RU2704683C1 - Method of recovery of black sea from hydrosulphuric contamination - Google Patents
Method of recovery of black sea from hydrosulphuric contamination Download PDFInfo
- Publication number
- RU2704683C1 RU2704683C1 RU2018137099A RU2018137099A RU2704683C1 RU 2704683 C1 RU2704683 C1 RU 2704683C1 RU 2018137099 A RU2018137099 A RU 2018137099A RU 2018137099 A RU2018137099 A RU 2018137099A RU 2704683 C1 RU2704683 C1 RU 2704683C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- sea
- hydrogen sulfide
- hydrogen
- vessel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к экологии, к извлечению энергетических и минеральных возобновляемых ресурсов из глубинных вод Черного моряThe invention relates to ecology, to the extraction of energy and mineral renewable resources from the deep waters of the Black Sea
В Черном море количество сероводорода составляет около 10 млрд. тонн с содержанием 14-16 мг/л у дна моря на глубине более 500 м. Черное море осуществляет водообмен со Средиземным морем через мелководный Босфорский порог. В Мраморное море и далее уходит опресненная речными стоками более легкая черноморская вода, а навстречу ей, точнее под ней, через Босфорский порог в глубину Черного моря перемещается более соленая и тяжелая средиземноморская вода [http//rr.nmu.org.uapdf201420140926-43.pdf]. Турбулентность воды Черного моря приводит к формированию «жидких выпуклых линз мертвой воды» в большой линзе, расположенной в срединной, глубокой части Черного моря. К XX веку 92% объема Черного моря заражено сероводородом и ежегодный прирост сероводорода составляет 70-80 млн. тонн. При этом кислород из воздуха осуществляет аэрацию верхнего слоя воды Черного моря на глубину 25÷50 метров. Сероводород токсичен, смертельная доза в воздухе 1 мг/л, взрывоопасен при 4,5-45,5 объемных процентов на воздухе. Естественно, что сокращение концентрации сероводорода в Черном море может быть достигнута при удалении наиболее загрязненной части отложений. Целесообразно поднять на поверхность моря именно суспензию со дна. В этой связи активная, нарастающая утилизация сероводорода и серосодержащих веществ - одна из основных задач, которая стоит перед странами Причерноморья.In the Black Sea, the amount of hydrogen sulfide is about 10 billion tons with a content of 14-16 mg / l at the bottom of the sea at a depth of more than 500 m. The Black Sea exchanges water with the Mediterranean Sea through the shallow Bosphorus threshold. The lighter Black Sea water, desalinated by river runoff, goes into the Sea of Marmara, and towards it, more precisely under it, more salty and heavier Mediterranean water moves through the Bosphorus threshold into the depths of the Black Sea [http // rr.nmu.org.uapdf201420140926-43. pdf]. The turbulence of the Black Sea water leads to the formation of “liquid convex dead water lenses” in a large lens located in the middle, deep part of the Black Sea. By the 20th century, 92% of the Black Sea volume is contaminated with hydrogen sulfide and the annual increase in hydrogen sulfide is 70-80 million tons. In this case, oxygen from the air aerates the upper layer of the Black Sea water to a depth of 25 ÷ 50 meters. Hydrogen sulfide is toxic, a lethal dose in the air of 1 mg / l, explosive at 4.5-45.5 volume percent in air. Naturally, a reduction in the concentration of hydrogen sulfide in the Black Sea can be achieved by removing the most contaminated part of the sediment. It is advisable to raise the suspension from the bottom to the surface of the sea. In this regard, the active, increasing utilization of hydrogen sulfide and sulfur-containing substances is one of the main tasks facing the countries of the Black Sea region.
Известен способ добычи сероводорода со дна Черного моря (Адамович Б.Ф., Дербичев А.Б., Дудов В.И. Патент РФ №2338869 МПК Е21В 43/00, Е21В 43/36, Бюл. №32, опуб. 20.11.2008) - аналог. Согласно изобретению, трубу из нержавеющей стали или полимерных материалов, протянутую до глубины сероводородного слоя в морской воде, соединяют с баком, расположенным на побережье, образуя между баком и морем сообщающиеся сосуды. Водяным насосом перемещают сероводородную воду в водоструйный насос, захватывая при этом вакуумной полостью водоструйного насоса сероводород, выделившийся из сероводородной воды в связи с резким снижением давления. Образовавшуюся газо-водную эмульсию разбрызгивают центробежной форсункой в отдельной емкости и окончательно отделяют сероводород от чистой воды, которую возвращают морю, а сероводород через пеноотбойники направляют на сжигание и получение горячего водяного пара для работы турбоэлектрогенератора. Сернистый газ направляют на завод по производству сернистой и серной кислот.A known method of producing hydrogen sulfide from the bottom of the Black Sea (Adamovich B.F., Derbichev A.B., Dudov V.I. RF patent №2338869 IPC Е21В 43/00, Е21В 43/36, Bull. No. 32, publ. 20.11. 2008) - an analogue. According to the invention, a pipe made of stainless steel or polymeric materials, extended to the depth of the hydrogen sulfide layer in sea water, is connected to a tank located on the coast, forming communicating vessels between the tank and the sea. A hydrogen sulphide water is transferred to a water-jet pump by a water pump, while capturing the hydrogen sulphide released from the hydrogen sulphide water in the vacuum cavity of the water-jet pump due to a sharp decrease in pressure. The resulting gas-water emulsion is sprayed with a centrifugal nozzle in a separate container and hydrogen sulfide is finally separated from clean water, which is returned to the sea, and hydrogen sulfide is sent through the blowers to burn and receive hot water vapor for operation of the turboelectric generator. Sulfur gas is sent to a sulphurous and sulfuric acid plant.
