化水素を得ることができ、この高濃度の硫化水素を地熱熱水に吸収させることで吸収率を向上させ、地熱熱水の単位量当たりに対する硫化水素の吸収量を大きくすることができる。
【００１６】
また本発明の地熱熱水の処理装置は、先に記載の地熱熱水の処理装置であり、前記吸収手段は、未吸収の硫化水素を排出する排出部を備えた吸収塔と、前記吸収塔の上部に配置されて前記地熱熱水を前記吸収塔に送る熱水ポンプと、前記吸収塔の下部に配置されて前記濃縮手段からの硫化水素を前記吸収塔内に送る送風機とを具備してなり、前記吸収塔内において前記硫化水素を地熱熱水に対して向流接触させるように構成されたことを特徴とする。
【００１７】
係る地熱熱水の処理装置によれば、硫化水素を前記吸収塔内の地熱熱水に対して向流接触させるように構成されているので、硫化水素の吸収量を高くすることができる。
また、濃縮手段により硫化水素が高濃度に濃縮されているので、地熱熱水の単位量に対する硫化水素の吸収量をより高くすることができる。
【００１８】
また本発明の地熱熱水の処理装置は、先に記載の地熱熱水の処理装置であり、前記回収手段は、前記吸収塔の排出部から前記吸着塔の前方の間に接続された流路からなることを特徴とする。
【００１９】
係る地熱熱水の処理装置によれば、前記吸収塔の排出部から前記吸着塔の前方の間に接続された流路が備えられ、吸収手段で未吸収の硫化水素を、上記の流路により濃縮手段手前まで再送するので、系外に排出される硫化水素は 濃縮手段で放出される残ガスに含まれる微量の硫化水素のみとなり、硫化水素の大部分を地熱熱水に吸収させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１に本実施形態の地熱熱水の処理装置の構成を示す。図１に示すように、本実施形態の地熱熱水の処理装置１は、硫化水素を含有する不凝結ガスを減容濃縮して硫化水素を回収する濃縮手段２と、この濃縮手段２により減容濃縮された硫化水素を地熱熱水に吸収させて地熱熱水のｐＨを７以下にする吸収手段３と、吸収手段３で未吸収の硫化水素を濃縮手段２の前方に導いて前記不凝結ガスに混合する回収手段４とを少なくとも具備して構成されている。また、吸収手段３は、地下の還元井に接続されている。
更に、地熱熱水の処理装置１の前方には、地熱発電プラント５が配置されている。
【００２１】
地熱発電プラント５には、地熱井５１から噴出する硫化水素を含む地熱流体を地上に導く流路５２と、流路５２の下流側に接続された汽水分離器５３と、汽水分離器５３で分離された蒸気が導入されて作動するタービン５４と、タービン５４から排出された蒸気を冷却凝縮して水にする凝縮器５５と、汽水分離器５３で蒸気から分離された地熱熱水を吸収手段３に送る流路５６と、凝縮器５５で生じた不凝結ガスを濃縮手段２に送る流路５７とが備えられている。
【００２２】
汽水分離器５３では、地熱井５１から導入された地熱流体を、高温の蒸気と地熱熱水とに分離する。分離された蒸気には、水蒸気の他に、硫化水素、二酸化炭素等の火山性ガスが通常含まれている。
汽水分離器５３で分離された高温の蒸気はタービン５４に送られてタービン５４を作動させた後、比較的低温の蒸気となって排出される。
排出された蒸気は凝縮器５５に送られ、蒸気中の水蒸気が常圧下で冷却水と熱交換されて温水となる。温水はポンプ５３ａを介してクーリングタワー５８に送られ、冷却用の冷却水となる。
タービンから排出された蒸気に含まれる成分のうち、常圧で凝縮されない硫化水素、二酸化炭素等が不凝結ガスとして凝縮器５５から排出され、流路５７を経て濃縮手段２に送られる。
不凝結ガスに含まれる硫化水素の濃度は、通常、数体積％程度である。
【００２３】
濃縮手段２は、いわゆる圧力スイング法が適用可能な濃縮装置２ａであり、図１に示すように、硫化水素選択性吸着剤が充填された２つの吸着塔１１ａ、１１ｂと、各吸着塔１１ａ、１１ｂの前方入口側に接続された加圧ポンプ１２と、各吸着塔１１ａ、１１ｂの後方に接続された排気口１３と、いずれか一方の吸着塔１１ａ（または１１ｂ）の後方から放出された残ガスをいずれか他方の吸着塔１１ｂ（または１１ａ）の後方に送るバイパス流路１４と、各吸着塔１１ａ、１１ｂの前方出口側に接続された減圧ポンプ１５とが少なくとも備えられている。
【００２４】
吸着塔１１ａ、１１ｂには、硫化水素選択性吸着剤が充填されている。硫化水素選択性吸着剤は、例えば、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が１００以上のペンタシルゼオライト、超安定Ｙ型ゼオライト、メソポーラスシリカ等を例示できる。
【００２５】
バイパス流路１４には、バルブ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと流量制御バルブ１４ｅが設けられている。
例えば、吸着塔１１ａから残ガスを排気口１３へ排出する場合はバルブ１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄを「閉」にし、バルブ１４ａを「開」とする。
また吸着塔１１ｂから残ガスを排気口１３へ排出する場合はバルブ１４ａ、１４ｂ及び１４ｄを「閉」にし、バルブ１４ｃを「開」とする。
更に、吸着塔１１ａから残ガスを吸着塔１１ｂに送る場合は、バルブ１４ｂ、１４ｃを「閉」にし、バルブ１４ａ、１４ｄを「開」とし、更に流量制御バルブ１４ｅを調整して残ガスの流量を制御する。
【００２６】
