Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка эффективной технологии комплексного освоения высокопараметрических минерализованных гидрогеотермальных ресурсов

Докладчик: Алхасов Алибек Басирович

Должность: директор, директор, Руководитель

Цель проекта:
1. Использование геотермальных ресурсов для производства электроэнергии, тепла и извлечения ценных химических соединений из геотермальных рассолов. 2. - Цель реализуемого проекта: Разработка технологических решений комплексного эффективного освоения высокотемпературных минерализованных гидрогеотермальных рассолов с использованием теплового и химического потенциалов на основе бинарных ГеоЭС и химических методов извлечения растворенных компонентов. - Конечный продукт, создаваемый с использованием результатов, планируемых при выполнении проекта: Разработка проекта ТЗ на проведение ОКР «Разработка эффективной технологии комплексного освоения высокопараметрических минерализованных гидрогеотермальных ресурсов» для создания комплекса эффективного освоения высокотемпературных минерализованных гидрогеотермальных рассолов месторождений ГТВ, на основе ГеоЭС, рентабельность которой обеспечивается производством товарной продукцией – солей лития и сопутствующих литию ценных компонентов (ионы рубидия, цезия). Изготовление и проведение испытаний экспериментального образца укрупненной лабораторной установки по переработке редкометального гидроминерального сырья – высокоминерализованных геотермальных вод - Место и роль проекта и его результатов в решении задачи/проблемы: Реализация проекта создаст технологическую базу для эффективного освоения высокотемпературных минерализованных гидрогеотермальных рассолов месторождений ГТВ Северокавказского и других регионов Российской Федерации, на основе ГеоЭС, рентабельность которой обеспечивается производством солей лития в масштабах, достаточных для удовлетворения потребностей хозяйства страны в элементе номер 3.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Методика подсчета запасов и оценки перспективности освоения высокотемпературных гидрогеотермальных рассолов месторождений Северокавказского региона на основе изучение их гидрогеолого-геотермических характеристик и химического состава.
Методика проведения гидродинамических, тепломассообменных и оптимизационных расчетов и на их основе выбор оптимального режима эксплуатации первичного контура (геотермальной циркуляционной системы) бинарной ГеоЭС с привязкой к конкретному геотермальному месторождению
Методика оценки наиболее оптимального низкокипящего рабочего агента вторичного контура бинарной ГеоЭС на основе анализа теплофизических данных и расчетов по оптимизации термодинамических циклов.
Методика разработки технологических схем комплексного освоения высокопараметрических геотермальных ресурсов с различными вариантами утилизации отработанного теплоносителя (сброс на поверхности, обратная закачка, частичная закачка).
Программа и методики проведения исследований физико-химических процессов, лежащих в основе переработки отработанных в ГеоЭС геотермальных рассолов с получением солей лития.
Эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец укрупненной лабораторной установки по переработке редкометального гидроминерального сырья – высокоминерализованных геотермальных вод.
Экспериментальный образец укрупненной лабораторной установки по переработке редкометального гидроминерального сырья – высокоминерализованных геотермальных вод.
Регламент технологического процесса производства неорганических материалов на основе переработки редкометального гидроминерального сырья – высокоминерализованных геотермальных вод.
2. На основе оптимизации термодинамического цикла Ренкина, реализуемого в бинарной ГеоЭС, будет выбран наиболее энергоэффективный низкокипящий рабочий агент, одновременно удовлетворяющий экологическим требованиям по озонобезопасности (ODP = 0) и минимальному потенциалу глобального потепления - GWP.
Технологическая схема бинарной ГеоЭС и ее режимно-эксплуатационные и конструкционные параметры будет оптимизированы на основе физико-математических и оптимизационных методов расчета из условия минимума удельных капитальных затрат.
Разрабатываемые комплексные энергосырьевые технологии на основе бинарных ГеоЭС на низкокипящих рабочих агентах могут использоваться:
- для создания аналогичных бинарных ГеоЭС в различных регионах страны, располагающих достаточными запасами высокопараметрических ГТВ с температурами от 130 оС и выше с иным спектром ценных минеральных компонентов в промышленных концентрациях;
- для создания комплексных технологий на основе бинарных ГеоЭС на низкокипящих рабочих агентах с более широким спектром использования ГТВ, сработанных в контурах ГеоЭС. Например, наряду с организацией производства ценных неорганических материалов, создание энерго-биологических комплексов и др.
Экспериментальный образец лабораторной установки для переработки отработанных геотермальных вод с целью производства редкометального (литиевого) концентрата и на его основе - производства товарной продукции – солей лития на основе переработки литиевого концентрата, все ее технологические узлы должны функционировать в режиме непрерывного технологического цикла.
Квалификация товарной продукции – солей макрокомпонентов геотермальных рассолов – должна соответствовать категории «технический» с содержанием основного компонента выше 70 %.
Квалификация товарной продукции – солей микрокомпонентов геотермальных рассолов (ионов лития и попутных щелочных металлов) – должна соответствовать категории «чистый» с содержанием основного компонента не ниже 98 %.
Регламент технологического процесса производства неорганических материалов на основе переработки редкометальных геотермальных рассолов может использоваться:
- для создания технологий водоподготовки для утилизации промышленных сточных вод хлоридно-натриевого типа;
- производства минеральных материалов на основе переработки различных типов природных вод с доведением очищенной воды до кондиций питьевой;
- для утилизации радиоактивных компонентов (87Rb, 90Sr и др.) природных вод и технологических растворов.
3. Впервые в отечественной практике освоения геотермальных энергетических и минерально-сырьевых ресурсов предлагается технология их комплексного освоения на основе бинарной ГеоЭС и завода по производству солей лития, которое обеспечивается электроэнергией, вырабатываемой геоэлектростанцией.
4. Абсолютное количество действующих и строящихся ГеоЭС в странах мира используют в качестве энергоносителя высокопараметрические геотермальные флюиды, приуроченные вулканическим сейсмоактивным областям, что связано со значительными капитальными затратами на их строительство и технологическими рисками. Реализация проекта представляет интерес и основы для международного партнерства в сфере создания ГеоЭС значительной мощности в менее активных областях, рентабельность которых будет обеспечиваться, в том числе и совместным производством ценных материалов – сырья для атомной, стекольной промышленности, развивающейся индустрии химических источников тока.
5. Рекомендации по возможности использования результатов проведённых ПНИ в реальном секторе экономики.
Разработка проекта ТЗ на проведение ОКР «Разработка эффективной технологии комплексного освоения высокопараметрических минерализованных гидрогеотермальных ресурсов» для создания комплекса эффективного освоения высокотемпературных минерализованных гидрогеотермальных рассолов месторождений ГТВ.
Сработанные в ГеоЭС технологические рассолы после извлечения целевых продуктов будут соответствовать требованиям к качеству сточных вод, закачиваемых в нагнетательные и поглощающие скважины, а технические (оборотные) воды – требованиям к качеству сточных вод, допустимых к сбросу в водные объекты.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Полученные результаты по комплексному освоению высокопараметрических гидрогеотермальных ресурсов найдут применение в геотермальной энергетике и технологиях переработки нетрадиционного химического сырья – производства солей редких металлов, содержащихся в геотермальных рассолах.
Электроэнергия, вырабатываемая в бинарной ГеоЭС, будет использована для обеспечения потребностей завода по извлечению химкомпонентов из рассолов и на нужды различных потребителей. Соединения лития, получаемые при переработке рассолов, будут использованы во многих отраслях промышленности (атомная, стекольная, электрохимическая, фармацевтическая, строительная и другие).
2. Перспективными для освоения являются гидрогеотермальные рассольные воды Берикейского, Тарумовского и Сухокумского месторождений Дагестана, для которых будут разработаны технологии комплексного освоения теплового, химического и водоресурсного потенциалов. На Берикейском месторождении будет реализована пилотная технологическая система по извлечению химкомпонентов из рассолов производительностью до 30 м3/сут. На пилотной системе будут отработаны технологии каскадного извлечения химкомпонентов, которые будут переданы индустриальному партнеру и использованы в системе крупномасштабного освоения ресурсов месторождения.
3.Оценка или прогноз влияния планируемых результатов:
- На развитие научно-технических и технологических направлений; разработку новых технических решений:
Полученные в ходе выполнения проекта результаты будут способствовать развитию нового направления в геотермальной энергетике по комплексному освоению высокопараметрических рассолов. Будут разработаны новые энергоэффективные, экономически рентабельные и экологически чистые технические решения, способствующие масштабному освоению таких ресурсов. Освоение теплового потенциала будет осуществляться в бинарных ГеоЭС с рабочими агентами нового поколения и комбинированных геотермально-парогазовых энергоустановках, основанных на новых технологиях, использующих различные термодинамические циклы
- На изменение структуры производства и потребления товаров и услуг в соответствующих секторах рынка и социальной сфере:
Освоение рассолов Берикейского месторождения позволит ежегодно получать до 2000 т завозимого в настоящее время из-за рубежа карбоната лития, что позволит полностью обеспечить потребности России.
- Оценка или прогноз влияния планируемых результатов на развитие исследований в рамках международного сотрудничества:
Разработанные технологии могут быть реализованы и в других странах в рамках международного сотрудничества.
- Развитие системы демонстрации и популяризации науки, обеспечении развития материально-технической и информационной инфраструктуры:
Результаты, получаемые на этапах выполнения проекта, будут представлены на ежегодных международных и российских научных форумах по проблемам возобновляемой энергетики, ежегодном Дагестанском экономическом форуме, в региональных СМИ
Создаваемая в ходе реализации проекта опытная установка по производству солей лития из геотермальных рассолов будет использована в качестве стенда в демонстрационно-учебных целях, в том числе и для подготовки специалистов-технологов в области освоения нетрадиционного химического сырья.

