二氧化碳管理系統及方法

2023-06-15 14:55:46

二氧化碳管理系統及方法
【專利摘要】公開了一種二氧化碳管理系統及方法。根據本發明的一個實施例的二氧化碳管理系統包括：二氧化碳氣態線，其連接到二氧化碳儲罐上部，並且氣態二氧化碳在其中移動；二氧化碳液態線，其連接到所述二氧化碳儲罐，並且液態二氧化碳在其中移動；線混合部，其連接所述二氧化碳氣態線和所述二氧化碳液態線，從而使所述氣態二氧化碳與所述液態二氧化碳混合；以及二氧化碳液化裝置，其從所述線混合部連接，並且使所述氣態二氧化碳液化。
【專利說明】二氧化碳管理系統及方法

【技術領域】
[0001]本申請涉及一種二氧化碳管理系統及方法，更具體地說，涉及一種不將二氧化碳儲罐中產生的氣態二氧化碳排放到大氣中，而是使液化後的二氧化碳再次返回到二氧化碳儲罐的二氧化碳管理系統及方法。

【背景技術】
[0002]二氧化碳佔地球變暖氣體中的大約70%，為了從作為大量來源的火力發電站捕集二氧化碳並使其隔離，正在進行很多將二氧化碳作為海洋含水層、海水地層、氣體及原油生產時補償壓力的氣體或存儲在氣體及原油生產結束後的空間的研究。
[0003]為了將液態二氧化碳移送到對應地區，預期將使用管道線和二氧化碳輸送線。其中，二氧化碳輸送線被認為是一個應對方案。
[0004]以往的二氧化碳的運輸是運用二氧化碳運輸船,所述二氧化碳運輸船以小容量的高壓容器(15?30bar)用於食用，並且因產生的蒸發氣體量較小而排放到大氣中。但是在運送I萬噸/次以上的大容量的大容量運輸船中，將其排放到大氣中不僅在環境問題方面，而且在經濟方面也不利。因此產生了開發沒有大氣排放的情況下，進行運送的方法的需求。
[0005]另一方面，為了以大容量進行運送而降低儲罐的設計壓力在經濟方面有利。在輸送線方面，提高儲藏壓力時，存在由於容器的厚度要非常大而引起結構安全性及穩定性問題。
[0006]反之，大容量的二氧化碳運送在蒸發氣體產生量及二氧化碳的組成方面不利。因此，需要一種與某種程度上與不凝性氣體的組成無關，而在低壓下也能以液態儲藏的技術。
[0007]根據現有技術韓國專利申請第10-2008-0127318號，提出有能夠將二氧化碳及其它貨物同時裝船的概念專利，但是具體對船舶內設置的二氧化碳的管理系統及其二氧化碳管理方法卻沒有記載。
[0008]此外，正在進行在運輸船的儲罐內設置特定吸附劑進行氣態吸附而進行儲藏來運輸的概念的研究。由於大量捕集是連續工程，因此需要液態儲藏或管道線輸送。但存在如下缺點:在液態二氧化碳的裝船時需要不必要地進行再次加熱，而在管道線的情況下，裝入船舶的時間變得很長，並且為了再循環此時產生的非吸附二氧化碳，要花費很多費用。此外，通常，當商用吸附劑的體積密度(Bulk Density)為0.6?0.8g/cm3之間而佔50, OOOm3的1/3時，就存在常載大約12，500噸的缺點。
[0009]因此，二氧化碳輸送線通常是液態輸送。為了將移送的二氧化碳維持為液態，需要維持三相點(在-56.6 °C條件下為5.18bar)以上，並且超臨界(31.1°C，74.8bar)以下。但是，由於熱傳遞到儲罐內或在灌內部因流體的動能累積而導致相當量的二氧化碳蒸發掉。將其以較經濟的方式處理是很重要的。
[0010]目前，生產二氧化碳是為了用於飲料，其方法是在氣態下對含高濃度二氧化碳的混合氣體進行前處理，將其壓縮後在分液罐(Knock-drum)中去除水分，將氣態二氧化碳再次壓縮後利用採用氨水的吸收式冷凍機進行2階段液化，從而生產液態二氧化碳。對生產的液態二氧化碳進行儲藏時(_25°C附近18?20bar)產生的蒸發氣體被再次送到壓縮機前工序中，並通過進行再次壓縮、冷凝的循環工序而生產。
[0011]但是，在大容量二氧化碳運輸船中儲藏壓力低的情況下，在二氧化碳的三相點附近利用使用氨水的吸收式冷凍機使其液化並再次送到儲罐時，存在工序複雜，操作費用和投資費用較大的缺點。
[0012]尤其是，在儲藏壓力低的情況下，相對地不凝性氣體的比率增加，從而在二氧化碳加壓時需要更低的溫度，尤其是存在發生降低到二氧化碳的三相點以下的情況的擔憂，因此在操作方面不利。
[0013]此外，最近除傳統的燃燒後捕集(Post-Combust1n)之外，在以對應於燃燒前捕集(Pre-Combust1n)的整體煤氣化聯合循環(IGCC, Integrated Gasificat1n CombinedCycle)和全氧燃燒(Oxy Fuel)捕集等方法捕集二氧化碳的情況下，二氧化碳內含有大量的不凝性氣體。
[0014]以下表I涉及各燃燒捕集的二氧化碳、捕集後處理及蒸發氣體組成。
[0015]在以下表I中，捕集後處理I是去除一部分不凝性氣體後再次循環的組成，蒸發氣體2是在7bar條件下所述蒸發氣體產生儲罐體積的0.0015/天左右的條件。
[0016]表I
[0017]
成分燃燒前捕集(IGCC) _[燃燒後捕集全氣燃燒捕集捕集捕集後處蒸發氣I捕集丨蒸發氣捕集捕集後處蒸發氣
理1體2 [_體2理1體2
CO2 95.552 99.573 67.732 99.740 86.879 89.955 99.379 16.443CH4 0.020 0.002 0.059 10.010 0.280 0.000 0.000 0.000N2 0.350 0.184 13.988 0.170 12.480 3.538 0.197 14,710H2S 1,000 0,105 0.063 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000Cl+ 0.010 0.001 0.004 0.010 0.042 0.000 0.000 0.000CO 0.230 0,024 1.851 0.000 OJOO 0J00 0.000 0.000O2 0.000 0.000 0.000 0.010 0.318 1.799 0.100 3.159NOx 0.000 0.000 0.000 [ 0.010 0.000 0.150 0.017 0.000SOx 0,000 0,000 0.000 10.000 0,000 1,499 0.084 0,002
_ 2,759 0.058 16.282 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
Ar 0.030 0.001 0.020 I 0.000 ! 0.000 3.008 0.168 5.686
H-,O 0,050 0.052 0.000 I 0.050 I 0.001 0.050 0.055 0.001
----1-1----
合計 100.000 100.000 100.000 I 100.000 I 100.000 100.000 100.000 100.000