また、各吸着塔１１ａ、１１ｂの前方には、不凝結ガス流入路１６と濃縮ガス流出路１７が接続されている。不凝結ガス流入路１６は吸着塔１１ａ、１１ｂと加圧ポンプ１２とを連結し、濃縮ガス流出路１７は吸着塔１１ａ、１１ｂと減圧ポンプ１５とを連結している。
不凝結ガス流入路１６は吸着塔１１ａ、１１ｂの手前で二手に分岐しており、吸着塔１１ａ側の分岐路にバルブ１６ａが設けられ、吸着塔１１ｂ側の分岐路にはバルブ１６ｂが設けられている。
【００２７】
また、濃縮ガス流出路１７は、各吸着塔１１ａ、１１ｂからそれぞれ延びる枝流路が途中で１つの流路に合流してなるもので、吸着塔１１ａ側の枝流路にバルブ１７ａが設けられ、吸着塔１１ｂ側の枝流路にはバルブ１７ｂが設けられている。
また、濃縮ガス流出路１７の各枝流路が、吸着塔１１ａ、１１ｂの直前で、不凝結ガス流入路１６の各分岐路にそれぞれ連結されている。
更に吸着塔１１ａ、１１ｂは、バイパス流路１８により連結されている。バイパス流路１８の吸着塔１１ａ寄りにバルブ１８ａが設けられ、吸着塔１１ｂ寄りにはバルブ１８ｂが設けられている。
【００２８】
以上の構成により、各バルブ１６ａ〜１８ｂを適宜作動させることで、不凝結ガスをいずれか一方の吸着塔に送ったり、いずれか一方の吸着塔に吸着させた硫化水素を減圧ポンプ１５側に導いたりできるようになっている。
即ち、不凝結ガスを吸着塔１１ａに送る場合はバルブ１６ａのみを「開」とし、不凝結ガスを吸着塔１１ｂに送る場合はバルブ１６ｂのみを「開」とする。
また吸着塔１１ａに不凝結ガスを送りつつ、吸着塔１１ｂに吸着された硫化水素を減圧ポンプ１５で減圧排気する場合は、バルブ１６ａ、１７ｂを「開」とし、バルブ１６ｂ、１８ａ、１８ｂを「閉」とする。
【００２９】
上記の濃縮手段２により、不凝結ガス中の数体積％程度の硫化水素を減容濃縮して、硫化水素濃度を数十体積％まで高めることが可能である。
【００３０】
次に吸収手段３は、排出部３１ａを備えた吸収塔３１と、吸収塔３１の上部に配置されて地熱発電プラントの流路５６から導かれた地熱熱水を吸収塔３１に送る熱水ポンプ３２と、吸収塔３１の下部に配置されて濃縮手段２からの硫化水素を吸収塔３１内に送る送風機３３とから構成されている。
吸収塔３１内では、吸収塔３１に導入された地熱熱水が上部から下部に向けて流れ、硫化水素が吸収塔３１の下部から上部に向けて流れる。このように、高濃度の硫化水素含む不凝結ガスを地熱熱水に対して向流接触させることで、地熱熱水に硫化水素を効率良く吸収させることができる。
また、地熱熱水に未吸収の硫化水素は、吸収塔３１の排気部３１ａから塔外に排出される。
更に、硫化水素を吸収した地熱熱水は、吸収塔３１の下部から排出され、流路３４に導かれて還元井３５に送られる。
【００３１】
回収手段４は、吸収塔３１の排出部３１ａと流路５７を連結する流路４１であり、排気部３１ａから排出された未吸収の硫化水素を含む不凝結ガスを流路５７に送るものである。流路５７を介して送られた硫化水素は不凝結ガスとともに再び濃縮手段２である濃縮装置２ａに送られる。
【００３２】
次に上記の処理装置１による地熱熱水の処理方法について説明する。
まず、地熱井５１から噴出した硫化水素を含む地熱流体を流路５２を介して地上に導き、汽水分離器５３に送る。汽水分離器５３では、地熱流体を高温の蒸気と地熱熱水に分離する。分離された蒸気には、水蒸気の他に、硫化水素、二酸化炭素等の火山性ガスが通常含まれている。この蒸気は、タービン５４に送られてタービン５４を作動させた後、比較的低温の蒸気となって排出される。
排出された蒸気は凝縮器５５に送られ、蒸気中の水蒸気が常圧下で凝縮されて温水となる。またこの蒸気に含まれる成分のうち、常圧で凝縮されない硫化水素、二酸化炭素等が不凝結ガスとして凝縮器５５から排出され、流路５７を経て濃縮手段２に送られる。
不凝結ガスに含まれる硫化水素の濃度は、通常、数体積％程度である。
【００３３】
次に吸着工程として、加圧ポンプ１２を介して不凝結ガスを相対的高圧、例えば１０５〜１５０ｋＰａ程度に加圧して吸着塔１１ａに供給する。吸収塔１１ａ内では、不凝結ガス中の硫化水素が硫化水素選択性吸着剤に選択的に吸着され、吸着されない残ガスが吸着塔１１ａの後方からバルブ１４ａ及び排気口１３を経て系外に放出される。残ガス中の硫化水素濃度は大体１００ｖｏｌｐｐｍ以下程度である。
【００３４】
次に脱着工程として、バルブ１４ａ及びバルブ１４ｂを「閉」とし、バルブ１７ａを「開」にし、更に減圧ポンプ１５を作動させて吸着塔１１ａ内を相対的低圧、例えば１〜１０ｋＰａ程度の減圧にする。
【００３５】
このとき、もう一方の吸着塔１１ｂでは次の吸着工程が進行している。即ち、吸着塔１１ｂにはバルブ１６ｂを介して不凝結ガスが供給され、不凝結ガス中の硫化水素が硫化水素選択性吸着剤に吸着され、吸着塔１１ｂの後方から残ガスがバルブ１４ｃを介して排出されている。この残ガスを、バルブ１４ｃ、流量調整バルブ１４ｅ及びバルブ１４ａを介して吸着塔１１ａの後方から減圧中の吸着塔１１ａ内にパージガスとして導入する。即ち、不凝結ガスの流入方向に対して向流となるようにパージガス（残ガス）を流す。
【００３６】
導入したパージガス（残ガス）には硫化水素が殆ど含まれていないので、吸着塔１１ａ内に吸着された硫化水素のほぼ全量がパージガスに移行して減容濃縮され、濃縮ガスが塔外に排出される。減容濃縮された硫化水素は、減圧ポンプ１５を経て送風機３３に送られる。
濃縮ガス中の硫化水素濃度は十数体積％〜数十体積％になる。従って、本実施形態の濃縮装置によって硫化水素を数十倍に濃縮することができる。
【００３７】
次に吸収工程では、送風機３３を介して濃縮ガス（硫化水素）を吸収塔３１の下部から供給し、同時に地熱発電プラント５から排出された地熱熱水を熱水ポンプ３２を介して吸収塔３１の上部から供給する。