Текущие результаты проекта:
1. Проведен аналитический обзор научно-технической и методической литературы, затрагивающей проблему, исследуемую в рамках проекта, включая анализ процессов и технологического оборудования, применяемых для производства неорганических материалов на основе переработки редкометальных геотермальных рассолов
2. Проводятся патентные исследования способов переработки гидроминерального сырья, синтеза неорганических материалов, в том числе солей редких и рассеянных элементов, а также способов создания энергетических установок, систем и комплексов на геотермальных высокопараметрических рассолах.
3. Обоснована в качестве наиболее перспективной технологическая схема сработки рабочих агентов в первичном и вторичном контурах бинарной ГеоЭС в трех вариантах утилизации отработанного теплоносителя - высокотемпературного геотермального рассола: сбросом отработанного теплоносителя на поверхность; закачкой части отработанного рассола в пластовый коллектор и переработкой другой его части на заводе по утилизации химических компонентов; закачкой всего отработанного энергоносителя в коллектор. Обоснованы преимущества и недостатки схем, проанализированы факторы, влияющие на выбор конкретной схемы.
4. Обоснована в качестве наиболее перспективной технологическая схема производства литиевых материалов на основе переработки гидрогеотермальных рассолов с использованием сорбционно-осадительных методов получения литий-алюминиевого концентрата в качестве целевого сырья для синтеза различных солей лития, а также каскадного производства солей и материалов сопутствующих литию ценных компонентов геотермальных вод. Определены наиболее перспективные варианты применения технологических аппаратов для производства минеральных солей редких элементов.