К совпадающим признакам аналога и предлагаемого изобретения следует отнести:To the matching features of the analogue and the present invention should include:
1. Трубы из нержавеющей стали или полимерных материалов для перемещения сероводородной воды из глубин Черного моря.1. Pipes made of stainless steel or polymeric materials for moving hydrogen sulfide water from the depths of the Black Sea.
2. Емкости, в которой отделяется сероводород от чистой воды, а также возвращение в море воду, очищенную от сероводорода.2. Tanks in which hydrogen sulfide is separated from clean water, as well as the return to the sea of water purified from hydrogen sulfide.
К основным недостаткам аналога следует отнести то, что:The main disadvantages of the analogue include the fact that:
1. Сероводородная вода из глубин Черного моря направляется на побережье и поэтому труба, по которой она доставляется, должна иметь большую длину, но при этом срок ее эксплуатации зависит от концентрации растворенной серы, которая уменьшаться в процессе эксплуатации трубы, т.к. на большой глубине выравнивание концентрации сероводорода длительный процесс.1. Hydrogen sulfide water from the depths of the Black Sea is directed to the coast and therefore the pipe through which it is delivered must have a large length, but the duration of its operation depends on the concentration of dissolved sulfur, which decreases during the operation of the pipe, because at great depths leveling the concentration of hydrogen sulfide is a lengthy process.
2. Процесс постоянного извлечения сероводородной воды Черного моря, является дорогостоящим, экологически небезопасным.2. The process of continuous extraction of hydrogen sulfide water in the Black Sea is expensive, environmentally unsafe.
3. Реализация способа целесообразна только при наличии больших глубин (более 200 м) возле побережья3. The implementation of the method is advisable only in the presence of large depths (more than 200 m) near the coast
Известен способ очистки природных водоемов от сероводорода (Варшавский И.Л., Максименко А.И., Терещук B.C. // Патент РФ №2123476, МПК C02F 1/20, С25В 1/00, С25В 1/02 от 20.12.1998 г.) - прототип. Способ включает подъем придонных вод, насыщенных сероводородом к поверхности, выделение из них сероводорода и разложение его на элементы. Подъем воды осуществляют в вертикальном трубопроводе, в нижней части которого устанавливают вертикальные пластины активированного алюминия, а разложение сероводорода на элементы осуществляют в электролизере.There is a method of cleaning natural reservoirs of hydrogen sulfide (Varshavsky I.L., Maksimenko A.I., Tereshchuk BC // RF Patent №2123476, IPC C02F 1/20, С25В 1/00, С25В 1/02 dated 12/20/1998 ) is a prototype. The method includes raising bottom waters saturated with hydrogen sulfide to the surface, releasing hydrogen sulfide from them and decomposing it into elements. The rise of water is carried out in a vertical pipeline, in the lower part of which vertical plates of activated aluminum are installed, and the decomposition of hydrogen sulfide into elements is carried out in an electrolyzer.
Для движения воды вверх по трубе используется эффект эрлифта (газлифта). В нижней части трубы устанавливают вертикальные пластины, например, из активированного алюминия. При взаимодействии с морской водой такие пластины частично разлагают воду, выделяя при этом водород, который поднимаясь вверх, увлекает вверх и воду. Из движущейся к поверхности воды, суспензии, за счет падения давления начинает выделяться растворенный сероводород, что усиливает эффект эрлифта.To move water up the pipe, the airlift (gas lift) effect is used. In the lower part of the pipe, vertical plates, for example, of activated aluminum, are installed. When interacting with seawater, such plates partially decompose water, while releasing hydrogen, which, rising up, carries water up as well. From the suspension moving to the surface of the water, due to the pressure drop, dissolved hydrogen sulfide begins to be released, which enhances the airlift effect.
С помощью насоса осуществляют движение воды в вертикальном трубопроводе вверх, по мере подъема и, следовательно, при уменьшении давления в воде, тем больше увеличение выделения сероводорода, и дальнейшее вертикальное движение пульпы вверх обеспечивается само собой, как в эрлифте. После этого насос останавливают и клапан перед ним закрывают, отделяют сероводород от воды и компрессором подают его в электролизер, сжижают сероводород и разлагают его в жидком виде на элементы. Полученный водород частично используют для получения энергии, необходимой для сжатия и разложения сероводорода и большую часть - в качестве экологически чистого горючего. Серу используют в химической промышленности, а очищенную воду возвращают в водоем, увеличивая глубину раздела между чистой и отравленной водой, а также увеличивая при этом глубину проникновения в воду аэробных бактерий.Using a pump, water moves upward in a vertical pipeline, as it rises and, therefore, when the pressure in the water decreases, the greater the increase in hydrogen sulfide emission, and the further vertical upward movement of the pulp is provided by itself, as in an airlift. After that, the pump is stopped and the valve in front of it is closed, hydrogen sulfide is separated from the water and fed to the electrolyzer with a compressor, hydrogen sulfide is liquefied and it is decomposed into elements in liquid form. The resulting hydrogen is partially used to obtain the energy necessary for the compression and decomposition of hydrogen sulfide and most of it is used as environmentally friendly fuel. Sulfur is used in the chemical industry, and purified water is returned to the reservoir, increasing the depth of separation between clean and poisoned water, and also increasing the depth of penetration of aerobic bacteria into the water.