これにより、硫化水素が地熱熱水に対して向流に流れ、硫化水素が地熱熱水に吸収される。濃縮手段２によって硫化水素が十数体積％〜数十体積％に減容濃縮されているので、高い吸収効率で地熱熱水に吸収させることができる。即ち、地熱熱水の単位量当たりに対する硫化水素の吸収量を大きくすることができる。
尚、未吸収の硫化水素を含む不凝結ガスは排出部３１ａから吸収塔３１外に排出される。
【００３８】
通常、硫化水素を吸収する前の地熱熱水にはモノケイ酸等が溶解しており、しかも地熱熱水のｐＨが７程度の場合、シリカスケールが極めて析出しやすい状態にある。
この地熱熱水に硫化水素を含む二酸化炭素を主成分とする不凝結ガスを吸収させることでｐＨが７以下となり、地熱熱水を酸性にすることができ、溶解しているモノケイ酸等の析出を抑えることができる。
【００３９】
硫化水素を含む二酸化炭素を主成分とする不凝結ガスを吸収して酸性になった地熱熱水は、流路３４を介して還元井３５に戻される。地熱熱水に含まれるモノケイ酸等は酸性では析出しにくいので、還元井３５の地下にある透水層３５ａや流路３４をシリカスケールで詰まらせることがなく、還元井３５の寿命を延ばすことができる。
【００４０】
次に回収工程では、吸収塔３１の排出部３１ａから排出した未吸収の硫化水素を含む不凝結ガスを流路４１を介して吸着塔１１ａ、１１ｂの前方の流路５７に送り、不凝結ガスに混合する。
このようにして、未吸収の硫化水素を含む不凝結ガスを、吸着工程及び脱着工程が行われる濃縮装置２ａに再送するため、環境中に排出される硫化水素ガスは、吸着工程で吸着塔後方の排気口１３から放出される残ガスに含まれる１００ｖｏｌｐｐｍ以下程度の硫化水素ガスのみとなる。これにより、硫化水素の大部分を地熱熱水に吸収させて還元井３５の地下に戻すことができる。
【００４１】
また硫化水素を吸収させる地熱熱水は、地熱井５１から噴出する地熱流体を気液分離して得られたものであるので、地熱流体に含まれる硫化水素と地熱熱水のほぼ全部を還元井３５を経て地下に戻すことができる。
【００４２】
【実施例】
以下の実施例により、本発明の地熱熱水の処理方法について更に詳細に説明する。
図１に示す吸着塔１１ａ、１１ｂに硫化水素選択制吸着剤として、ペンタシルゼオライト（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝３０００）をそれぞれ５ｋｇ充填した。なお、ペンタシルゼオライトは、高さ０．９ｍ、直径０．１ｍの円柱状のハニカム構造とした。
次に、吸着工程として、図１に示す凝縮器５５から排出される不凝結ガスを、加圧ポンプ１２により圧力１２０ｋＰａまで加圧した状態で吸着塔１１ａに供給し、不凝結ガス中の硫化水素をペンタシルゼオライトに吸着させた。尚、吸着温度を４０℃とし、不凝結ガスの流量を２．５ｍ３Ｎ／ｈとした。また、不凝結ガスの組成は硫化水素が１ｖｏｌ％、二酸化炭素が７０ｖｏｌ％、窒素が２２ｖｏｌ％、酸素７ｖｏｌ％、飽和水蒸気（４０℃）であった。
このとき、図１の排気口１３から排出される残ガス中の硫化水素濃度は１００ｖｏｌｐｐｍ以下であった。
【００４３】
次に、バルブ１６ｂを「開」にして吸着塔１１ｂで吸着工程を開始し、同時に吸着塔１１ａで脱着工程を開始した。即ち、バルブ１６ａを「閉」とし、バルブ１７ａ、１４ａ、１４ｄを「開」とし、更に減圧ポンプ１５を作動させることで、吸着塔１１ｂから排出される残ガスを、バイパス流路１４を介して吸着塔１１ａにパージさせつつ、吸着塔１１ａ内を５ｋＰａまで減圧して吸着済みの硫化水素を脱着させた。
脱着された濃縮ガス中の硫化水素の濃度は１２ｖｏｌ％であった。従って、濃縮装置２ａ（濃縮手段２）による硫化水素の濃縮率は１２倍であった。
【００４４】
次に、還元井の透水層を模した充填層を作成し、この充填層に対し、モノケイ酸を７６０ｍｇ／ｌ含む地熱熱水に脱着工程で得られた硫化水素濃縮ガスを模擬したガスを連続して通水したところ、５００時間経過後でも差圧の上昇は見られなかった。
一方、上記と同様の充填層に、モノケイ酸を７６０ｍｇ／ｌ含むｐＨ７の地熱熱水を連続して通水したところ、通水直後から差圧が上昇し、４６時間経過後には透水係数が当初の３０％まで低下した。これは、地熱熱水のｐＨが７であるために、モノケイ酸が充填層内でシリカスケールとして析出し、透水性が低下したためと考えられる。
【００４５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の地熱熱水の処理方法によれば、吸収工程で未吸収の硫化水素を、回収工程により吸着工程及び脱着工程に再送するので、系外に排出される硫化水素は 吸着工程で吸着塔後方より放出される残ガスに含まれる微量の硫化水素のみとなり、硫化水素の大部分を地熱熱水に吸収させることができる。これにより、本発明の地熱熱水の処理方法を脱硫方法として用いることができる。
また、吸着工程及び脱着工程により減容濃縮した高濃度の硫化水素を地熱熱水に吸収させるため、地熱熱水の単位量当たりに対する硫化水素の吸収量を大きくすることができる。
更に、硫化水素を含む二酸化炭素を主成分とする不凝結ガスを地熱熱水に吸収させることで地熱熱水のｐＨを７以下にするので、地熱熱水中に含まれるシリカの析出を防止することができ、流路内でのシリカスケールの発生を防いで流路の詰まりを防止できる。
【００４６】