[0018]如表I中所不,在整體煤氣化聯合循環(IGCC)中，氮(N2)和氫(H2)的含量大；在全氧燃燒的情況下，氮(N2)、氧(O2)、気(Ar)含量多，在純二氧化碳的三相點附近，即7bar條件下濃縮的捕集氣體不會完全被液化，從而需要在陸上捕集源中去除一部分不凝性氣體。
[0019]這成為在海上運送二氧化碳的很大的缺點。此外，如表I所示，為了進行海上運送，二氧化碳的濃度至少要達到99.5摩爾％以上，才能在7bar壓力附近儲藏在二氧化碳儲罐中。
[0020]另一方面，在二氧化碳儲罐內的二氧化碳儲藏壓力低的情況下，相對地蒸發氣體的量增加，不凝性氣體的比率增加，從而存在難以用液化設備將其液化的問題。


【發明內容】

[0021]本發明要解決的技術問題
[0022]本申請用於解決如上所述的現有技術中的問題，其目的在於提供一種二氧化碳管理系統及方法，其不需要為了使在液態二氧化碳的輸送中產生的蒸發氣體即氣態二氧化碳再次液化而具備專門的冷凍設備，並且不會將產生的蒸發氣體中的二氧化碳排出到大氣中，而僅將不凝性氣體排放到大氣中。
[0023]技術方案
[0024]根據本發明的一個方面，可以提供一種二氧化碳管理系統，包括:二氧化碳氣態線，其連接到二氧化碳儲罐上部，並且氣態二氧化碳在其中移動；二氧化碳液態線，其連接到所述二氧化碳儲罐，並且液態二氧化碳在其中移動；線混合部，其連接所述二氧化碳氣態線和所述二氧化碳液態線，從而使所述氣態二氧化碳與所述液態二氧化碳混合；以及二氧化碳液化裝置，其從所述線混合部連接，並且使所述氣態二氧化碳液化。
[0025]此外，所述二氧化碳液化裝置可以包括:液化天然氣供給線，其用於將儲藏在液化天然氣儲罐的液化天然氣運送至液化天然氣貯藏所；吸入器、加壓泵及第I加熱裝置，這些設置在所述液化天然氣供給線上；液化天然氣液化線，其從所述加壓泵後端的所述液化天然氣供給線分支並再次連接到所述第I加熱裝置前端的所述液化天然氣供給線；熱交換器，其與所述線混合部連接，並且設置在所述液化天然氣液化線上；第I氣體排出線，其連接到所述熱交換器，使不凝性氣體排出到大氣中；以及二氧化碳再循環線，其從所述熱交換器連接到所述二氧化碳儲罐。
[0026]此外，所述二氧化碳氣態線可以包括壓縮所述氣態二氧化碳的壓縮機。
[0027]此外，所述二氧化碳氣態線可以包括分液罐，所述分液罐被設置在所述壓力加熱設備前端並吸收液體。
[0028]此外，所述二氧化碳再循環線可以包括再循環泵，其使所述液態二氧化碳向所述二氧化碳儲罐再循環。
[0029]此外，可以進一步包括:二氧化碳供給線，其從二氧化碳臨時貯藏所連接到所述二氧化碳儲罐；二氧化碳注入線，其從所述二氧化碳儲罐延長至二氧化碳貯藏所，並且設置有加壓泵、氣化裝置及第2加熱裝置；吸附塔，其設置在所述線混合部的前端的所述二氧化碳氣態線上；再生氣體供給線，其從再生氣體源連接到所述吸附塔前端的所述二氧化碳氣態線上，並且設置有第4加熱裝置；以及第2氣體排出線，其從所述吸附塔後端的所述二氧化碳氣態線分支並向外部延長。
[0030]此外，所述吸附塔的數量可以是兩個以上，並且並列配置。
[0031]此外，所述吸附塔使用的吸附劑包括活性炭、沸石和分子篩中的至少一個。
[0032]此外，為了吸附與二氧化碳儲罐中儲藏的二氧化碳混合的水或硫化物，二氧化碳管理系統可以進一步包括設置在所述吸附塔之前的所述二氧化碳氣態線上的導向吸附塔。
[0033]此外，所述導向吸附塔使用的吸附劑可以包括3A、4A及13X的沸石、分子篩和矽膠中的至少一個。
[0034]此外，再生氣體可以包括氮或乾燥空氣。
[0035]此外，二氧化碳管理系統可以進一步包括:第I 二氧化碳回收線，其在加壓泵前端的所述二氧化碳注入線的途中分支並連接到所述二氧化碳儲罐；以及氣化用熱交換器，其設置在所述第I二氧化碳回收線上。
[0036]此外，二氧化碳管理系統可以進一步包括:第2 二氧化碳回收線，其在氣化裝置後端的所述二氧化碳注入線的途中分支並連接到所述二氧化碳儲罐。
[0037]此外，二氧化碳管理系統可以進一步包括:第3 二氧化碳回收線，其從二氧化碳儲罐內設置的排出泵中引出並再次與所述二氧化碳儲罐連接；以及氣化用熱交換器，其設置在所述第3 二氧化碳回收線上。
[0038]此外，二氧化碳管理系統可以進一步包括:二氧化碳供給線，其連接到所述二氧化碳儲罐，以從二氧化碳臨時貯藏所供給所述二氧化碳；氣態二氧化碳供給線，其從所述二氧化碳供給線分支並與所述二氧化碳儲罐上部連接；以及液態二氧化碳供給線，其從所述二氧化碳供給線分支並與所述二氧化碳儲罐下部連接。
[0039]此外，在所述氣態二氧化碳供給線上可以設置多個噴嘴。
[0040]根據本發明的另一方面，可以包括:二氧化碳供給線，其從二氧化碳臨時貯藏所連接到所述二氧化碳儲罐；二氧化碳注入線，其從所述二氧化碳儲罐延長至二氧化碳貯藏所，並且設置有加壓泵、氣化裝置及第2加熱裝置；二氧化碳氣態線，其連接到二氧化碳儲罐上部，並且設置有第3加熱裝置及二氧化碳分離膜；以及第2氣體排出線，其向所述二氧化碳分離膜的外部延長並排出不凝性氣體。
[0041]此外，可以進一步包括:二氧化碳液態線，其連接到所述二氧化碳儲罐，並且液態二氧化碳在其中移動；線混合部，其連接所述二氧化碳氣態線和所述二氧化碳液態線，從而使所述氣態二氧化碳與所述液態二氧化碳混合；以及二氧化碳液化裝置，其從所述線混合部連接，並且使所述氣態二氧化碳液化。
[0042]此外，所述二氧化碳液化裝置可以包括:液化天然氣供給線，其用於將儲藏在所述液化天然氣儲罐的液化天然氣運送至液化天然氣貯藏所；吸入器、加壓泵及第I加熱裝置，這些設置在所述液化天然氣供給線上；液化天然氣液化線，其從所述加壓泵後端的所述液化天然氣供給線分支並連接到所述第I加熱裝置前端的所述液化天然氣供給線；熱交換器，其與所述線混合部連接，並且設置在所述液化天然氣液化線上；第I氣體排出線，其連接到所述熱交換器，使不凝性氣體排出；以及二氧化碳再循環線，其從所述熱交換器連接到所述二氧化碳儲罐。
[0043]此外，所述二氧化碳氣態線可以包括壓縮所述氣態二氧化碳的壓縮機。
[0044]此外，所述二氧化碳再循環線可以包括再循環泵，其使所述液態二氧化碳向所述二氧化碳儲罐再循環。
[0045]此外，為了吸附與所述二氧化碳儲罐中儲藏的與二氧化碳混合的水或硫化物，二氧化碳管理系統可以進一步包括設置在所述二氧化碳分離膜之前的所述二氧化碳氣態線上的導向吸附塔。
[0046]此外,所述二氧化碳分離膜的材料可以包括卡多聚醯胺(Cardo Polyamide)、樹枝狀大分子(Dendrimer)、Y-沸石、二氧化娃、碳、碳娃中的至少一個。
[0047]此外，二氧化碳管理系統可以進一步包括:第I 二氧化碳回收線，其從所述加壓泵前端的所述二氧化碳注入線分支並連接到所述二氧化碳儲罐；以及氣化用熱交換器，其設置在所述第I二氧化碳回收線上。
[0048]此外，二氧化碳管理系統可以進一步包括:第2 二氧化碳回收線，其從所述第2氣化裝置後端的所述二氧化碳注入線分支並連接到所述二氧化碳儲罐。