К совпадающим признакам прототипа и предлагаемого изобретения следует отнести следующие:The matching features of the prototype and the invention should include the following:
1. Подъем придонной воды насосом в вертикальном трубопроводе и клапан для начала работы и остановки процесса.1. Rise of bottom water by a pump in a vertical pipeline and a valve to start operation and stop the process.
2. Получение газоводяного фонтана за счет разности гидростатического давления на уровне нижнего среза трубы и уровня поверхности моря, т.е. использование эффекта эрлифта (газлифта).2. Obtaining a gas-water fountain due to the difference in hydrostatic pressure at the level of the lower section of the pipe and the level of the sea surface, ie use of airlift effect (gas lift).
3. Устройство для отделения сероводорода от воды.3. A device for separating hydrogen sulfide from water.
4. Использование электролизера для выделения водорода.4. The use of an electrolyzer for hydrogen evolution.
5. Возвращение очищенной воды в море.5. Return of purified water to the sea.
К основным недостаткам прототипа следует отнести то, что:The main disadvantages of the prototype should include the fact that:
1. Платформа ограничена возможностью осуществлять перемещение при извлечении сероводорода на разных глубинах.1. The platform is limited by the ability to move when removing hydrogen sulfide at different depths.
2. Сжиженный сероводород опасен, т.к. он является самовоспламеняющимся веществом.2. Liquefied hydrogen sulfide is dangerous, because It is a self-igniting substance.
3. Способ не предусматривает возможность извлечения различных минеральных ресурсов из придонной суспензии.3. The method does not provide for the possibility of extracting various mineral resources from the bottom suspension.
Целью предлагаемого изобретения является способ оздоровления Черного моря от сероводородного заражения. Из холодной придонной воды и суспензии извлекают серу, цветные и редкие металлы, а также водород. Очищенную при этом воду возвращают в море.The aim of the invention is a method of healing the Black Sea from hydrogen sulfide infection. Sulfur, non-ferrous and rare metals, and also hydrogen are extracted from cold bottom water and suspension. Purified water is returned to the sea.
Цель достигается тем, что оздоровление Черного моря от сероводородного заражения осуществляют путем многократного извлечения холодной придонной воды и суспензии по вертикальным многосекционным трубопроводам, которые стационарно устанавливают на разных глубинах моря, причем на трубопроводах установлены буйки, каждый из которых содержит информацию о составе придонной воды и суспензии, к любому трубопроводу может подойти судно для подсоединения к нему с помощью гибкого шланга горизонтального трубопровода с отводами и клапанами, размещенного на судне, на котором насосами дополнительно забирают забортную воду с поверхности моря, используют котел для нагрева забортной воды, а затем нагретую воду через отводы с клапанами поочередно направляют в емкости, где каждую емкость с крышкой располагают внутри источника постоянного нагрева, поддерживая в них контролируемую температуру для разложения сероводорода на коагулированную серу, цветные, редкие металлы и газообразную среду, осуществляют многократное поочередное перемещение в емкости порций нагретой забортной воды и холодной придонной воды и суспензии, излишек воды в емкостях после каждого порционного заполнения извлекают насосом, извлеченный при этом избыток воды направляют в отстойник, где после барботирования воздухом, очищенную воду возвращают в море, а водород, полученный в электролизере из газообразной среды, используют в качестве топлива.The goal is achieved by the fact that the recovery of the Black Sea from hydrogen sulfide infection is carried out by repeatedly extracting cold bottom water and slurry through vertical multisection pipelines, which are stationary installed at different depths of the sea, and buoys are installed on the pipelines, each of which contains information about the composition of bottom water and suspension , any vessel can be approached by a vessel for connection to it using a flexible hose of a horizontal pipeline with branches and valves, size The vessel is heated up on board a vessel, on which seawater is additionally taken from the sea surface by pumps, a boiler is used to heat the seawater, and then the heated water is routed through the taps with valves to the containers, where each container with a lid is placed inside the source of constant heating, maintaining controlled temperature for decomposition of hydrogen sulfide into coagulated sulfur, non-ferrous, rare metals and a gaseous medium, carry out multiple successive movements of portions of heated overboard water and x bottom water and suspension, excess water in the tanks after each batch filling is pumped, the excess water extracted is sent to the sump, where after air sparging, the purified water is returned to the sea, and the hydrogen obtained in the electrolyzer from the gaseous medium is used as fuel.