また本発明の地熱熱水の処理方法によれば、ｐＨが７以下となった地熱熱水を還元井に送るため、還元井の地下にある透水層でのシリカスケールの発生を防止することができ、透水層の詰まりを防止して還元井の寿命を長くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である地熱熱水の処理装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 地熱熱水の処理装置
２ 濃縮手段
２ａ 濃縮装置
３ 吸収手段
４ 回収手段
１１ａ、１１ｂ 吸着塔
１２ 加圧ポンプ
１３ 排気口
１４ バイパス流路
１５ 減圧ポンプ
３１ 吸収塔
３１ａ 排出部
３２ 熱水ポンプ
３３ 送風機
４１ 流路
【発明の属する技術分野】
本発明は、地熱発電プラント等から排出される地熱熱水を地下に還元する際に、硫化水素を含有する二酸化炭素を主成分とした不凝結ガスを利用して地下の透水層でのシリカの析出を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、地熱発電プラント等の動力源として、地熱井から噴出する地熱流体を汽水分離して得られた蒸気が用いられている。使用済みの蒸気には、水蒸気の他に二酸化炭素、硫化水素（Ｈ２Ｓ）等の不凝結ガスが含まれている。Ｈ２Ｓは有毒性が高いため、プラント外に漏出させることなく適正に処理することが求められている。
【０００３】
そこで最近では、エタノールアミン溶液にＨ２Ｓを含む不凝結ガスを相対的低温で接触させてエタノールアミン溶液にＨ２Ｓを吸収させた後、エタノールアミン溶液を相対的高温に導いてＨ２Ｓを濃縮して回収する液相吸収法が一般的になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし従来の液相吸収法は湿式法であるため、エタノールアミン溶液の系外への離散、エタノールアミン溶液の劣化に対する補充、周辺機器部材の腐食等の問題が発生し、ユーティリティコストが高くなるという問題があった。
【０００５】
そのため、従来の別の方法として、使用済みの蒸気中のＨ２Ｓを酸化してＳＯ３とし、更にこのＳＯ３を水に接触させて硫酸（Ｈ２ＳＯ４）とし、この硫酸を、地熱流体の汽水分離の際に得られた地熱熱水に添加し、当該地熱熱水を地下に還元する方法が知られている。この方法によれば、Ｈ２Ｓを環境中に放出させることなく硫酸の形態で地下に還元することが可能であるとともに、硫酸の添加により地熱熱水のｐＨを７以下にして地熱熱水に含まれるシリカの析出を抑制し、地下透水層の透水性の劣化防止が可能となる。
しかしこの方法では、Ｈ２Ｓを硫酸にする工程が煩雑になり、ユーティリティコストが高くなるという問題があった。
【０００６】
更に、Ｈ２Ｓを含む不凝結ガスを高圧で地熱熱水とともに地下に還元する方法も知られている。
しかし、この方法では、Ｈ２Ｓを含む不凝結ガスを高圧まで圧縮する必要があり、ユーティリティコストが高くなるという問題が依然として存在していた。
また、高圧で還元したＨ２Ｓの一部が地下で分離し、環境中に再放出されるおそれもあった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ユーティリティコストが低く、Ｈ２Ｓが環境中に再放出されるおそれのない地熱熱水の処理方法及び地熱熱水の処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の地熱熱水の処理方法は、硫化水素選択性吸着剤が充填された吸着塔の前方より、硫化水素を含有する二酸化炭素を主成分とする不凝結ガスを相対的高圧で供給し、当該吸着塔後方より残ガスを放出する吸着工程と、吸着工程終了後の吸着塔を相対的に低圧に導き、かつ、吸着塔後方から上記の残ガスを向流にパージして吸着塔前方から減容濃縮した硫化水素を回収する脱着工程と、脱着工程から回収された濃縮硫化水素を含有する不凝結ガスを地熱熱水に吸収させて地熱熱水のｐＨを７以下にする吸収工程と、前記吸収工程で未吸収の硫化水素を前記吸着塔の前方に導いて前記不凝結ガスに混合する回収工程とを少なくとも具備してなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の地熱熱水の処理方法によれば、吸収工程で未吸収の硫化水素を、回収工程により吸着工程及び脱着工程に再送するので、系外に排出される硫化水素は吸着工程で吸着塔後方より放出される残ガスに含まれる微量の硫化水素のみとなり、硫化水素の大部分を地熱熱水に吸収させることができる。これにより、本発明の地熱熱水の処理方法を脱硫方法として用いることができる。
また、吸着工程及び脱着工程により減容濃縮した高濃度の硫化水素を地熱熱水に吸収させるため、地熱熱水の単位量当たりに対する硫化水素の吸収量を大きくすることができる。
更に、硫化水素を含む不凝結ガスを地熱熱水に吸収させることで地熱熱水のｐＨを７以下にするので、地熱熱水中に含まれるシリカの析出を防止することができ、流路内でのシリカスケールの発生を防いで流路の詰まりを防止できる。
【００１０】
また本発明の地熱熱水の処理方法は、先に記載の地熱熱水の処理方法であり、前記地熱熱水は、地熱井から噴出する硫化水素を含む地熱流体を汽水分離して得られたものであることを特徴とする。
係る地熱熱水の処理方法によれば、地熱流体を汽水分離して得られた地熱熱水を用いるので、地熱井から噴出する地熱流体のほぼ全部を処理することができる。
【００１１】
また本発明の地熱熱水の処理方法は、先に記載の地熱熱水の処理方法であり、吸収工程後の前記地熱熱水を還元井に送ることを特徴とする。