[0049]此外，二氧化碳管理系統可以進一步包括:第3 二氧化碳回收線，其從所述二氧化碳儲罐內設置的排出泵中引出並再次與所述二氧化碳儲罐連接；以及氣化用熱交換器，其設置在所述第3 二氧化碳回收線上。
[0050]此外，二氧化碳管理系統可以進一步包括:二氧化碳供給線，其連接到所述二氧化碳儲罐，以從二氧化碳臨時貯藏所供給所述二氧化碳；氣態二氧化碳供給線，其從所述二氧化碳供給線分支並與所述二氧化碳儲罐上部連接；以及液態二氧化碳供給線，其從所述二氧化碳供給線分支並與所述二氧化碳儲罐下部連接。
[0051]此外，在氣態二氧化碳供給線上可以設置多個噴嘴。
[0052]此外，二氧化碳管理系統可以進一步包括:第I移送用線，其連接到二氧化碳儲罐上部，並可延長至陸上捕集源。
[0053]此外，根據本發明的一個方面，二氧化碳管理方法可以包括以下步驟:對儲藏在二氧化碳儲罐中的二氧化碳進行加壓和氣化後供給到二氧化碳貯藏所的步驟；在吸附塔中吸附在所述二氧化碳儲罐中產生的氣態二氧化碳的步驟；通過供給再生氣體，從所述吸附塔脫附所述二氧化碳的步驟；所述脫附的氣態二氧化碳與液態二氧化碳一起在線混合部中混合的步驟；通過將儲藏在液化天然氣儲罐中的液化天然氣與熱交換器進行連接來液化氣態二氧化碳的步驟；以及將液化的所述二氧化碳再循環到所述二氧化碳儲罐的步驟。
[0054]此外，所述氣態二氧化碳與液態二氧化碳在線混合部中混合的步驟中，可以將氣態二氧化碳和液態二氧化碳以1:4.5?5.7的比率混合。
[0055]此外，二氧化碳管理方法可以進一步包括:在吸附所述氣態二氧化碳時，所述再生氣體通過從所述吸附塔延長到外部的第2氣體排出線排出的步驟。
[0056]此外，二氧化碳管理方法可以進一步包括:在液化所述氣態二氧化碳時，通過從所述熱交換器延長到外部的氣體排出線排出不凝性氣體的步驟。
[0057]此外，二氧化碳管理方法可以進一步包括:在所述二氧化碳吸附前去除所述蒸發氣體中包含的水和硫化物的步驟。
[0058]此外，二氧化碳管理方法可以進一步包括:所述再生氣體包括氮或乾燥氣體，並且其被加熱後供給到所述吸附塔的步驟。
[0059]此外，所述再生氣體的加熱可以由弓丨擎的餘熱實現。
[0060]此外，二氧化碳管理方法可以進一步包括以下步驟:在向所述二氧化碳貯藏所運送所述二氧化碳時，將通過在所述二氧化碳供給路徑中使一部分所述二氧化碳氣化而製作的活塞氣體再次供給到所述二氧化碳儲罐的步驟。
[0061]此外，二氧化碳管理方法可以進一步包括以下步驟:在向所述二氧化碳貯藏所運送所述二氧化碳時，將通過使所述二氧化碳儲罐中儲藏的所述二氧化碳流出並氣化而製作的活塞氣體再次供給到所述二氧化碳儲罐的步驟。
[0062]根據本發明的另一方面，二氧化碳管理方法可以進一步包括以下步驟:對儲藏在二氧化碳儲罐中的二氧化碳進行加壓和氣化後供給到二氧化碳貯藏所的步驟；將所述二氧化碳儲罐中產生的氣態二氧化碳，通過二氧化碳分離膜排出不凝性氣體的步驟；將通過所述二氧化碳分離膜的所述氣態二氧化碳在線混合部中與液態二氧化碳混合的步驟；將儲藏在液化天然氣儲罐中的液化天然氣，在熱交換器中利用冷卻劑使氣態二氧化碳液化的步驟；以及將液化的所述二氧化碳再循環到所述二氧化碳儲罐的步驟。
[0063]此外，二氧化碳管理方法可以進一步包括:在液化所述氣態二氧化碳時，通過從所述熱交換器延長到外部的氣體排出線排出不凝性氣體的步驟。
[0064]此外，二氧化碳管理方法可以進一步包括:在所述二氧化碳吸附前去除所述蒸發氣體中包含的水和硫化物的步驟。
[0065]此外，二氧化碳管理方法可以進一步包括以下步驟:在向所述二氧化碳貯藏所運送所述二氧化碳時，將通過在所述二氧化碳供給路徑中使一部分所述二氧化碳氣化而製作的活塞氣體再次供給到所述二氧化碳儲罐的步驟。
[0066]此外，二氧化碳管理方法可以進一步包括以下步驟:在向所述二氧化碳貯藏所運送所述二氧化碳時，將通過使所述二氧化碳儲罐中儲藏的所述二氧化碳流出並氣化而製作的活塞氣體再次供給到所述二氧化碳儲罐的步驟。
_7] 有益.效果
[0068]本發明的實施例通過混合氣態二氧化碳和液態二氧化碳來利用二氧化碳液化裝置，從而能夠更有效地液化液態二氧化碳儲罐中產生的氣態二氧化碳。
[0069]此外，通過僅將不必要的不凝性氣體排放到大氣中，從而能夠更有效地液化液態二氧化碳儲罐中產生的氣態二氧化碳。
[0070]此外，為了將不凝性氣體排放到大氣中而利用吸附塔，能夠更有效地液化液態二氧化碳儲罐中產生的氣態二氧化碳。
[0071]此外，為了將不凝性氣體排放到大氣中而利用二氧化碳分離膜，能夠更有效地液化液態二氧化碳儲罐中產生的氣態二氧化碳。
[0072]此外，通過將用作船舶等海洋結構物的燃料的液化天然氣用於二氧化碳液化裝置，不需要使二氧化碳液化的額外的冷卻設備和加壓設備，從而在經濟性及工藝安全性性能方面帶來有益效果。
[0073]此外，通過使用於二氧化碳液化裝置的液化天然氣被氣化，具有能夠減少對作為海洋結構物燃料的液化天然氣進行氣化所需要的能量的優點。
[0074]此外，通過去除和回收二氧化碳儲罐中產生的蒸發氣體的過程，能夠使二氧化碳儲罐的內部壓力維持一定，並且不會在運送過程中將回收的二氧化碳排放到大氣，而是將其再次回收到陸上捕集源。
[0075]此外，在向二氧化碳貯藏所注入二氧化碳時，通過將吸附的二氧化碳用作為使所述二氧化碳儲罐的內部壓力維持一定而供給的活塞氣體，能夠減少管理費。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0076]圖1是圖示根據本發明的一實施例的二氧化碳管理系統的示意圖。
[0077]圖2是用於說明根據圖1所示的二氧化碳管理系統的二氧化碳管理方法的圖。
[0078]圖3是圖示根據本發明的另一實施例的二氧化碳管理系統的示意圖。
[0079]圖4是用於說明根據圖3所示的二氧化碳管理系統的二氧化碳管理方法的圖。
[0080]圖5是圖示根據本發明的又一實施例的二氧化碳管理系統的示意圖。
[0081]圖6是用於說明根據圖5所示的二氧化碳管理系統的二氧化碳管理方法的圖。
[0082]圖7是圖示根據本發明的又一實施例的二氧化碳管理系統的示意圖。
[0083]圖8是用於說明根據圖7所示的二氧化碳管理系統的二氧化碳管理方法的圖。
[0084]圖9、圖10及圖11分別是圖示根據圖7的變形實施例的二氧化碳管理系統的示意圖。
[0085]圖12是圖示根據本發明的又一實施例的二氧化碳管理系統的示意圖。
[0086]圖13是用於說明根據圖12所示的二氧化碳管理系統的二氧化碳管理方法的圖。
[0087]圖14及圖15分別是圖示根據圖12的變形實施例的二氧化碳管理系統的示意圖。

【具體實施方式】
[0088]以下，將參照附圖對本發明的實施例進行詳細的說明。但是，本發明所屬【技術領域】的技術人員容易理解，附圖只是為了更容易地公開本發明的內容而說明的，本發明的範圍不由附圖的範圍所限定。
