Извлечение коллоидного кремнезема из высокотемпературных гидротермальных теплоносителей с применением мембранных фильтров

• Автор: Горбач, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Петропавловск-Камчатский
• Количество страниц: 199 с. : ил.

Введение

Глава 1. Методы извлечения химических соединений из гидротермального теплоносителя.

1.1 Технологические принципы использования гидротермального теплоносителя для получения электрической и тепловой энергии и минерального сырья.
1.2. Методы промышленного извлечения химических соединений из гидротермального теплоносителя и их утилизации.

1.3. Методы утилизации кремнезема, извлеченного из гидротермального теплоносителя.

1.4 Применение фильтрационных устройств для извлечения коллоидного кремнезема из жидкой фазы теплоносителя.

1.5 Принципы работы мембранных устройств, используемых для водоочистки.

Выводы.

Цели и задачи исследования.

Глава 2. Определение размеров коллоидных части кремнезема в гидротермальном растворе методом фотонной корреляционной спектроскопии ФКС.

2.1 Метод фотонной корреляционной спектроскопии.

2.2 Измерение радиусов коллоидных частиц кремнезема в водном растворе сепарата скважин Мутновского месторождения методом ФКС.
2.3 Измерение радиусов коллоидных частиц кремнезема в водном растворе сепарата скважин Паужетского месторождения методом ФКС. Выводы.
Глава 3. Эксперименты по извлечению коллоидного кремнезема из гидротермального раствора мембранными фильтрами.
3.1 Исследование кинетики нуклеации и полимеризации ортокремневой кислоты ОКК с образованием коллоидных частиц кремнезема.
3.2 Измерение агрегатов коллоидных частиц кремнезема образованных в результате ввода катионов металлов после фильтрации через мембранные фильтры
3.3 Эксперименты по извлечению коллоидных частиц кремния с использованием мембранных фильтров и вводом катионов А и Бе3. Выводы
Глава 4. Эксперименты по извлечению коллоидного кремнезема из гидротермального раствора на установке баромембранного фильтрования БМФ.
4.1 Характеристики керамических мембранных фильтров.
4.2 Установка для баромембранного фильтрования.
4.3 Результаты экспериментов по обработке гидротермального раствора на установке БМФ.
4.4 Определение проницаемости и селективности мембранного слоя по коллоидному кремнезему в гидротермальных растворах при различных концентрациях катионов А.
4.5 Результаты экспериментов по концентрированию коллоидного кремнезема в гидротермальных растворах с применением мембранных фильтров.
4.6 Результаты экспериментов по извлечению коллоидного кремнезема из гидротермальных растворов при температуре С.
Глава 5. Технологическая схема мембранного извлечения коллоидного кремнезема из гидротермальных теплоносителей
5.1. Принципиальная технологическая схема извлечения кремнезема.
5.2. Промышленное использование аморфных кремнеземов и потребности современного рынка.
5.3. Принципы экономического обоснования технологии извлечения коллоидного кремнезема баромембранным фильтрованием.
Заключение Список литературы.
ц Введение.
Актуальность