ｐＨが７以下となった地熱熱水を還元井に送るため、還元井の地下にある透水層でのシリカスケールの発生を防止することができ、透水層の詰まりを防止して還元井の寿命を長くできる。
【００１２】
次に本発明の地熱熱水の処理装置は、硫化水素を含有する不凝結ガスを減容濃縮して硫化水素を回収する濃縮手段と、該濃縮手段により減容濃縮された硫化水素を含む不凝結ガスを地熱熱水に吸収させて地熱熱水のｐＨを７以下にする吸収手段と、前記吸収手段で未吸収の硫化水素を前記濃縮手段の前方に導いて前記不凝結ガスに混合する回収手段とを少なくとも具備してなることを特徴とする。
【００１３】
係る地熱熱水の処理装置によれば、吸収手段で未吸収の硫化水素を、回収手段により濃縮手段の手前に再送するので、系外に排出される硫化水素は 濃縮手段で放出される残ガスに含まれる微量の硫化水素のみとなり、硫化水素の大部分を地熱熱水に吸収させることができる。これにより、本発明の地熱熱水の処理装置を脱硫装置として用いることができる。
また、濃縮手段により減容濃縮した高濃度の硫化水素を地熱熱水に吸収させるため、地熱熱水の単位量当たりに対する硫化水素の吸収量を大きくすることができる。
更に、硫化水素を含む不凝結ガスを地熱熱水に吸収させて地熱熱水のｐＨを７以下にするので、地熱熱水中に含まれるシリカの析出を防止することができ、処理装置の流路内でのシリカスケールの発生を防いで流路の詰まりを防止できる。
また地熱熱水を還元井に送った場合でも、還元井の地下にある透水層でのシリカスケールの発生を防止することができ、透水層の詰まりを防止して還元井の寿命を長くできる。
【００１４】
また本発明の地熱熱水の処理装置は、先に記載の地熱熱水の処理装置であり、前記濃縮手段は、硫化水素選択性吸着剤が充填された２以上の吸着塔と、前記の各吸着塔の前方入口側に接続された加圧ポンプと、前記の各吸着塔の後方に接続された排気口と、１の吸着塔後方から放出された残ガスを他の吸着塔後方に送るバイパス流路と、前記の各吸着塔の前方出口側に接続された減圧ポンプとが少なくとも備えられてなることを特徴とする。
【００１５】
係る地熱熱水の処理装置によれば、硫化水素を含む不凝結ガスを圧力スイング法により減容濃縮することで高濃度の硫化水素を得ることができ、この高濃度の硫化水素を地熱熱水に吸収させることで吸収率を向上させ、地熱熱水の単位量当たりに対する硫化水素の吸収量を大きくすることができる。
【００１６】
また本発明の地熱熱水の処理装置は、先に記載の地熱熱水の処理装置であり、前記吸収手段は、未吸収の硫化水素を排出する排出部を備えた吸収塔と、前記吸収塔の上部に配置されて前記地熱熱水を前記吸収塔に送る熱水ポンプと、前記吸収塔の下部に配置されて前記濃縮手段からの硫化水素を前記吸収塔内に送る送風機とを具備してなり、前記吸収塔内において前記硫化水素を地熱熱水に対して向流接触させるように構成されたことを特徴とする。
【００１７】
係る地熱熱水の処理装置によれば、硫化水素を前記吸収塔内の地熱熱水に対して向流接触させるように構成されているので、硫化水素の吸収量を高くすることができる。
また、濃縮手段により硫化水素が高濃度に濃縮されているので、地熱熱水の単位量に対する硫化水素の吸収量をより高くすることができる。
【００１８】
また本発明の地熱熱水の処理装置は、先に記載の地熱熱水の処理装置であり、前記回収手段は、前記吸収塔の排出部から前記吸着塔の前方の間に接続された流路からなることを特徴とする。
【００１９】
係る地熱熱水の処理装置によれば、前記吸収塔の排出部から前記吸着塔の前方の間に接続された流路が備えられ、吸収手段で未吸収の硫化水素を、上記の流路により濃縮手段手前まで再送するので、系外に排出される硫化水素は 濃縮手段で放出される残ガスに含まれる微量の硫化水素のみとなり、硫化水素の大部分を地熱熱水に吸収させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１に本実施形態の地熱熱水の処理装置の構成を示す。図１に示すように、本実施形態の地熱熱水の処理装置１は、硫化水素を含有する不凝結ガスを減容濃縮して硫化水素を回収する濃縮手段２と、この濃縮手段２により減容濃縮された硫化水素を地熱熱水に吸収させて地熱熱水のｐＨを７以下にする吸収手段３と、吸収手段３で未吸収の硫化水素を濃縮手段２の前方に導いて前記不凝結ガスに混合する回収手段４とを少なくとも具備して構成されている。また、吸収手段３は、地下の還元井に接続されている。
更に、地熱熱水の処理装置１の前方には、地熱発電プラント５が配置されている。
【００２１】
地熱発電プラント５には、地熱井５１から噴出する硫化水素を含む地熱流体を地上に導く流路５２と、流路５２の下流側に接続された汽水分離器５３と、汽水分離器５３で分離された蒸気が導入されて作動するタービン５４と、タービン５４から排出された蒸気を冷却凝縮して水にする凝縮器５５と、汽水分離器５３で蒸気から分離された地熱熱水を吸収手段３に送る流路５６と、凝縮器５５で生じた不凝結ガスを濃縮手段２に送る流路５７とが備えられている。
【００２２】
汽水分離器５３では、地熱井５１から導入された地熱流体を、高温の蒸気と地熱熱水とに分離する。分離された蒸気には、水蒸気の他に、硫化水素、二酸化炭素等の火山性ガスが通常含まれている。
汽水分離器５３で分離された高温の蒸気はタービン５４に送られてタービン５４を作動させた後、比較的低温の蒸気となって排出される。
排出された蒸気は凝縮器５５に送られ、蒸気中の水蒸気が常圧下で冷却水と熱交換されて温水となる。温水はポンプ５３ａを介してクーリングタワー５８に送られ、冷却用の冷却水となる。