[0089]此外，提前聲明，在說明本發明的實施例時，對於具有相同功能的結構部分僅是使用相同名稱及相同符號，實際上與現有的二氧化碳液化裝置及包括該二氧化碳液化裝置的儲罐的結構部件不完全相同。
[0090]此外，本申請中使用的術語只是用於說明特定的實施例，並不旨在限定本發明。單數的表達，只要是在文章脈絡中沒有明確表示其它含義，則包括複數的表達。本申請中，「包括」或「具有」等術語應理解為是為了指定存在說明書中記載的特徵、數字、步驟、動作、結構部件、部件或其組合，而不預先排除一個或更多個其它特徵或數字、步驟、動作、結構部件、部件或其組合的存在或附加可能性。
[0091]圖1是圖示根據本發明的一實施例的二氧化碳管理系統的示意圖。
[0092]如圖所示，二氧化碳管理系統包括:二氧化碳儲罐110、二氧化碳氣態線210、二氧化碳液態線220、線混合部223以及二氧化碳液化裝置。
[0093]二氧化碳儲罐110提供儲藏液態二氧化碳的空間，並且被隔熱處理，使得阻斷從外部流入的熱而在內部不產生蒸發氣體。並且，所述二氧化碳儲罐被構成為能夠承受二氧化碳的三相點以上。將二氧化碳在三相點附近儲藏的情況下，二氧化碳的密度最大，從而能夠運送單位體積的儲罐中含有最大質量的二氧化碳時的二氧化碳。
[0094]二氧化碳氣態線210連接到所述二氧化碳儲罐110上部，氣態二氧化碳可以通過所述二氧化碳氣態線210移動。
[0095]二氧化碳液態線220與設置在所述二氧化碳儲罐110內的吸入泵123連接，液態二氧化碳可以通過所述二氧化碳液態線220移動。
[0096]另一方面，所述二氧化碳氣態線210不限於移送氣態的二氧化碳，也可以移送液態的二氧化碳。
[0097]此外，所述二氧化碳液態線220不限於移送液態的二氧化碳，也可以移送氣態的二氧化碳。
[0098]線混合部223與所述二氧化碳氣態線210和所述二氧化碳液態線220連接，所述線混合部223包括控制混合的氣態二氧化碳和液態二氧化碳的流量的第I流量控制閥222。並且，所述線混合部223連接於後述的熱交換器236。其中，線混合部223可以為使氣態二氧化碳和液態二氧化碳混合的管路混合器(Line Mixer)，但是所述線混合部223隻要是能夠使氣態二氧化碳和液態二氧化碳混合的結構均可。
[0099]二氧化碳液化裝置包括液化天然氣儲罐250、液化天然氣供給線230、液化天然氣液化線235、第I氣體排出線238和二氧化碳再循環線240。
[0100]液化天然氣儲罐250提供液化天然氣維持大約-164°C的儲藏空間。
[0101]在液化天然氣供給線230上設置有:用於運送液化天然氣而設置在一端的吸入泵251、用於維持液化天然氣的移送的吸入器231、加壓泵232、以及第I加熱裝置233。
[0102]液化天然氣液化線235設置有熱交換器236，熱交換器236從所述加壓泵232後端的所述液化天然氣供給線230分支並再次連接到所述第I加熱裝置233前端的所述液化天然氣供給線230，並且連接到所述線混合部223。
[0103]第I氣體排出線238連接到所述熱交換器236 —端，並且設置有在所述第I氣體排出線238上控制不凝性氣體的排出的第2流量控制閥237。
[0104]二氧化碳再循環線240從所述熱交換器236連接到所述二氧化碳儲罐110。並且，二氧化碳再循環線240設置有再循環泵240，再循環泵240用於使液態二氧化碳更容易地再循環。
[0105]根據這種本實施例的二氧化碳管理系統的二氧化碳管理方法如下。
[0106]圖2是用於說明根據圖1所示的二氧化碳管理系統的二氧化碳管理方法的圖。
[0107]參照圖2，首先，氣態二氧化碳從所述二氧化碳儲罐110上部通過二氧化碳氣態線210被移送到所述線混合部223。-①
[0108]並且，液態二氧化碳從所述二氧化碳儲罐110下部通過二氧化碳液態線220被移送到所述線混合部223。-②
[0109]此時，所述第I流量控制閥222被開放，從而在所述線混合部223中氣態二氧化碳和液態二氧化碳被混合，被混合的氣態二氧化碳和液態二氧化碳被移送到所述熱交換器236。-③
[0110]另一方面，液化天然氣通過設置在所述液化天然氣供給線230末端的吸入泵251，從所述液化天然氣儲罐250被移送至所述吸入器231。液化天然氣通過所述吸入器231可維持移送，液化天然氣通過所述加壓泵232而被加壓，並且通過所述液化天然氣液化線235被移送到所述熱交換器236。-④
[0111]液化天然氣在所述熱交換器236中使氣態二氧化碳液化，之後通過所述液化天然氣液化線235沿著所述液化天然氣供給線230移送，並且由設置在所述液化天然氣供給線230上的第I加熱裝置233氣化。最後，液化天然氣被移送至引擎260而用作燃料。-⑤
[0112]並且，混合的二氧化碳中的氣態二氧化碳通過所述熱交換器236發生液化，並且液化的二氧化碳通過所述二氧化碳再循環線240被移送到二氧化碳儲罐。-⑥
[0113]即將所述二氧化碳儲罐110中產生的氣態二氧化碳和液態二氧化碳混合後，通過利用液化天然氣的熱交換器使氣態二氧化碳液化。
[0114]由此，根據本實施例的二氧化碳管理系統及方法不需要所述額外的冷卻設備及加壓設備，而是利用海洋結構物自身內的裝置就能夠使二氧化碳再液化，因此具有經濟性的優點。
[0115]圖3是圖示根據本發明的另一實施例的二氧化碳管理系統的示意圖。
[0116]如圖所示，根據本發明的另一實施例的二氧化碳管理系統與已說明的圖1的二氧化碳管理系統類似，由此省略對具有相同功能的結構的說明。
[0117]參照圖3，與圖1的實施例不同，二氧化碳氣態線210包括分液罐211、二氧化碳液態回收線210a和壓縮機212。
[0118]分液罐211是用於吸收蒸發氣體中包含的水分的裝置，包括後述的吸附塔具備的活性炭等吸附劑。
[0119]二氧化碳液態回收線210a從所述分液罐211連接到所述二氧化碳儲罐110，用於在氣態二氧化碳沿著所述二氧化碳氣態線210移動到所述分液罐211時，自然地將液化的二氧化碳回收到所述二氧化碳儲罐110。
[0120]壓縮機212是加壓氣態二氧化碳的裝置，用壓縮機壓縮氣態二氧化碳的排氣壓力可以是10?45bar。此外，在本實施例中用壓縮機壓縮二氧化碳的排氣壓力可以是15?25bar。
[0121]圖4同樣省略對與圖2中的二氧化碳管理方法相同的方法的說明。在將二氧化碳儲罐110中產生的氣態二氧化碳移送到所述線混合器223之前，由設置在所述二氧化碳氣態線上的分液罐211吸收水分並經由壓縮機212加壓氣態二氧化碳。此外，液態二氧化碳也由加壓泵221加壓成與氣態二氧化碳相同的壓力。
[0122]在將上述表I中顯示的燃燒後捕集中液化的二氧化碳以5萬m3運送的情況下，假設產生的B蒸發速度(BOR)是每天0.15%，在儲藏壓力7bar平衡條件下混合液態二氧化碳的情況時，得到了如表2所示的結果。
[0123]為此，使用商用過程模擬器(ChemicalProcess Simulator)Aspen Plus Vers1n
7.2進行了計算。
[0124]表2
[0125]
