CS254168B1 - Sposob úpravy geotermálnych vód - Google Patents

Description

Vynález rieši úpravu geotermálnych vod prtdavkom sústavy látok pozitivně ovplyvňujúcich a zamedzujúcich inkrustácii ťažobných a rozvodných zariadení usadenými minerálnymi látkami, pričom podstatné sa zvyšuje inhibičný účinok z híadiska časového posobenia i celkového efektu inkrustačnej zábrany.

Geotermálne vody nadobúdajú na svojom národohospodárskom i zdravotnom význame, a preto sa ich fažbe a v.yužitiu venuje čoraz vačšia pozornost Ťažba a využívanie geotermálnych vod je spojená so změnami rovnováh v chemizme rozpuštěných minerálnych látok. V geotermálnej vodě sú přítomné ióny Ca²⁺ a HCO3“ v zvýšenom množstve, a preto prebieha zvratná reakcia:

Ca?⁺ + 2 HCO3- CaCO3 + CO2 + H2O

- Dynamická rovnováha je vplyvom dekompresie a odplynenia uvolněného CO2 posunutá výrazné,doprava. Vznik a vypadávanie CaCO3 sa zvyšuje s rastúcim zahušťováním minerálneho obsahu a stupňom presýtenia. Trvale sa prejavuje tendencia k ustalovaniu vápenato- uhličitanovéj rovnováhy a ak sa překročí súčin rozpustnosti CaCO3, tvoriaci sa inkrust alebo zrazenina odčerpává ióny Ca^2h z roztoku.

Systém rovnovážných stavov geotermálnych vod je velmi zložitý a komplikovaný tlakom, teplotou, rozpuštěným kysličníkom uhličitým, prítomnosťou hydrouhličitanov alkalických kovov a kovov alkalických zemin. Nemalú úlohu zohrávajú v tomto systéme aj rozpuštěné plyny, hlavně metán, kysličník uhličitý a ojedinele aj sirovodík. Z aniónov prevládajú chloridy, ktoré sú doprevádzané bromidrni, jodidmi, síranmi a kyselinou křemičitou. Porušením čo len jedného ukazovatela alebo fyziálnych hodnót systému dochádza k jeho presýteniu a nadmernej vápenato-uhličitanovej inkrustácii, ktorá pósobí na zarastanie rozvodných a výměníkových potrubí tak, že v priebehu niekolkých hodin sa vytvára hrúbka inkrustu v centimetroch a behom niekofkých dní sa priemer potrubí zmenší natolko, že rýchlosť prúdenia v inkrustovanej trubke sa zvýši a tým nedojde k jej totálnemu upchatiu.

Inkrusty v potrubiach zamedzujú přenosu tepla cez steny trubiek, tvoria tepelno-izolačnú vrstvu, čím sa ďalej znižuje využitelnost tepla z geotermálnych vod.

Na odstránenie uvedených nedostatkov sa navrhlo vlacero riešení. Tak například čs. AO č. 188 605 uvádza, že geotermálna voda sa zmiešava s vodou o 10 °C chladnejšiou, sýtenou oxidom uhličitým na udržanie chemickej rovnováhy medzi rozpuštěnými plynmi s obsahom minerálnych látok.

Podlá čs. AO 236 299 sa před uvolněním rozpuštěných plynov vstrekuje do geotermálnej vody roztok inhibítorov na báze polyfosforečnanov v množstve 1 až 30 g. m~³.

Iný postup uvádza K. Rybický v Zborníku z konferencie o využívaní geotermálnych vód v poinohospodárstve SSR, SVTS Bratislava, november 1977. Podlá tohto postupu sa zabezpečuje stabilizácia rovnovážného staťu v chemizme rozpuštěných minerálnych látok po dekompresii v stabilizačnej nádrži velkého obsahu, v ktorej dochádza k vypadávaniu krystalického uhličitanu vápenatého vačšinou vo formě kalov tak, že vo vykurovacom systéme už nedochádza k ďalšej tvorbě inkrustov.

Tento postup nerieši problémy inkrustácie na ťažobnom zariadení nad bodom evázie plynov až po stabilizačnú nádrž.

Podlá čs. AO 236 405 sa ako inhibitor aplikuje systém pozostávajúci z hydrogénfosforečnanu alkalických kovov a difosforečnanov, připadne kombináciou s hexametafosfátov alkalických kovov.

Autoři USA patentu č. 3 633 672 používajú organofosforečné typy inhibítorov.

USA patent č. 4 782 469 uvádza pre zabránenie tvorby inkrusíácie gypsu prídavok činidiel k absorbentu.

Pri USA patente č. 4 357 248 sa inhibičný účinok zakladá na použití dusík obsahujúcich fosfonátov.

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

Ako je zřejmé z uvedeného, niektoré systémy sa nezakladajú na komerčně dostupných látkách, kým u systémov s fosforečnanmi nie je zabezpečený inhibičný účinok v dostatočnom časovom úseku a ani v počiatočnom stádiu.

Dalším známým sposobom úpravy vod pre zabránenie inkrustácii je magnetická úprava.