1. В отличие от прототипа, в котором извлечение сероводородной воды осуществляется постоянно из одного локального места, в предполагаемом изобретении извлечение холодной придонной воды и суспензии осуществляют по вертикальным многосекционным трубопроводам, которые установлены с помощью судно-трубоукладчика, стационарно на разных глубинах моря. На трубопроводах установлены буйки, каждый из которых содержит информацию о составе придонной воды и суспензии. На судне трубоукладчика, в лаборатории, с помощью измерительного оборудования проводят исследования объекта по его содержанию серы и минеральных ресурсов. Установку вертикальных многосекционных трубопроводов производят с учетом жизнедеятельности людей, проживающих в Причерноморье, а также мест, куда впадают реки. Использование многократно вертикальных многосекционных трубопроводов, расположенных стационарно на разных глубинах моря, позволяет из любой глубины извлекать придонную воду и суспензию, насыщенные минеральными и энергетическими ресурсами и, тем самым, осуществлять оздоровление Черного моря от сероводородного заражения. Для поддержки стабильного уровня содержания серы в Черном море необходим флот кораблей.1. Unlike the prototype, in which the extraction of hydrogen sulfide water is carried out constantly from one local place, in the proposed invention, the extraction of cold bottom water and suspension is carried out through vertical multisection pipelines that are installed using a pipe-laying vessel, stationary at different depths of the sea. Buoys are installed on the pipelines, each of which contains information on the composition of bottom water and suspension. On the pipe-laying vessel, in the laboratory, with the help of measuring equipment, studies of the object are carried out on its content of sulfur and mineral resources. Installation of vertical multisection pipelines is carried out taking into account the vital activity of people living in the Black Sea region, as well as places where rivers flow into. The use of repeatedly vertical multisection pipelines located stationary at different depths of the sea allows to extract bottom water and slurry saturated with mineral and energy resources from any depth and, thereby, to carry out the recovery of the Black Sea from hydrogen sulfide infection. A fleet of ships is needed to maintain a stable sulfur level in the Black Sea.
2. В отличие от прототипа, в предполагаемом изобретении извлечение холодной придонной воды и суспензии осуществляют с помощью многосекционного трубопровода, что позволяет наращивать длину трубы для различных глубин (Фиг. 1).2. Unlike the prototype, in the proposed invention, the extraction of cold bottom water and suspension is carried out using a multi-section pipeline, which allows to increase the length of the pipe for various depths (Fig. 1).
3. В отличие от прототипа, в котором подъем придонной сероводородной воды обеспечивается насосом, который организуют движение воды в вертикальном трубопроводе вверх, а остановка процесса осуществляется закрытием клапана, в предполагаемом изобретении на судне имеется горизонтально расположенный трубопровод, который содержит отводы с клапанами для последовательного заполнения емкостей сначала забортной водой с помощью насоса с клапаном, а затем придонной водой и суспензией. Такое решение позволяет автоматизировать процесс поочередного заполнения емкостей и увеличить производительность процесса.3. Unlike the prototype, in which the bottom of the hydrogen sulfide water is lifted by a pump that organizes the movement of water in the vertical pipeline up and the process is stopped by closing the valve, in the proposed invention there is a horizontally located pipeline on the vessel that contains bends with valves for sequential filling tanks first with seawater using a pump with a valve, and then with bottom water and suspension. This solution allows you to automate the process of filling containers in turn and increase the productivity of the process.
4. В прототипе заполнение газоводяным фонтаном из сероводорода и суспензии необходима емкость, в которой растворенный сероводород отделятся от воды. В предлагаемом изобретении сероводород отделятся не только от воды, но и от серы и серосодержащих соединений цветных и редких металлов. Процесс многократного заполнения емкостей порциями холодной придонной воды и суспензии, поступающей в нагретую воду, при контролируемой температуре нагрева, способствует уменьшению растворимости сероводорода (Фиг. 2) и, как следствие, разложению его на элементы, а также интенсификации процесса осаждения коагулированной серы, цветных и редкоземельных металлов (Фиг. 3). В связи с длительностью процесса многократного поочередного заполнения емкостей забортной и придонной водой, возникает необходимость в использовании партии емкостей. Наличие партии емкостей обусловлено удобной эксплуатацией емкостей при загрузках-разгрузках. Каждая емкость располагается внутри источника постоянного нагрева до заданной температуры. Такое решение позволяет получить постоянную температуру в объеме емкости и способствует закреплению емкостей на судне.4. In the prototype, filling a gas-water fountain with hydrogen sulfide and suspension requires a container in which dissolved hydrogen sulfide will separate from water. In the present invention, hydrogen sulfide will be separated not only from water, but also from sulfur and sulfur-containing compounds of non-ferrous and rare metals. The process of repeatedly filling containers with portions of cold bottom water and a suspension entering heated water at a controlled heating temperature helps to reduce the solubility of hydrogen sulfide (Fig. 2) and, as a result, decompose it into elements, as well as intensify the process of deposition of coagulated sulfur, colored and rare earth metals (Fig. 3). In connection with the duration of the process of repeatedly filling the tanks with outboard and bottom water, it becomes necessary to use a batch of containers. The presence of a batch of containers due to the convenient operation of containers during loading and unloading. Each tank is located inside the source of constant heating to a predetermined temperature. This solution allows you to get a constant temperature in the volume of the tank and helps to fix the tanks on the ship.
5. Контроль температуры осуществляется датчиком температуры, который находится в одном положении на верхнем уровне первоначально нагретой воды. Объем воды в емкости увеличивается после каждого порционного заполнения холодной водой, поэтому извлечение избыточной воды осуществляется насосом через вертикальную трубку, проходящую во внутрь емкости через крышку, на заданную глубину. Контроль уровня воды осуществляется за счет расчета порционного заполнения емкости придонной водой и заданной глубины трубки внутри емкости.5. Temperature control is carried out by a temperature sensor, which is in one position on the upper level of the initially heated water. The volume of water in the tank increases after each portion filling with cold water, therefore, the excess water is extracted by a pump through a vertical tube passing into the tank through the lid to a predetermined depth. Water level control is carried out by calculating the portioned filling of the tank with bottom water and a given tube depth inside the tank.