[TI[Ι?[?2[?3[?6
溫度，°C-52.6 -52.6 -52.6 -54.8 -54.7
壓力，bar777θΓδ8?8
蒸汽分率?O0.004 OO
摩爾流量，kmol/hr 83.568 20026.17 20109.74 20109.74 20109.74~
[0126]
質量流量，kg/hr13500.129 1880499.91884000~1884000~1884000
體積流量，cum/hr200.8 761.308962.109 759.534 759.847
CO^0.868 0.9970.997 0.997 0.997
甲焼0.003 96ppm107ppm 107ppm 107ppm
^0.125 0.0020.002 0.002 0.002
乙焼416ppm 10ppm1lppm 1lppm 1lppm
O20.003 95ppm108ppm 108ppm 108ppm
NO2微量 10ppm10ppm 10ppm 10ppm
H2O6ppm 50Ippm499ppm 499ppm 499ppm
[0127]在7bar條件下,蒸發氣體和液態二氧化碳的最佳混合比是大約250倍。
[0128]並且，儲藏壓力為7bar，且使用壓縮機將蒸發氣體壓縮至20bar後，以相同壓力混合液態二氧化碳的情況下，得到了如表3所示的結果。
[0129]表3
[0130]
Wl-[?7 [?2[Το[?3[?5
溫度，V-52.6 3672-51.7 -49.6 -54.9
壓力，bar7 2020208?8
蒸汽分率? ?OO0.047
摩爾流量，kmol/hr82.344 82.344447.279~ 529.623~ 529.623
質量流量，kg/hr3448.606 3448.60619665.72 23114.33 23114.33~
體積流量，cum/hr197.858~ 96.96517.051 20.529 66.226
CO^0.868 0.8680.998 0.977 0.977
甲燒0.003 0.00396ppm 518ppm 518ppm

0.1250.1250.002 0.021 0.021
乙燒416ppm 416ppm10ppm 149ppm 149ppm
O20.003 0.00396ppm 576ppm 576ppm NO2微量微量10ppm 85ppm 85ppm
H2O6ppm6ppm50Ippm 424ppm 424ppm
[0131]在20bar條件下,蒸發氣體和液態二氧化碳的最佳混合比是大約5.7倍。
[0132]比較表2和表3，在混合氣態二氧化碳和液態二氧化碳之前加壓氣態二氧化碳的情況下，液態二氧化碳的混合比率會降低。由此，可以減少用於混合的液態二氧化碳的供給量，從而具有能夠降低工程費用的優點。
[0133]圖5是圖示根據本發明的又一實施例的二氧化碳管理系統的示意圖。
[0134]根據圖5的實施例也同樣與已說明的圖1的二氧化碳管理系統類似，由此省略對具有相同功能的結構的說明。
[0135]如圖所示，二氧化碳管理系統包括二氧化碳供給線111、二氧化碳注入線121和第I 二氧化碳回收線131。
[0136]二氧化碳供給線111從二氧化碳臨時貯藏所130連接到二氧化碳儲罐110。
[0137]氣態二氧化碳供給線112從所述二氧化碳供給線111的末端分支並延長到所述二氧化碳儲罐110的上部內部，此時在所述氣態二氧化碳供給線112上設置有第3流量控制閥 112a。
[0138]此外，在所述二氧化碳儲罐110的上部內部區域中的所述氣態二氧化碳供給線112上可以設置至少一個以上的噴嘴(Nozzle) 112b,例如霧化噴嘴(Atomizing Nozzle)。
[0139]利用所述噴嘴112b供給二氧化碳時，由於焦耳湯姆遜(Joule-Thomson, JT)效果，使二氧化碳溫度降低，從而能夠在所述二氧化碳儲罐110中抑制蒸發氣體，使所述二氧化碳儲罐110維持一定的溫度，並防止儲罐發生故障。
[0140]液態二氧化碳供給線113從所述二氧化碳供給線111的末端分支並連接到所述二氧化碳儲罐110。此時，液態二氧化碳供給線113延長至所述二氧化碳儲罐110的下部，以使二氧化碳供給時產生的蒸發氣體最少化。此外，所述液態二氧化碳供給線113上設置有第4流量控制閥113a。其中，圖1所示的二氧化碳再循環線240連接至所述液態二氧化碳供給線113。
[0141]二氧化碳注入線121與設置在所述二氧化碳儲罐110內的吸入泵123連接，並連接至二氧化碳貯藏所150，如油井(Well)。並且在所述二氧化碳注入線121上設置有加壓泵125、氣化裝置127及第2加熱裝置129。
[0142]第I 二氧化碳回收線131在所述加壓泵125前端的所述二氧化碳注入線121途中分支並連接到所述二氧化碳儲罐110，並且在所述第I 二氧化碳回收線131上設置有第I氣化用熱交換器133。
[0143]根據這種本實施例的二氧化碳管理系統的二氧化碳管理方法如下。
[0144]圖6是用於說明根據圖5所示的二氧化碳管理系統的二氧化碳管理方法的圖。
[0145]參照圖2，首先從捕集有二氧化碳的二氧化碳臨時貯藏所130通過二氧化碳供給線111和氣態二氧化碳供給線112向所述二氧化碳儲罐110移送二氧化碳。-(Q)
[0146]此時，隨著使用氣態二氧化碳供給線112的噴嘴112b，當所述二氧化碳儲罐110的溫度達到規定溫度時，關閉設置在所述氣態二氧化碳供給線112上的第3流量控制閥112a，並且開啟第4流量控制閥113a，使得液態二氧化碳通過從所述二氧化碳供給線111分支的液態二氧化碳供給線113被移送到所述二氧化碳儲罐110。
[0147]這樣儲藏的液態二氧化碳由設置在所述二氧化碳儲罐110內的吸入泵123通過所述二氧化碳注入線121被移送到二氧化碳貯藏所150。4|
[0148]在被移送到二氧化碳貯藏所150時，利用壓力泵125被加壓至特定壓力，此時，液態二氧化碳被加壓至可達到氣體及超臨界狀態的壓力(約30?120bar)。氣體的情況下被加壓至約30?74bar,而超臨界的情況下被加壓至75?120bar。
[0149]被加壓的液態二氧化碳通過氣化裝置127被氣化，並且被供給到二氧化碳貯藏所150並被加熱至能夠充分利用的特定溫度。此時，二氧化碳能夠維持在氣體或超臨界狀態，其中，為了維持在超臨界狀態，加熱至32°C以上。
[0150]另一方面，在將二氧化碳儲罐110中儲藏的二氧化碳向貯藏所150注入時，內部儲藏的二氧化碳被冷凝及減壓，從而所述二氧化碳儲罐110內的環境改變成所設置的吸入泵123不能充分運行的環境。因此，有必要將二氧化碳儲罐110的壓力維持在吸入泵123能夠順暢運行的充分的壓力。
[0151]在使通過設置在加壓泵125前端的所述二氧化碳注入線121上的第I 二氧化碳回收線131注入到貯藏所的液態二氧化碳中的一部分流出並氣化後，再次移送到所述二氧化碳儲罐110。-?