Podlá „Corosion Prevention and Control“ 29 (4), 15—18 (1982) dala by sa magnetická úprava označit za proces, ktorý sa rozšířil pod názvom Hydrodinamic Fluid Treatment v mnohých odboroch od doby poznania tohoto javu v roku 1968.

Princip magnetickej úpravy vody je jednoduchý. Voda obsahujúca rozpuštěné látky udržované v roztoku plynom majúce sklon vytvárať hutné a tvrdé usadzeniny za tepla, prepúšťa sa poměrně silným magneitckým polom, vytvořeným v úzkej štrbine permanentným magnetom alebo elektromagnetom. Rozpuštěné látky v takto upravenej vodě sa nevylúčia ako tvrdé inkrusty, ale ako vločky alebo kal, ktorý prúdiaca kvapalina vynesie zo zariadenia. Magnetická úprava geotermálnych vód nedosiahla priemyselného využitia. Ťažkosti robia magnety pre vysoké objemy ťaženej geotermálnej vody. Keďže sa ťažia geotermálne vody 80 až 95 °C teplé, je magnetizácia málo účinná.

Podlá tohto vynálezu úpravy geotermálnych vód prídavkom látok zamedzujúcich inkrustácii přítomných minerálnych látok na báze povrchovo aktívnych látok a póly254188 fosforečnanov sa uskutočňuje tak, že sa do geotermálnej vody vpravuje, pod eváznou hlbkou vodný roztok systému pozostávajúceho z 4 až 10 % hmot. alkyl-amínopolyetoxamátu s 8 až 22 atómami uhlíka v alkyle a priemernou dížkou polyetoxamérového reťazca v rozmedzí 5 až 25 základnéj jednotky a 45 až 61 % hmot. etoxpropoxamérov obecného vzorca

XO(EO)_n(PO)_m-H kde

EO je etylénoxid, PO propylénoxid, X je H alebo alkylskupina so 4 až 15 C atómami, pričom poměr n:m je 1,2 až 1,5:1 a z 35 až 45 % hmot. aspoň jedného polyfosforečnanu s tromi až šiestimi atómami fosforu v celkovom množstve 1 až 20 mg/1 geotermálnej vody.

Medzi hlavně přednosti postupu podfa vynálezu je potřebné uviesť vysokú technickú účinnost, dobrý a plynulý spósob dávkovania, komerčná dostupnost komponentov systému, ich ekonomická nenáročnost a pri použitých koncentráciách aj hygienická nezávadnost.

Použitý systém sa dávkuje do geotermálnych vod, vo formě vodného roztoku, pričom je účelné používat nižšie koncentrácie, ktoré umožňujú precíznejšie a plynulé dávkovanie malých množstiev. Z tohoto hfadiska je účelné používat koncentrácie 0,5 až 5 % hmot.

Systém sa spravidla vpravuje do geotermálnych vod ešte v ťažobnom úseku, najčastejšie v oblasti evázie, avšak systém možno použiť aj pre aplikáciu do rozvodov geotermálnych vod. Navrhnutý systém sa ukázal aj pri skúškach korozívnosti ako dobrý, pričom korozně skúšky preukázali, že koróznosť nepřesahuje na ocelových materiáloch hodnotu úbytku hrůbky 0,1 mm/rok.

Příklad 1

Do vrtu geotermálnej vody v híbke 100 m v eváznej oblasti dávkujeme 3%-ný vodný roztok v množstve 1 mg/1, připravený z

5.5 % hmot. dodecylamínopolyetoxyaméru s 10 mól. etylénoxidu, 55 % hmot. etoxpropoxaméru, v. ktorom poměr naviazaného etylénoxidu k propylénoxidu je 1,2:1 a. z

39.5 % hmot. hexametafosforečnanu sodného.

Tažená geotermálna voda má teplotu 90 stupňov C . a obsah minerálnych látok 5 300 mg . I^-1. Na ťažobnom zariadení ako aj v rozvodných potrubiach nevznikol inkrust ani po 60 dňoch. Na vnútornom povrchu sa neprejavlli známky zvýšenej korózie. Příklad 2

Do vrtu geotermálnej vody v híbke 150 m v eváznej oblasti vpravujeme 1,5%-ný vodný roztok v množstve 4 mg/1, připravený z

6,5 % hmot. zmesi hexadecylaminopolyetoxaméru s 15 mol. etylénoxidu a oktadecylamínopolyetoxaméru v molárnom pomere 1 : 1, 58 % hmot. etoxpropoxaméru, v ktorom poměr naviazaného etylénoxidu k proplánoxidu je 1,5:1 a z 35,5 % hmot. zmesi tripolyfosfátu a hexametafosforečnanu sodného v hmotnostnom pomere 1 : 5. Geotermálna voda bola zhodná ako v příklade 1. Na ťažobnom zariadení nevznikol inkrust ani po 150 dňoch a neprejavili sa známky korózie.