タービンから排出された蒸気に含まれる成分のうち、常圧で凝縮されない硫化水素、二酸化炭素等が不凝結ガスとして凝縮器５５から排出され、流路５７を経て濃縮手段２に送られる。
不凝結ガスに含まれる硫化水素の濃度は、通常、数体積％程度である。
【００２３】
濃縮手段２は、いわゆる圧力スイング法が適用可能な濃縮装置２ａであり、図１に示すように、硫化水素選択性吸着剤が充填された２つの吸着塔１１ａ、１１ｂと、各吸着塔１１ａ、１１ｂの前方入口側に接続された加圧ポンプ１２と、各吸着塔１１ａ、１１ｂの後方に接続された排気口１３と、いずれか一方の吸着塔１１ａ（または１１ｂ）の後方から放出された残ガスをいずれか他方の吸着塔１１ｂ（または１１ａ）の後方に送るバイパス流路１４と、各吸着塔１１ａ、１１ｂの前方出口側に接続された減圧ポンプ１５とが少なくとも備えられている。
【００２４】
吸着塔１１ａ、１１ｂには、硫化水素選択性吸着剤が充填されている。硫化水素選択性吸着剤は、例えば、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が１００以上のペンタシルゼオライト、超安定Ｙ型ゼオライト、メソポーラスシリカ等を例示できる。
【００２５】
バイパス流路１４には、バルブ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと流量制御バルブ１４ｅが設けられている。
例えば、吸着塔１１ａから残ガスを排気口１３へ排出する場合はバルブ１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄを「閉」にし、バルブ１４ａを「開」とする。
また吸着塔１１ｂから残ガスを排気口１３へ排出する場合はバルブ１４ａ、１４ｂ及び１４ｄを「閉」にし、バルブ１４ｃを「開」とする。
更に、吸着塔１１ａから残ガスを吸着塔１１ｂに送る場合は、バルブ１４ｂ、１４ｃを「閉」にし、バルブ１４ａ、１４ｄを「開」とし、更に流量制御バルブ１４ｅを調整して残ガスの流量を制御する。
【００２６】
また、各吸着塔１１ａ、１１ｂの前方には、不凝結ガス流入路１６と濃縮ガス流出路１７が接続されている。不凝結ガス流入路１６は吸着塔１１ａ、１１ｂと加圧ポンプ１２とを連結し、濃縮ガス流出路１７は吸着塔１１ａ、１１ｂと減圧ポンプ１５とを連結している。
不凝結ガス流入路１６は吸着塔１１ａ、１１ｂの手前で二手に分岐しており、吸着塔１１ａ側の分岐路にバルブ１６ａが設けられ、吸着塔１１ｂ側の分岐路にはバルブ１６ｂが設けられている。
【００２７】
また、濃縮ガス流出路１７は、各吸着塔１１ａ、１１ｂからそれぞれ延びる枝流路が途中で１つの流路に合流してなるもので、吸着塔１１ａ側の枝流路にバルブ１７ａが設けられ、吸着塔１１ｂ側の枝流路にはバルブ１７ｂが設けられている。
また、濃縮ガス流出路１７の各枝流路が、吸着塔１１ａ、１１ｂの直前で、不凝結ガス流入路１６の各分岐路にそれぞれ連結されている。
更に吸着塔１１ａ、１１ｂは、バイパス流路１８により連結されている。バイパス流路１８の吸着塔１１ａ寄りにバルブ１８ａが設けられ、吸着塔１１ｂ寄りにはバルブ１８ｂが設けられている。
【００２８】
以上の構成により、各バルブ１６ａ〜１８ｂを適宜作動させることで、不凝結ガスをいずれか一方の吸着塔に送ったり、いずれか一方の吸着塔に吸着させた硫化水素を減圧ポンプ１５側に導いたりできるようになっている。
即ち、不凝結ガスを吸着塔１１ａに送る場合はバルブ１６ａのみを「開」とし、不凝結ガスを吸着塔１１ｂに送る場合はバルブ１６ｂのみを「開」とする。
また吸着塔１１ａに不凝結ガスを送りつつ、吸着塔１１ｂに吸着された硫化水素を減圧ポンプ１５で減圧排気する場合は、バルブ１６ａ、１７ｂを「開」とし、バルブ１６ｂ、１８ａ、１８ｂを「閉」とする。
【００２９】
上記の濃縮手段２により、不凝結ガス中の数体積％程度の硫化水素を減容濃縮して、硫化水素濃度を数十体積％まで高めることが可能である。
【００３０】
次に吸収手段３は、排出部３１ａを備えた吸収塔３１と、吸収塔３１の上部に配置されて地熱発電プラントの流路５６から導かれた地熱熱水を吸収塔３１に送る熱水ポンプ３２と、吸収塔３１の下部に配置されて濃縮手段２からの硫化水素を吸収塔３１内に送る送風機３３とから構成されている。
吸収塔３１内では、吸収塔３１に導入された地熱熱水が上部から下部に向けて流れ、硫化水素が吸収塔３１の下部から上部に向けて流れる。このように、高濃度の硫化水素含む不凝結ガスを地熱熱水に対して向流接触させることで、地熱熱水に硫化水素を効率良く吸収させることができる。
また、地熱熱水に未吸収の硫化水素は、吸収塔３１の排気部３１ａから塔外に排出される。
更に、硫化水素を吸収した地熱熱水は、吸収塔３１の下部から排出され、流路３４に導かれて還元井３５に送られる。
【００３１】
回収手段４は、吸収塔３１の排出部３１ａと流路５７を連結する流路４１であり、排気部３１ａから排出された未吸収の硫化水素を含む不凝結ガスを流路５７に送るものである。流路５７を介して送られた硫化水素は不凝結ガスとともに再び濃縮手段２である濃縮装置２ａに送られる。
【００３２】
次に上記の処理装置１による地熱熱水の処理方法について説明する。
まず、地熱井５１から噴出した硫化水素を含む地熱流体を流路５２を介して地上に導き、汽水分離器５３に送る。汽水分離器５３では、地熱流体を高温の蒸気と地熱熱水に分離する。分離された蒸気には、水蒸気の他に、硫化水素、二酸化炭素等の火山性ガスが通常含まれている。この蒸気は、タービン５４に送られてタービン５４を作動させた後、比較的低温の蒸気となって排出される。