[0152]在本發明的實施例中，將再次供給到所述二氧化碳儲罐110的氣體稱為活塞氣體，隨著這種活塞氣體的再次供給，所述二氧化碳儲罐110的壓力維持一定，從而能夠向貯藏所順暢地供給二氧化碳。
[0153]圖7是圖示根據本發明的又一實施例的二氧化碳管理系統的示意圖。
[0154]如圖所示，根據本發明的又一實施例的二氧化碳管理系統也同樣省略對與已說明的圖5的二氧化碳管理系統相同的結構及相同的功能的說明。
[0155]參照圖7，二氧化碳管理系統包括根據圖7的實施例的結構部件、再生氣體供給線171和第2氣體排出線216。
[0156]二氧化碳氣態線210如前所述連接到所述二氧化碳儲罐110上部，並且第3加熱裝置213、吸附塔215和冷卻機219設置在所述二氧化碳氣態線161上。
[0157]第3加熱裝置213將氣態二氧化碳加熱到220?320°C。
[0158]吸附塔215是用於吸附氣態二氧化碳的裝置，對所述吸附塔215的數量沒有限制，但可以根據所述二氧化碳儲罐110中產生的蒸發氣體的量而不同。但是，為了在一個吸附塔215不能正常發揮固有功能時能夠進行輔助，可以並列設置至少兩個以上的吸附塔。
[0159]吸附塔215使用的吸附劑為表面積大的多孔性物質，只要是能夠吸附蒸發氣體內二氧化碳的物質，則任何物質都可以，但是至少包括活性炭(Activated Carbon)、沸石(Zeolite)和分子篩(Molecular Sieve)中的至少一個。
[0160]通過所述吸附劑的二氧化碳的吸附量在約45磅/平方英寸(Psia)的低壓下、在活性炭和分子篩的情況下大約是4.1mol C02/kg-吸附劑(Adsorbent),而在約275Psia的高壓下，活性炭具有8.8mol C02/kg-吸附劑的量，分子篩具有5.2molC02/kg-吸附劑的量。
[0161]這種吸附塔215選擇性地吸附蒸發氣體內的二氧化碳，不吸附甲烷(CH4)、氮(N2)、氧(O2)、氫(H2)、気(Ar)等不凝性氣體，並將這些氣體通過將在以後說明的第2氣體排出線216向外部排放到大氣中。
[0162]再生氣體供給線171從內部或外部的再生氣體供給源170連接到所述吸附塔160前端的所述二氧化碳氣態線210，並且在所述再生氣體供給線171上設置有第4加熱裝置181b。
[0163]再生氣體供給源170中供給的再生氣體用於使所述吸附塔215中吸附的二氧化碳脫附而再生，可以包括氮(N2)或作為乾燥氣體(Dry Gas)的乾燥空氣。這種再生氣體可以利用引擎的餘熱而被加熱。
[0164]冷卻機219將由再生氣體脫附的二氧化碳冷卻至10?45°C左右。這種冷卻可以由冷卻機實現，但不限於此，還可以通過所述液化天然氣供給線230、海水等實現。
[0165]第2氣體排出線216從設置有所述吸附塔215的所述二氧化碳氣態線210分支並延長到外部，並且設置有第5流量控制閥217。二氧化碳儲罐110中產生的蒸發氣體內的甲烷(CH4)、氮(N2)、氧(O2)、氫(H2)、氬(Ar)等不凝性氣體在經過所述吸附塔215中的吸附工序後通過所述第2氣體排出線216排放到大氣中。
[0166]第I移送用線181可以連接到所述二氧化碳儲罐110上部，並且與陸地上或海上的陸上捕集源180連接，從而能夠捕集從所述二氧化碳儲罐110產生的大量的蒸發氣體。並且，在所述第I移送用線181上可以設置有第八流量控制閥181a。
[0167]圖8是用於說明根據圖7所示的二氧化碳管理系統的二氧化碳管理方法的圖。
[0168]圖8同樣省略對與圖6中的二氧化碳管理方法相同的方法的說明。觀察如下的根據圖8的二氧化碳管理方法。
[0169]初期將二氧化碳移送到所述二氧化碳儲罐110時，產生的蒸發氣體多的情況下，由於此時蒸發氣體中包含的二氧化碳的濃度高，因此開啟第I移送用線181的第九流量控制閥181a，從而將所述蒸發氣體向陸上或海陸捕集源180移送。此後，在蒸發氣體的量減少的情況下，關閉第九流量控制閥181a。
[0170]另一方面，在將二氧化碳臨時貯藏所的二氧化碳向所述二氧化碳儲罐110供給的過程中，因外部環境或供給環境，甲烷(CH4)、氮(N2)、氧(O2)、氫(H2)、氬(Ar)等不凝性氣體可能會與二氧化碳一起混合而移送。由此，蒸發氣體可能包含二氧化碳以外的不凝性氣體。
[0171]氣態二氧化碳通過所述二氧化碳氣態線210被移送到所述吸附塔215。在所述吸附塔215中只選擇性地吸附所述蒸發氣體內的二氧化碳，剩餘的不凝性氣體通過第2氣體排出線216排放到大氣中。
[0172]在第2氣體排出線216上可以設置能夠檢測二氧化碳濃度的檢測部，可以根據大氣排放的不凝性氣體中包含的二氧化碳的量，運行多個吸附塔中的一部分或全部。此時，吸附塔在內部壓力O?7bar之間運行，而為了提高吸附效率，吸附塔內部壓力可以是0.5?