6. Наличие крышки на каждой емкости обеспечивает безопасную работу экипажа, т.к. сероводород - ядовитый бесцветный газ с характерным резким запахом (Фиг. 4), а также обеспечивает безопасную утилизацию газообразной среды, содержащей водород, которая поднимаясь вверх в крышке емкости, направляется к электролизеру, в котором разделяется на воду и водород. К крышке присоединены отводы для заполнения емкости нагретой забортной водой, холодной придонной суспензией, отвод для электролизера, а также отвод для извлечения избыточной воды в емкости.6. The presence of a cover on each tank ensures the safe operation of the crew, as hydrogen sulfide is a toxic, colorless gas with a characteristic pungent odor (Fig. 4), and also ensures the safe disposal of a gaseous medium containing hydrogen, which, rising up in the lid of the tank, is directed to the electrolyzer, in which it is separated into water and hydrogen. Bends are attached to the lid to fill the tank with heated seawater, a cold bottom suspension, a branch for the electrolyzer, and a branch to extract excess water in the tank.
7. Отстойник – емкость, в которой осуществляют барботирование воздухом отработанной воды, извлекаемой из емкостей, с целю очищения воды, которую возвращают в море7. Sump - a tank in which air is used for bubbling waste water extracted from tanks to purify water that is returned to the sea
8. Судно содержит горизонтальный трубопровод, насосы и отводы с клапанами, емкости с крышками, электролизер для получения водорода, котел для нагрева воды, источник постоянного нагрева емкостей и поддержания в них с заданной температуры, а также возможность размещения партий емкостей, приспособления для швартовки судно-перевозчиков, что позволяет судну работать в автономном режиме. Суда-перевозчики поставляют извлеченные минеральные ресурсы Черного моря предприятиям, работающим на берегу. Это способствует обеззараживанию вод Черного моря и использованию возобновляемых ресурсов во многих отраслях индустрии.8. The vessel contains a horizontal pipeline, pumps and bends with valves, containers with caps, an electrolyzer for producing hydrogen, a boiler for heating water, a source for constant heating of containers and maintaining them from a given temperature, as well as the possibility of placing batches of containers, devices for mooring the vessel -carriers, which allows the vessel to work offline. Carrier vessels supply the extracted mineral resources of the Black Sea to enterprises operating onshore. This contributes to the disinfection of the Black Sea and the use of renewable resources in many industries.
Суть изобретения состоит в том, что способ оздоровление Черного моря от сероводородного заражения основан на природном процессе разложения сероводорода, растворенного в воде поступающим из атмосферы кислородом. Разложение сероводорода осуществляется путем смешивания верхних слоев морской воды, содержащей кислород, с холодной сероводородсодержащей водой. На воздухе сероводородная вода постепенно окисляется до свободной серы, которая выпадает в осадок на дно в виде коагулированной серы 2H2S+О2=2S+2Н2O.The essence of the invention lies in the fact that the method of healing the Black Sea from hydrogen sulfide infection is based on the natural process of decomposition of hydrogen sulfide dissolved in water from the oxygen coming from the atmosphere. The decomposition of hydrogen sulfide is carried out by mixing the upper layers of seawater containing oxygen with cold hydrogen sulfide-containing water. In air, hydrogen sulfide water gradually oxidizes to free sulfur, which precipitates to the bottom in the form of coagulated sulfur 2H 2 S + O 2 = 2S + 2H 2 O.
Исключительная экономическая зона России, шириной в 200 морских миль (370 км), позволяет осуществлять разведку, разработку и сохранение природных ресурсов, управление этими ресурсами, производство энергии путем использования воды. Поэтому извлечения энергетических и минеральных ресурсов в Черном море возможно от 100 м до 2000 м (Фиг. 1) от береговых контуров России.The exclusive economic zone of Russia, with a width of 200 nautical miles (370 km), allows for the exploration, development and conservation of natural resources, management of these resources, energy production through the use of water. Therefore, the extraction of energy and mineral resources in the Black Sea is possible from 100 m to 2000 m (Fig. 1) from the coastal contours of Russia.