Přiklad 3

Do geotermálnej vody v híbke 180 m v eváznej oblasti vpravujeme 2%-ný vodný roztok v množstve 18 mg/1 geotermálnej vody, připravený z 8 % hmot. oktadecylamínopolyetoxaméru s 20 mólmi etylénoxidu, 47 % hmot, etoxpropoxaméru, v ktorom je poměr naviazaného etylénoxidu k propylénoxidu 1,33 : 1 a zo 45 % hmot. liexametafosÍOrečnanu sodného. Geoiermálna voda bola zhodná ako v příklade 1. Na ťažobnom zariadení nevznikol inkrust ani po 180 dňoch a neprejavili sa známky zvýšenej korózie.

Příklad 4

Do vrtu geotermálnej vody v híbke 80 m dávkujeme 2%-ný roztok v množstve 20 mg/ /1, připravený zo 6 % hmot. hexadecylamínopolyetoxaméru a 56 % hmot. etoxaméru s naviazaným etylénoxidom a propylénoxidom v pomere 1,5 : 1 a z 38 % hmot. hexametafosforečnanu sodného. Na ťažobnom zariadení vznikol inkrust, ktorý bol vyplavovaný termálnou vodou vo formě zákalu.

Příklad 5

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

Příklad 6

Postupuje sa ako v přiklade 4, ale inhibitor sa vpravuje do híbky 110 m. Ani po 120 dňoch sa neobjavil inkrust.

Příklad 7

Do vrtu geotermálnej vody v híbke 140 m dávkujeme 2,5-%ný roztok v množstve 12 mg/1 připravený zo 7 % hmot. okíadecylamínopolyetoxaméru s 15 mól. etylénoxidu a z 48 % hmot. etoxpropoxaméru, v ktorom poměr naviazaného etylénoxidu k propylénoxidu je 1,2 : 1 a zo 40 % hmot. tripolyfosforečnanu na ťažobnom zariadení nevznikol inkrust ani po 105 dňoch.

Příklad 8

Do vrtu geotermálnej vody v híbke 160 m vpravujeme 2%-ný roztok v množstve 10 mg/1 připravený zo 7,5 % hmot. oktadecylamínopolyetoxaméru s 22 mólmi etylénoxidu v molekule a z 48 % hmot. etoxpropoxaméru v mól. pomere etylénoxid : propylénoxld 1,3 : 1 a z 38 % hmot. štvorfosforečnanu sodného s hexametafosforečnanom sodným v mól. pomere 1 : 3. Na zariadení nevznikol inkrust ani po 130 dňoch.

Příklad 9

Do vrtu geotermálnej vody v híbke 150 m dávkujeme 2,5%-ný roztok v množstve 12 mg/1 připravený zo 7 % hmot. oktadecylamínopolyetoxyaméru s 15 mól. etylénoxidu a z 46 % hmot. butyletoxpropoxaméru, v ktorom poměr naviazaného etylénoxidu k propylénoxidu je 1,2 : 1 a zo 40 % hmot.

tripolyfosforečnanu, pričom na ťažobnom zariadení nevznikol inkrust ani po 120 dňoch.

Příklad 10

Do vrtu geotermálnej vody v híbke 100 m v eváznej oblasti vpravujeme 1,5%-ný vodný roztok v množstve 4 mg/1, připravený z 6,5% hmot. zmesi hexadecylamínopolyetoxaméru s 15 mól. etylénoxidu a oktadecylamínopolyetoxaméru v molárnom pomere 1 : 1, 56 % hmot. lauryletoxpropoxaméru, v ktorom poměr naviazaného etylénoxidu k propylénoxidu je 1,5 : 1 a z 35 % hmot. k propylénoxidu je 1,5 : 1 a z 35,5 % hmot. zmesi tripolyfosforečnanu a hexametofosforečnanu sodného v hmotnostnom pomere 1 : 5. Geotermáhia voda bola zhodná ako v příklade 1. Na ťažobnom zariadení nevznikol inkrust ani po 130 dňoch a neprejavlii sa známky korózie.

Claims (1)

1. Sposob úpravy geotermálnych vod prídavkom látok zamedzujúcich inkrustácii přítomných minerálnych látok na báze povrchovo aktívnych látok a polyfosforečnanov, vyznačujúci sa tým, že sa do geotermálnej vody vpravuje, pod eváznou híbkou vodný roztok systému pozostávajúceho z 4 až 10 percent hmot. alkylamínopolyetoxaméru s 8 až 22 atómaml uhlíka v alkyle a priemernou dlžkou polyetoxamérového retazca v rozmedzí 5 až 25 základnej jednotky a 45 až 61 % hmot. etoxpropoxamérov obecného vzorca

   VYNÁLEZU

   XÓ(EO)_n(PO)_m—H kde

   EC) je etylénoxid, PO propylénoxid, X je H alebo alkylskupina so 4 až 15 C atómami, pričom poměr n: m je 1,2 až 1,5 : 1 a z 35 až 45 % hmot. aspoň jedného polyfosforečnanii s tromi až šiestimi atómomi fosforu v celkovom množstve 1 až 20 mg/1 geotermálnej vody.