4.0bar。此外，吸附塔的運行溫度可以是-25°C?30°C。
[0173]這種吸附塔215的內部壓力及運行溫度可以根據吸附劑的種類、大小及形狀而不同。如果蒸發氣體的溫度過低時，可以在所述吸附塔前端設置運行加熱用熱交換器，以提高吸附塔中的吸附率。
[0174]此時，關閉第2氣體排出線216的第5流量閥217，再生氣體從再生氣體供給源170通過再生氣體供給線171被供給到所述吸附塔215。再生氣體是氮或乾燥空氣，在氮的情況下，在被供給到所述吸附塔215之前由第4加熱裝置181b被加熱至約50?60°C。二氧化碳通過所述再生氣體從所述吸附塔215中被脫附下來，並且所述氣態二氧化碳通過設置有冷卻機219的所述二氧化碳氣態線210被冷卻到10?40°C後，與再生氣體一起被移送到所述線混合部223。
[0175]將在前述的表I中顯示的燃燒後捕集中液化的二氧化碳以5萬m3運送的情況下，假設產生的B蒸發速度(BOR)是每天0.15%，而儲藏壓力是7bar，並且對於蒸發氣體，設置吸附塔(吸附劑13X)來去除氮氣，並使用壓縮機壓縮至8.Sbar後，以相同的壓力混合液態二氧化碳，結果得到了如表4所示的結果。
[0176]為了得到表4的結果，使用Aspen Adsorpt1n替代了過程模擬器Aspen PlusVers1n 7.2。
[0177]表4
[0178]
Wl-[?7[?8[?9[Το[?2[?5
溫度，°C-52.6 13.813.8 -52.5 236.3 -54.9
壓力，bar71.013 1.013 8?88?88?6
蒸汽分率IIIOIO
摩爾流量，kmol/hr 82.338 71.688 10.649~ 355.165 71.688 426.853質量流量，kg/hr 3449.008 3129.288 319.719 15615.711 3129.288 18745.025體積流量，cum/hr 197.848~ 1677.531 250.436 13.507 342.956~16.143CO^0.869 0.978 0.134 0.998 0.978 0.994
甲燒0.003 322ppm 0.02 96ppm 322ppm 134ppm

0.125 0.022 0.821 0.002 0.022 0.005乙燒416ppm 48ppm 0.003 10ppm 48ppm 91 ppm
O20.003 366ppm 0.022 95ppm 366ppm 141ppm
NO2微量微量 3ppm 10ppm 微量 83ppm
H2O6ppm微量41ppm 501ppm 微量417ppm
[0179]在去除了氮和不凝性氣體的蒸發氣體的8.8bar壓力下，蒸發氣體和液態二氧化碳的混合比大約為4.5倍。
[0180]比較表2至表4，在混合氣態二氧化碳和液態二氧化碳之前加壓氣態二氧化碳的情況下，液態二氧化碳的混合比率會降低。由此，能夠減少用於混合的液態二氧化碳的供給量，從而具有能夠降低工程費用的優點。
[0181]圖9、圖10及圖11分別是圖示根據圖7的變形實施例的二氧化碳管理系統的示意圖。
[0182]如圖9所示，導向吸附塔215b可以設置在所述吸附塔215之前的所述二氧化碳氣態線210上。對所述導向吸附塔215b數量也同樣沒有限制，設置兩個以上時可以並列配置。所述導向吸附塔215b使用的吸附劑包括3A、4A及13X的沸石、分子篩和矽膠中的至少一個。
[0183]這種所述導向吸附塔215b能夠預先防止由於蒸發氣體內包含的水或其它硫化物等物質而導致吸附塔的性能降低。
[0184]即在二氧化碳臨時貯藏所130的液態二氧化碳被移送到所述二氧化碳儲罐110的過程中，因外部環境或供給環境，水或硫化物等物質與二氧化碳混合併被供給，因此會產生所述吸附塔215中的二氧化碳吸附功能降低的問題。
[0185]所述導向吸附塔215b被設置在所述吸附塔215之前的所述二氧化碳氣態線210上，從而防止如上所述的二氧化碳吸附功能的降低。
[0186]根據圖10所示的變形實施例的二氧化碳管理系統與已說明的圖7的二氧化碳管理系統類似，由此省略對具有相同功能的結構的說明。
[0187]參照圖10，二氧化碳管理系統與圖7的實施例不同，包括排出泵143、第2 二氧化碳回收線141、第2氣化用熱交換器143。
[0188]排出泵143被配置在所述二氧化碳儲罐110內，以排出在所述二氧化碳儲罐110中儲藏的液態二氧化碳。
[0189]第2 二氧化碳回收線141從所述排出泵143引出並再連接到所述二氧化碳儲罐110。此時，在第2 二氧化碳回收線141上設置氣化用熱交換器145。
[0190]根據圖11所示的變形實施例的二氧化碳管理系統與已說明的圖7不同，替代第I二氧化碳回收線131及氣化用熱交換器133，在氣化裝置127後端的所述二氧化碳注入線121的途中分支的第3 二氧化碳回收線151連接到所述二氧化碳儲罐110。
[0191]此時，所述第3 二氧化碳回收線151可以連接在設置於所述二氧化碳注入線121的第2加熱裝置129之前或連接在所述第2加熱裝置129之後。
[0192]如圖9、圖10及圖11所示，利用具備第I 二氧化碳回收線、第2 二氧化碳回收線和第3二氧化碳回收線的二氧化碳再用設備向所述二氧化碳儲罐移送氣化的二氧化碳。由此，使二氧化碳儲罐的壓力維持一定，從而能夠穩定地注入到二氧化碳貯藏所。
[0193]圖12是圖示根據本發明的又一實施例的二氧化碳管理系統的示意圖。
[0194]如圖所示，根據本發明的又一實施例的二氧化碳管理系統也同樣省略對與已說明的圖5的二氧化碳管理系統相同的結構及相同的功能的說明。
[0195]參照圖12，二氧化碳管理系統包括根據圖7的實施例的結構部件、設置在所述二氧化碳氣態線210上的二氧化碳分離膜219和第2氣體排出線216。
[0196]如前所述，二氧化碳氣態線210連接到所述二氧化碳儲罐110上部，並且第3加熱裝置213和二氧化碳分離膜270設置在所述二氧化碳氣態線210上。
[0197]所述二氧化碳分離膜270的材料只要是能夠分離被脫附的二氧化碳和再生氣體的材料均可，但是至少包括卡多聚醯胺(Cardo Polyamide)、樹枝狀大分子(Dendrimer)、Y-沸石、二氧化矽、碳、碳矽中的至少一個。
[0198]並且，二氧化碳分離膜270可以由筒狀中空纖維膜構成，並且可以由多個二氧化碳分離膜並列配置。
[0199]第2氣體排出線216從所述二氧化碳分離膜270引出並與大氣連接。
[0200]圖13是用於說明根據圖12所示的二氧化碳管理系統的二氧化碳管理方法的圖。
[0201]圖13同樣省略對與圖8中的二氧化碳管理方法相同的方法的說明，觀察根據圖13的二氧化碳管理方法如下。
[0202]在二氧化碳分離膜270中被分離成二氧化碳和再生氣體，且在所述二氧化碳分離膜270中分離的二氧化碳通過所述二氧化碳氣態線被移送到線混合部223，再生氣體通過第2氣體排出線216被排放到大氣中。
[0203]將在表I中顯示的燃燒後捕集中液化的二氧化碳以5萬m3運送的情況下，假設產生的B蒸發速度(BOR)是每天0.15%，而儲藏壓力是7bar，儲藏壓力是7bar，並且設置分離膜(常規聚醯胺胺(Convent1nal Polyamidoamine,PAMAM),多中空纖維膜)來去除氮，並使用壓縮機壓縮至8.Sbar後，以相同的壓力混合液態二氧化碳，結果得到了如表5所示的結果。