排出された蒸気は凝縮器５５に送られ、蒸気中の水蒸気が常圧下で凝縮されて温水となる。またこの蒸気に含まれる成分のうち、常圧で凝縮されない硫化水素、二酸化炭素等が不凝結ガスとして凝縮器５５から排出され、流路５７を経て濃縮手段２に送られる。
不凝結ガスに含まれる硫化水素の濃度は、通常、数体積％程度である。
【００３３】
次に吸着工程として、加圧ポンプ１２を介して不凝結ガスを相対的高圧、例えば１０５〜１５０ｋＰａ程度に加圧して吸着塔１１ａに供給する。吸収塔１１ａ内では、不凝結ガス中の硫化水素が硫化水素選択性吸着剤に選択的に吸着され、吸着されない残ガスが吸着塔１１ａの後方からバルブ１４ａ及び排気口１３を経て系外に放出される。残ガス中の硫化水素濃度は大体１００ｖｏｌｐｐｍ以下程度である。
【００３４】
次に脱着工程として、バルブ１４ａ及びバルブ１４ｂを「閉」とし、バルブ１７ａを「開」にし、更に減圧ポンプ１５を作動させて吸着塔１１ａ内を相対的低圧、例えば１〜１０ｋＰａ程度の減圧にする。
【００３５】
このとき、もう一方の吸着塔１１ｂでは次の吸着工程が進行している。即ち、吸着塔１１ｂにはバルブ１６ｂを介して不凝結ガスが供給され、不凝結ガス中の硫化水素が硫化水素選択性吸着剤に吸着され、吸着塔１１ｂの後方から残ガスがバルブ１４ｃを介して排出されている。この残ガスを、バルブ１４ｃ、流量調整バルブ１４ｅ及びバルブ１４ａを介して吸着塔１１ａの後方から減圧中の吸着塔１１ａ内にパージガスとして導入する。即ち、不凝結ガスの流入方向に対して向流となるようにパージガス（残ガス）を流す。
【００３６】
導入したパージガス（残ガス）には硫化水素が殆ど含まれていないので、吸着塔１１ａ内に吸着された硫化水素のほぼ全量がパージガスに移行して減容濃縮され、濃縮ガスが塔外に排出される。減容濃縮された硫化水素は、減圧ポンプ１５を経て送風機３３に送られる。
濃縮ガス中の硫化水素濃度は十数体積％〜数十体積％になる。従って、本実施形態の濃縮装置によって硫化水素を数十倍に濃縮することができる。
【００３７】
次に吸収工程では、送風機３３を介して濃縮ガス（硫化水素）を吸収塔３１の下部から供給し、同時に地熱発電プラント５から排出された地熱熱水を熱水ポンプ３２を介して吸収塔３１の上部から供給する。
これにより、硫化水素が地熱熱水に対して向流に流れ、硫化水素が地熱熱水に吸収される。濃縮手段２によって硫化水素が十数体積％〜数十体積％に減容濃縮されているので、高い吸収効率で地熱熱水に吸収させることができる。即ち、地熱熱水の単位量当たりに対する硫化水素の吸収量を大きくすることができる。
尚、未吸収の硫化水素を含む不凝結ガスは排出部３１ａから吸収塔３１外に排出される。
【００３８】
通常、硫化水素を吸収する前の地熱熱水にはモノケイ酸等が溶解しており、しかも地熱熱水のｐＨが７程度の場合、シリカスケールが極めて析出しやすい状態にある。
この地熱熱水に硫化水素を含む二酸化炭素を主成分とする不凝結ガスを吸収させることでｐＨが７以下となり、地熱熱水を酸性にすることができ、溶解しているモノケイ酸等の析出を抑えることができる。
【００３９】
硫化水素を含む二酸化炭素を主成分とする不凝結ガスを吸収して酸性になった地熱熱水は、流路３４を介して還元井３５に戻される。地熱熱水に含まれるモノケイ酸等は酸性では析出しにくいので、還元井３５の地下にある透水層３５ａや流路３４をシリカスケールで詰まらせることがなく、還元井３５の寿命を延ばすことができる。
【００４０】
次に回収工程では、吸収塔３１の排出部３１ａから排出した未吸収の硫化水素を含む不凝結ガスを流路４１を介して吸着塔１１ａ、１１ｂの前方の流路５７に送り、不凝結ガスに混合する。
このようにして、未吸収の硫化水素を含む不凝結ガスを、吸着工程及び脱着工程が行われる濃縮装置２ａに再送するため、環境中に排出される硫化水素ガスは、吸着工程で吸着塔後方の排気口１３から放出される残ガスに含まれる１００ｖｏｌｐｐｍ以下程度の硫化水素ガスのみとなる。これにより、硫化水素の大部分を地熱熱水に吸収させて還元井３５の地下に戻すことができる。
【００４１】
また硫化水素を吸収させる地熱熱水は、地熱井５１から噴出する地熱流体を気液分離して得られたものであるので、地熱流体に含まれる硫化水素と地熱熱水のほぼ全部を還元井３５を経て地下に戻すことができる。
【００４２】
【実施例】
以下の実施例により、本発明の地熱熱水の処理方法について更に詳細に説明する。
図１に示す吸着塔１１ａ、１１ｂに硫化水素選択制吸着剤として、ペンタシルゼオライト（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝３０００）をそれぞれ５ｋｇ充填した。なお、ペンタシルゼオライトは、高さ０．９ｍ、直径０．１ｍの円柱状のハニカム構造とした。
次に、吸着工程として、図１に示す凝縮器５５から排出される不凝結ガスを、加圧ポンプ１２により圧力１２０ｋＰａまで加圧した状態で吸着塔１１ａに供給し、不凝結ガス中の硫化水素をペンタシルゼオライトに吸着させた。尚、吸着温度を４０℃とし、不凝結ガスの流量を２．５ｍ３Ｎ／ｈとした。また、不凝結ガスの組成は硫化水素が１ｖｏｌ％、二酸化炭素が７０ｖｏｌ％、窒素が２２ｖｏｌ％、酸素７ｖｏｌ％、飽和水蒸気（４０℃）であった。
このとき、図１の排気口１３から排出される残ガス中の硫化水素濃度は１００ｖｏｌｐｐｍ以下であった。
【００４３】