Оздоровление Черного моря от сероводородного заражения осуществляют путем многократного извлечения холодной придонной воды и суспензии по вертикальным многосекционным трубопроводам, которые устанавливаются судном-трубоукладчиком стационарно на разных глубинах моря. Установку вертикальных многосекционных трубопроводов производят с учетом жизнедеятельности людей, проживающих в Причерноморье, а также мест, куда впадают реки. Судно-трубоукладчик имеет лабораторию с измерительным оборудованием для характеризации объекта: содержание серы, минеральных ресурсов, тяжелой воды. Информацию по каждому объекту записывают на электронный носитель для создания базы данных, необходимой для безопасного судоходства и контроля за объектами. На трубопроводах установлены буйки, каждый из которых содержит информацию о составе придонной воды и суспензии. К любому трубопроводу может подойти судно для подсоединения к нему с помощью гибкого шланга горизонтального трубопровода с отводами и клапанами, размещенного на судне, на котором осуществляют очистку придонной воды и суспензии от сероводорода.The recovery of the Black Sea from hydrogen sulfide infection is carried out by repeatedly extracting cold bottom water and suspension through vertical multisection pipelines, which are installed by a pipe-laying vessel stationary at different depths of the sea. Installation of vertical multisection pipelines is carried out taking into account the vital activity of people living in the Black Sea region, as well as places where rivers flow into. The pipe-laying vessel has a laboratory with measuring equipment to characterize the object: sulfur content, mineral resources, heavy water. Information on each object is recorded on electronic media to create a database necessary for safe navigation and monitoring of objects. Buoys are installed on the pipelines, each of which contains information on the composition of bottom water and suspension. A vessel can approach any pipeline for connecting to it with a flexible hose of a horizontal pipeline with branches and valves, located on the vessel, on which the bottom water and suspension are purified from hydrogen sulfide.
Эффект эрлифта позволяет осуществлять подъем с помощью насоса с клапаном порции холодной придонной воды и суспензии по вертикальному многосекционному трубопроводу, а затем по упрочненному гибкому шлангу к горизонтальному трубопроводу, размещенному на судне. На судне сначала насосами дополнительно забирают забортную воду с поверхности моря, используют котел для нагрева забортной воды, а затем нагретую воду через отводы с клапанами поочередно направляют в емкости, где каждую емкость с крышкой располагают внутри источника постоянного нагрева, поддерживая в них контролируемую температуру для разложения сероводорода на коагулированную серу, цветные, редкие металлы и газообразную среду. Многократное заполнение емкостей порциями придонной воды и нагрев ее до заданной температуры, приводит к понижению растворимости сероводорода (Фиг. 3) в придонной воде и суспензии, разложению сероводорода на коагулированную серу, цветные, редкие металлы и газообразную среду, содержащую водород, при этом поддерживается контролируемый уровень воды в емкостях, избыток которой направляется в отстойник, где после барботирования воздухом, очищенная вода возвращается в море. Наличие системы насосов с клапанами позволяет автоматизировать процессы и, тем самым, обеспечить безопасную работу экипажа. Наличие крышки на каждой емкости также обеспечивает безопасную работу экипажа, а также безопасную утилизацию газообразной среды, которая поднимаясь вверх в крышке, направляется к электролизеру, в котором разделяется на воду и водород, который используют в качестве топлива. В связи с длительностью процесса многократного заполнения емкостей порциями придонной воды и нагрев ее до заданной температуры, возникает необходимость в использовании и размещении на судне партии емкостей для работы судна в автономном режиме.The airlift effect allows lifting with the help of a pump with a valve, portions of cold bottom water and slurry through a vertical multisection pipeline, and then through a hardened flexible hose to a horizontal pipeline placed on the vessel. On the vessel, first, seawater is additionally taken from the sea surface by pumps, a boiler is used to heat the seawater, and then the heated water is routed through the branches with valves to the containers, where each container with a lid is located inside the source of constant heating, maintaining a controlled temperature for decomposition in them hydrogen sulfide for coagulated sulfur, non-ferrous, rare metals and gaseous media. Repeated filling of containers with portions of bottom water and heating it to a predetermined temperature leads to a decrease in the solubility of hydrogen sulfide (Fig. 3) in bottom water and suspension, decomposition of hydrogen sulfide into coagulated sulfur, non-ferrous, rare metals and a gaseous medium containing hydrogen, while controlled the water level in the tanks, the excess of which is directed to the sump, where, after sparging with air, the purified water returns to the sea. The presence of a pump system with valves allows you to automate processes and, thereby, ensure the safe operation of the crew. The presence of a lid on each tank also ensures the safe operation of the crew, as well as the safe disposal of the gaseous medium, which, rising up in the lid, is sent to the electrolyzer, which is separated into water and hydrogen, which is used as fuel. In connection with the duration of the process of repeatedly filling containers with portions of bottom water and heating it to a predetermined temperature, it becomes necessary to use and place a batch of containers on the vessel to operate the vessel in an autonomous mode.
Пример 1.Example 1
При реакции 2H2S+О2=2S+2Н2О образуется сера, которая оседает под действием силы тяжести. Для процесса оздоровления Черного моря от сероводородного заражения многократного используют вертикальные многосекционные трубопроводы, установленные стационарно на разных глубинах моря. На трубопроводах установлены буйки, каждый из которых содержит информацию о составе придонной воды и суспензии. К любому трубопроводу может подойти судно, на котором осуществляют очистку придонной воды и суспензии Черного моря от сероводорода.During the reaction 2H 2 S + О 2 = 2S + 2Н 2 О sulfur is formed, which settles under the action of gravity. For the process of healing the Black Sea from repeated hydrogen sulfide infection, vertical multisection pipelines installed stationary at different depths of the sea are used. Buoys are installed on the pipelines, each of which contains information on the composition of bottom water and suspension. A vessel can be approached to any pipeline on which bottom water and a suspension of the Black Sea are removed from hydrogen sulfide.