Схема обратной закачки сепарата на ВерхнеМутновской Гео
1, 2, 3 продуктивные скваины, 4, 5 скважины обратной закачки сепарата, 6 скважина обратной закачки конденсата пара, 7 сепарататоры 1ой ступени 1ой и 2ой линии, 8 сепараторы 2ой ступени 1ой и 2ой линии, 9 расширитель, шумоглушитель, выхлоп пара из шумоглушителя в атмосферу, турбина, система конденсации пара, пробоотборник сепарата. Принципиальная теплотехническая схема Мутиовской ГеоЭС. В схему Мутновской ГеоЭС мощностью МВт 2 х МВт рис. Продуктивные скважины для вывода теплоносителя на поверхность. Сепараторы горизонтального типа Гой и 2ой ступени с установкой промывки пара в сепараторе второй ступени для подготовки сухого пара перед подачей на турбину. Шумоглушители для аварийного сброса пара. Расширитель для сброса давления в потоке сепарата давление 0,4 0,6 МПа. Турбины 2 х К 0,6 Гео общая мощность , МВт, электрические нагрузки для нужд энергоблока 1,9 МВт, изготовитель АО КТЗ. Конденсаторы на каждую турбину. Мокрые вентиляторные градирни на каждую турбину. Пароструйные эжекторы 1я ступень и водокольцевые вакуум насосы 2я ступень для отсоса НКГ. Реинжекционные скважины для обратной закачки реинжекции сепарата при давлении 0,4 0,6 МПа и температуре 3,6 8,8С и конденсата. Пароводяные скважины извлекают теплоноситель с большой минерализацией М 1, гл, вЮг 0 мгл В целом с технологической и экологической точки зрения определенные проблемы связаны с содержанием в паре и ПВС сероводорода и кремнекислоты. Для оптимизации процессов отвода и реинжекции сепарата может потребоваться частичное извлечение кремнезема с последующей утилизацией. Рис. Теплотехническая схема Мугновской ГеоЭС 1 скважина добычная 2 сепаратор скважинный 3 прудотстойник 4 шумоглушитель 5 скважина закачки 6 система консервации 7 клапан аварийного уровня 8 регулятор уровня сепарата 9 регулятор расхода ПВС сепаратор 1ой ступени поплавковый клапан переключающее устройство клапан предохранительный насосы закачки вода на уплотнения I С промывочная вода 0 кгч сепаратор 2ой ступени барботажное устройство охладитель конденсата конденсатор сброс пара в шумоглушитель клапан рециркуляции промывочные насосы конденсатосборник резервная промывка пара эжектор 1ой ступени промывка турбины конденсатный насос главный конденсатор срыв вакуума турбоагрегат клапан регулирующий клапан стопорный охладитель эжектора эжектор 2ой ступени охладитель эжектора в скважины закачки бассейн для перелива насосы охлаждающей воды градирня маслоохлаждение охладители воздуха прочие охладители труба Вентури. По химическому составу Пауяетские гидротермы принадлежат к типу хлоридных натриевых вод. Общая минерализация их составляет 1,0 3,4 гл, температура па выходе из скважин 4 0 С, давление на устье скважины 0,2 0,4 МПа, от 8,0 до 8,2. Термальные воды содержат повышенные количества кремнекислоты 0 мгл и борной кислоты 0 мгл. Пар насыщен также газами углекислым 0 мгкг, сероводородом мгкг, аммиаком до мгкг и др. Пароводяная смесь из скважины поступает в сепаратор с нагрузкой парового объема 0 0 м3час, расположенный на скважине. Здесь при давлении 0, МПа происходит разделение пара и воды. Отсспарированпый пар по паропроводу поступает к турбинам. Горячая вода с температурой 0 0 С сбрасывается в реку и только небольшая часть ее идет но трубам для отопления и горячего водоснабжения жилых зданий поселка и электростанции. На станции установлены смешивающие конденсаторы. Поскольку конденсат отработавшего в турбинах пара здесь бесполезен, такие конденсаторы ком паю нее и требуют меньше охлаждающей воды. Для удаления газов из конденсаторов установлены водоструйные эжекторы с расходом воды 0 0 м3с. Для использования глубинного тепла Земли в целях получения электрической энергии требуется температура пара намного выше 0 С. На сегодняшний день это тепло можно получить только в районах современного вулканизма. Большинство месторождений термальных вод на платформах и в горноскладчатых областях относится к низкотемпературным, т. С. Существует задача преобразования низкотемпературного тепла в другие виды энергии, например в механическую или электрическую. Кроме того, сенарат высокотемпературного теплоносителя также должен быть использован для генерации электроэнергии, что затрудняется риском образования твердых отложений в теплообменниках. Бинарный цикл гидротермального теплоносителя выглядит следующим образом рис. Рис.