次に、バルブ１６ｂを「開」にして吸着塔１１ｂで吸着工程を開始し、同時に吸着塔１１ａで脱着工程を開始した。即ち、バルブ１６ａを「閉」とし、バルブ１７ａ、１４ａ、１４ｄを「開」とし、更に減圧ポンプ１５を作動させることで、吸着塔１１ｂから排出される残ガスを、バイパス流路１４を介して吸着塔１１ａにパージさせつつ、吸着塔１１ａ内を５ｋＰａまで減圧して吸着済みの硫化水素を脱着させた。
脱着された濃縮ガス中の硫化水素の濃度は１２ｖｏｌ％であった。従って、濃縮装置２ａ（濃縮手段２）による硫化水素の濃縮率は１２倍であった。
【００４４】
次に、還元井の透水層を模した充填層を作成し、この充填層に対し、モノケイ酸を７６０ｍｇ／ｌ含む地熱熱水に脱着工程で得られた硫化水素濃縮ガスを模擬したガスを連続して通水したところ、５００時間経過後でも差圧の上昇は見られなかった。
一方、上記と同様の充填層に、モノケイ酸を７６０ｍｇ／ｌ含むｐＨ７の地熱熱水を連続して通水したところ、通水直後から差圧が上昇し、４６時間経過後には透水係数が当初の３０％まで低下した。これは、地熱熱水のｐＨが７であるために、モノケイ酸が充填層内でシリカスケールとして析出し、透水性が低下したためと考えられる。
【００４５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の地熱熱水の処理方法によれば、吸収工程で未吸収の硫化水素を、回収工程により吸着工程及び脱着工程に再送するので、系外に排出される硫化水素は 吸着工程で吸着塔後方より放出される残ガスに含まれる微量の硫化水素のみとなり、硫化水素の大部分を地熱熱水に吸収させることができる。これにより、本発明の地熱熱水の処理方法を脱硫方法として用いることができる。
また、吸着工程及び脱着工程により減容濃縮した高濃度の硫化水素を地熱熱水に吸収させるため、地熱熱水の単位量当たりに対する硫化水素の吸収量を大きくすることができる。
更に、硫化水素を含む二酸化炭素を主成分とする不凝結ガスを地熱熱水に吸収させることで地熱熱水のｐＨを７以下にするので、地熱熱水中に含まれるシリカの析出を防止することができ、流路内でのシリカスケールの発生を防いで流路の詰まりを防止できる。
【００４６】
また本発明の地熱熱水の処理方法によれば、ｐＨが７以下となった地熱熱水を還元井に送るため、還元井の地下にある透水層でのシリカスケールの発生を防止することができ、透水層の詰まりを防止して還元井の寿命を長くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である地熱熱水の処理装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 地熱熱水の処理装置
２ 濃縮手段
２ａ 濃縮装置
３ 吸収手段
４ 回収手段
１１ａ、１１ｂ 吸着塔
１２ 加圧ポンプ
１３ 排気口
１４ バイパス流路
１５ 減圧ポンプ
３１ 吸収塔
３１ａ 排出部
３２ 熱水ポンプ
３３ 送風機
４１ 流路
Claims (7)
- 硫化水素選択性吸着剤が充填された吸着塔の前方より、硫化水素を含有する二酸化炭素を主成分とする不凝結ガスを相対的高圧で供給し、当該吸着塔後方より残ガスを放出する吸着工程と、吸着工程終了後の吸着塔を相対的に低圧に導き、かつ、吸着塔後方から上記の残ガスを向流にパージして吸着塔前方から減容濃縮した硫化水素を回収する脱着工程と、脱着工程から回収された濃縮硫化水素を含有する不凝結ガスを地熱熱水に吸収させて地熱熱水のｐＨを７以下にする吸収工程と、前記吸収工程で未吸収の硫化水素を前記吸着塔の前方に導いて前記不凝結ガスに混合する回収工程とを少なくとも具備してなることを特徴とする地熱熱水の処理方法。
- 前記地熱熱水は、地熱井から噴出する硫化水素を含む地熱流体を汽水分離して得られたものであることを特徴とする請求項１に記載の地熱熱水の処理方法。
- 吸収工程後の前記地熱熱水を還元井に送ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地熱熱水の処理方法。
- 硫化水素を含有する不凝結ガスを減容濃縮して硫化水素を回収する濃縮手段と、
該濃縮手段により減容濃縮された硫化水素を含有する不凝結ガスを地熱熱水に吸収させて地熱熱水のｐＨを７以下にする吸収手段と、
前記吸収手段で未吸収の硫化水素を前記濃縮手段の前方に導いて前記不凝結ガスに混合する回収手段とを少なくとも具備してなることを特徴とする地熱熱水の処理装置。 - 前記濃縮手段は、硫化水素選択性吸着剤が充填された２以上の吸着塔と、前記の各吸着塔の前方入口側に接続された加圧ポンプと、前記の各吸着塔の後方に接続された排気口と、１の吸着塔後方から放出された残ガスを他の吸着塔後方に送るバイパス流路と、前記の各吸着塔の前方出口側に接続された減圧ポンプとが少なくとも備えられてなることを特徴とする請求項４に記載の地熱熱水の処理装置。
- 前記吸収手段は、未吸収の硫化水素を排出する排出部を備えた吸収塔と、前記吸収塔の上部に配置されて前記地熱熱水を前記吸収塔に送る熱水ポンプと、前記吸収塔の下部に配置されて前記濃縮手段からの硫化水素を前記吸収塔内に送る送風機とを具備してなり、前記吸収塔内において前記硫化水素を地熱熱水に対して向流接触させるように構成されたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の地熱熱水の処理装置。
- 前記回収手段は、前記吸収塔の排出部から前記吸着塔の前方の間に接続された流路からなることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の地熱熱水の処理装置。
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