Судно-трубоукладчик специализируется на вертикальном расположении трубопроводов и наращивает длину трубы для разных глубин за счет секций. Основание нижней секции трубы выполнено с учетом устойчивого положения на дне грунта. Для стабильного вертикального положения трубы на ней закрепляют устройства в виде зонтика. Трубы выполняют из металла или полимерных материалов, диаметром менее 0,5 м. Труба имеет отверстия для забора придонной суспензии на уровне основания и выше. На судне размещен горизонтальный трубопровод, диаметром не более 0,5 м, который с помощью гибкого армированного шланга подсоединяют к вертикальному трубопроводу для подъема глубинной придонной воды и суспензии, имеющей температуру ~7÷10°С. На судне насос с клапаном организует движение забортной воды с поверхности моря в котел, работающий на водороде. Затем по горизонтальному трубопроводу нагретую воду, имеющую температуру ~80°С через отводы с клапанами поочередно направляют в емкости с крышками. Каждая емкость, выполненная из теплопроводящего материала и располагается внутри источника постоянного нагрева. Нагрев может осуществляться как горячей водой, так и с помощью электроэнергии, вырабатываемой солнечными панелями с использованием в качестве накопителя энергии аккумуляторы.The pipe-laying vessel specializes in the vertical arrangement of pipelines and extends the length of the pipe for different depths due to sections. The base of the lower section of the pipe is made taking into account a stable position on the bottom of the soil. For a stable vertical position of the pipe, devices in the form of an umbrella are fixed on it. The pipes are made of metal or polymeric materials with a diameter of less than 0.5 m. The pipe has openings for sampling the bottom suspension at the level of the base and above. On the vessel there is a horizontal pipeline with a diameter of not more than 0.5 m, which is connected with a flexible reinforced hose to a vertical pipeline for lifting deep bottom water and a suspension having a temperature of ~ 7 ÷ 10 ° С. On the vessel, a pump with a valve organizes the movement of sea water from the surface of the sea to a hydrogen-fired boiler. Then, through a horizontal pipeline, heated water having a temperature of ~ 80 ° C through taps with valves is alternately directed into containers with caps. Each tank is made of heat-conducting material and is located inside the source of constant heating. Heating can be carried out both with hot water and with the help of electricity generated by solar panels using batteries as the energy storage device.
Подъем порции глубинной придонной воды и суспензии осуществляют с помощью насоса с клапаном по вертикальному многосекционному, а затем горизонтальному трубопроводу через отводы с клапанами в емкости с нагретой забортной водой. Процесс заполнения емкостей забортной водой и порциями глубинной суспензией и ее нагрев до 80°С осуществляют по программе в автоматическом режиме. Многократное поочередное заполнение емкостей порциями придонной воды и нагрев ее до заданной температуры, приводит к понижению растворимости сероводорода в воде с придонной суспензией, разложению сероводорода на коагулированную серу, цветные, редкие металлы и газообразную среду, содержащую водород. При этом поддерживается контролируемый уровень воды в емкостях, избыток воды направляется в отстойник в виде емкости с отверстиями, где после барботирования воздухом, а очищенная вода возвращается в море. Водород, полученный в электролизере из газообразной среды, используют для нагрева воды. Осажденные сера, золото, платина, палладий, серебро, медь, индий и др. цветные и редкие металлы заполняют емкости до контролируемого уровня. Эти емкости загружают на судно-перевозчик для доставки на берег, заменяя их на следующую партию емкостей. Наличие крышки на каждой емкости обеспечивает безопасную работу экипажа, а также обеспечивает безопасную утилизацию газообразной среды, которая поднимаясь вверх в крышке емкости, направляется к электролизеру, в котором разделяется на воду и водород. К крышке присоединяют отводы для заполнения емкости нагретой забортной водой, холодной водой с придонной суспензией, отвод для электролизера, а также отвод для извлечения избыточной воды в емкости.The portions of deep bottom water and suspension are lifted by means of a pump with a valve along a vertical multisectional and then horizontal pipeline through branches with valves in a tank with heated seawater. The process of filling containers with seawater and portions of deep suspension and its heating to 80 ° C is carried out according to the program in automatic mode. Repeatedly filling containers with portions of bottom water and heating it to a predetermined temperature, leads to a decrease in the solubility of hydrogen sulfide in water with a bottom suspension, decomposition of hydrogen sulfide into coagulated sulfur, non-ferrous, rare metals and a gaseous medium containing hydrogen. At the same time, a controlled level of water in the tanks is maintained, excess water is sent to the sump in the form of a tank with holes, where after bubbling with air, and purified water returns to the sea. Hydrogen obtained in the electrolyzer from a gaseous medium is used to heat water. Precipitated sulfur, gold, platinum, palladium, silver, copper, indium and other non-ferrous and rare metals fill the tanks to a controlled level. These tanks are loaded onto a carrier ship for delivery to shore, replacing them with the next batch of tanks. The presence of a lid on each tank ensures the safe operation of the crew, and also ensures the safe disposal of the gaseous medium, which, rising up in the lid of the tank, is sent to the electrolyzer, in which it is separated into water and hydrogen. Outlets are attached to the lid to fill the tank with heated seawater, cold water with bottom suspension, a tap for the electrolyzer, and a tap to extract excess water in the tank.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018137099A RU2704683C1 (en) | 2018-10-03 | 2018-10-03 | Method of recovery of black sea from hydrosulphuric contamination |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018137099A RU2704683C1 (en) | 2018-10-03 | 2018-10-03 | Method of recovery of black sea from hydrosulphuric contamination |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2704683C1 true RU2704683C1 (en) | 2019-10-30 |
Family
ID=68500630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018137099A RU2704683C1 (en) | 2018-10-03 | 2018-10-03 | Method of recovery of black sea from hydrosulphuric contamination |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2704683C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2816977C1 (en) * | 2023-05-30 | 2024-04-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Plant for producing hydrogen sulphide from water |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997010174A1 (en) * | 1995-09-15 | 1997-03-20 | Stork Engineers & Contractors B.V. | Method and apparatus for degassing sulfur |
| RU2123476C1 (en) * | 1992-07-02 | 1998-12-20 | Илья Львович Варшавский | Method of purifying natural water reservoirs from hydrogen sulfide |
| RU2338869C2 (en) * | 2006-06-19 | 2008-11-20 | Борис Андреевич Адамович | Method of hydrogen sulphide recovery from black sea bottom |
| RU96856U1 (en) * | 2010-03-31 | 2010-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Черноморская Энергетическая Компания" | TECHNOLOGICAL COMPLEX FOR PRODUCING HYDROGEN SODIUM FROM SEA WATER |
| UA106177C2 (en) * | 2013-09-16 | 2014-07-25 | Іван Сергійович Ігнашкін | Process for the extraction and processing of hydrogen sulphide from the black sea bottom water |
| RU2673828C1 (en) * | 2017-06-19 | 2018-11-30 | Игорь Евгеньевич Марончук | Method for environmentally safe extraction of energy and mineral resources of the black sea |
-
2018
- 2018-10-03 RU RU2018137099A patent/RU2704683C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2123476C1 (en) * | 1992-07-02 | 1998-12-20 | Илья Львович Варшавский | Method of purifying natural water reservoirs from hydrogen sulfide |
| WO1997010174A1 (en) * | 1995-09-15 | 1997-03-20 | Stork Engineers & Contractors B.V. | Method and apparatus for degassing sulfur |
| RU2338869C2 (en) * | 2006-06-19 | 2008-11-20 | Борис Андреевич Адамович | Method of hydrogen sulphide recovery from black sea bottom |
| RU96856U1 (en) * | 2010-03-31 | 2010-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Черноморская Энергетическая Компания" | TECHNOLOGICAL COMPLEX FOR PRODUCING HYDROGEN SODIUM FROM SEA WATER |
| UA106177C2 (en) * | 2013-09-16 | 2014-07-25 | Іван Сергійович Ігнашкін | Process for the extraction and processing of hydrogen sulphide from the black sea bottom water |
| RU2673828C1 (en) * | 2017-06-19 | 2018-11-30 | Игорь Евгеньевич Марончук | Method for environmentally safe extraction of energy and mineral resources of the black sea |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2816977C1 (en) * | 2023-05-30 | 2024-04-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Plant for producing hydrogen sulphide from water |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3754147A (en) | Method and system for conversion of water and development of power | |
| US3606999A (en) | Method of and apparatus for carrying out a chemical or physical process | |
| US6800201B2 (en) | Seawater pressure-driven desalinization method using a gravity-driven brine return | |
| JP5131952B2 (en) | Ocean resource energy extraction and production offshore factory | |
| CN104153333B (en) | Semi-submersible type sea oil spill cleaning ship and control method thereof | |
| Baykara et al. | Hydrogen from hydrogen sulphide in Black Sea | |
| WO2016171883A1 (en) | Electricity generation and water desalinization in constructed shafts utilizing geothermal heat | |
| WO2008089523A1 (en) | Carbon dioxide sequestration and capture | |
| RU2412337C1 (en) | Procedure for extracting gas from gas hydrates of bottom deposits | |
| NO20130459A1 (en) | Process and apparatus for producing magnesium | |
| US20140234193A9 (en) | Electrochemical Production of Metal Hydroxide Using Metal Silicates | |
| RU2704683C1 (en) | Method of recovery of black sea from hydrosulphuric contamination | |
| RU2673828C1 (en) | Method for environmentally safe extraction of energy and mineral resources of the black sea | |
| Nindhia et al. | Processing zinc from waste of used zinc-carbon battery with natrium chloride (NaCl) for biogas desulfurizer | |
| NO321097B1 (en) | Method and apparatus for purifying water and gas | |
| JPS58128196A (en) | Preventing method of degration in water quality in closed sea area as well as lake and pond | |
| US20230087878A1 (en) | Combined carbon dioxide disposal and freshwater production from a saline aquifer | |
| WO2000039031A1 (en) | Advanced treatment for produced water | |
| RU2338869C2 (en) | Method of hydrogen sulphide recovery from black sea bottom | |
| CN209481230U (en) | A kind of closed tiny structure gas floatation separation device | |
| CN205662437U (en) | Sludge heavy metal resource extraction system | |
| US20120199494A1 (en) | Biomass production and harvesting system | |
| Gunes-Durak et al. | Overview of hydrogen energy production in the Black Sea for the disposal of potentially hazardous hydrogen sulfide | |
| RU2123476C1 (en) | Method of purifying natural water reservoirs from hydrogen sulfide | |
| RU2517285C1 (en) | Underwater structure for drilling oil-gas wells and production of hydrocarbons and methods of its transportation, assembly and operation |