[0204]在二氧化碳分離膜的情況下，不用所述過程模擬器計算，而是建立物質平衡和能量平衡進行了計算。
[0205]表5
[0206]
[?7[?8[?9[10[?2[?5
溫度，V-52.6 Κ?8 13Γ8 -54.8 236.1 -54.8
[0207]
壓力，bar[?Il.013 Il.013 ?δΓθ ?δΓδ ?δΓθ
蒸汽分率I--ο?ο
摩爾流量，kmol/hr 82.334~ 71.847~10.487~ 367.799 71.847~ 367.799
質量流量，kg/hr3448.865 3139.287 309.578 16151.55 3139.287 16151.55
體積流量，cum/hr 197.839 1681.218 246.64~ 13.911 343.564 13.911 0?0.869 0.981 0.102 0.994 0.981 0.994
甲燒0.003 482ppm 0.019 17Ippm 482ppm 17Ippm

0.125 0.019 0.853 0.005 0.019 0.005 乙燒416ppm 24ppm 0.003 85ppm 24ppm 85ppm O20.003 365ppm 0.022 148ppm 365ppm 148ppm
NO2微量微量 4ppm 81 ppm 微量 81ppm
H2O6ppm 微量 45ppm 403ppm 微量 403ppm
[0208]在去除了氮及不凝性成分的蒸發氣體的8.Sbar條件下，蒸發氣體和液態二氧化碳的混合比是大約4.7倍。
[0209]比較表2至表4，在混合氣態二氧化碳和液態二氧化碳之前加壓氣態二氧化碳的情況下，液態二氧化碳的混合比率會降低。由此，可以減少用於混合的液態二氧化碳的供給量，從而具有能夠降低工程費用的優點。
[0210]此外，根據圖13的實施例中，通過去除和回收二氧化碳儲罐中產生的蒸發氣體的過程，能夠使二氧化碳儲罐的內部壓力維持一定，並且在運送中不會將回收的二氧化碳排放到大氣中，而是再次回收到陸上捕集源。
[0211]此外，通過僅將不必要的不凝性氣體排放到大氣中，能夠增加二氧化碳儲罐的安全性及穩定性。
[0212]另一方面，如圖13、圖14及圖15所示，利用具有第I 二氧化碳回收線、第2 二氧化碳回收線和第3 二氧化碳回收線的二氧化碳再用設備向所述二氧化碳儲罐額外地移送氣化的二氧化碳。由此，使二氧化碳儲罐的壓力維持一定，從而能夠穩定地注入到二氧化碳貯藏所。
[0213]本發明不限於以上說明的實施例，而是由權利要求書記載的內容所定義，並且本發明所屬【技術領域】的技術人員在權利要求書記載的權利範圍內能夠進行多種變形和改進是顯而易見的。
【權利要求】
1.一種二氧化碳管理系統,包括: 二氧化碳氣態線，其連接到二氧化碳儲罐上部，並且氣態二氧化碳在其中移動； 二氧化碳液態線，其連接到所述二氧化碳儲罐，並且液態二氧化碳在其中移動； 線混合部，其連接所述二氧化碳氣態線和所述二氧化碳液態線，從而使所述氣態二氧化碳與所述液態二氧化碳混合；以及 二氧化碳液化裝置，其從所述線混合部連接，並且使所述氣態二氧化碳液化。
2.根據權利要求1所述的二氧化碳管理系統，所述二氧化碳液化裝置包括: 液化天然氣供給線，其用於將儲藏在液化天然氣儲罐的液化天然氣運送至液化天然氣貯藏所； 吸入器、加壓泵及第I加熱裝置，這些設置在所述液化天然氣供給線上； 液化天然氣液化線，其從所述加壓泵後端的所述液化天然氣供給線分支並再次連接到所述第I加熱裝置前端的所述液化天然氣供給線； 熱交換器，其與所述線混合部連接，並且設置在所述液化天然氣液化線上； 第I氣體排出線，其連接到所述熱交換器，使不凝性氣體排出到大氣中；以及 二氧化碳再循環線，其從所述熱交換器連接到所述二氧化碳儲罐。
3.根據權利要求1所述的二氧化碳管理系統，所述二氧化碳氣態線包括壓縮機，其用於壓縮所述氣態二氧化碳。
4.根據權利要求3所述的二氧化碳管理系統，所述二氧化碳氣態線包括分液罐，所述分液罐被設置在所述壓力加熱設備前端並吸收液體。
5.根據權利要求2所述的二氧化碳管理系統，所述二氧化碳再循環線包括再循環泵，其使所述液態二氧化碳向所述二氧化碳儲罐再循環。
6.根據權利要求1所述的二氧化碳管理系統，進一步包括: 二氧化碳供給線，其從二氧化碳臨時忙藏所連接到所述二氧化碳儲罐； 二氧化碳注入線，其從所述二氧化碳儲罐延長至二氧化碳貯藏所，並且設置有加壓泵、氣化裝置及第2加熱裝置； 吸附塔，其設置在所述線混合部的前端的所述二氧化碳氣態線上； 再生氣體供給線，其從再生氣體源連接到所述吸附塔前端的所述二氧化碳氣態線上，並且設置有第4加熱裝置；以及 第2氣體排出線，其從所述吸附塔後端的所述二氧化碳氣態線分支並向外部延長。 排出線，從所述吸附塔後端的所述二氧化碳氣態線分支並向外部延長。
7.根據權利要求6所述的二氧化碳管理系統，所述吸附塔的數量是兩個以上，並且並列配置。
8.根據權利要求6所述的二氧化碳管理系統，所述吸附塔使用的吸附劑包括活性炭、沸石和分子篩中的至少一個。
9.根據權利要求6所述的二氧化碳管理系統，進一步包括設置在所述吸附塔之前的所述二氧化碳氣態線上的導向吸附塔，以吸附與所述二氧化碳儲罐中儲藏的二氧化碳混合的水或硫化物。
10.根據權利要求9所述的二氧化碳管理系統，所述導向吸附塔使用的吸附劑包括3A、4A及13X的沸石、分子篩和矽膠中的至少一個。
11.根據權利要求6所述的二氧化碳管理系統，所述再生氣體包括氮或乾燥空氣。
12.根據權利要求6所述的二氧化碳管理系統，進一步包括: 第I 二氧化碳回收線，其在加壓泵前端的所述二氧化碳注入線的途中分支並連接到所述二氧化碳儲罐；以及 氣化用熱交換器，其設置在所述第I 二氧化碳回收線上。
13.根據權利要求6所述的二氧化碳管理系統，進一步包括:第2二氧化碳回收線，其在氣化裝置後端的所述二氧化碳注入線的途中分支並連接到所述二氧化碳儲罐。
14.根據權利要求6所述的二氧化碳管理系統，進一步包括: 第3 二氧化碳回收線，從所述二氧化碳儲罐內設置的排出泵引出並再次與所述二氧化碳儲罐連接；以及 氣化用熱交換器，設置在所述第3 二氧化碳回收線上。
15.根據權利要求6至14中的任意一項所述的二氧化碳管理系統，進一步包括: 二氧化碳供給線，其連接到所述二氧化碳儲罐，以從二氧化碳臨時貯藏所供給所述二氧化碳； 氣態二氧化碳供給線，其從所述二氧化碳供給線分支並與所述二氧化碳儲罐上部連接；以及 液態二氧化碳供給線，其從所述二氧化碳供給線分支並與所述二氧化碳儲罐下部連接。
16.根據權利要求15所述的二氧化碳管理系統，在所述氣態二氧化碳供給線上設置有多個噴嘴。
17.—種二氧化碳管理系統,包括: 二氧化碳供給線，其從二氧化碳臨時忙藏所連接到所述二氧化碳儲罐； 二氧化碳注入線，其從所述二氧化碳儲罐延長至二氧化碳貯藏所，並且設置有加壓泵、氣化裝置及第2加熱裝置； 二氧化碳氣態線，其連接到二氧化碳儲罐上部，並且設置有第3加熱裝置及二氧化碳分離膜；以及 第2氣體排出線，其向所述二氧化碳分離膜的外部延長並排出不凝性氣體。
18.根據權利要求17所述的二氧化碳管理系統，包括: 二氧化碳液態線，其連接到所述二氧化碳儲罐，並且液態二氧化碳在其中移動； 線混合部，其連接所述二氧化碳氣態線和所述二氧化碳液態線，從而使所述氣態二氧化碳與所述液態二氧化碳混合；以及 二氧化碳液化裝置，其從所述線混合部連接，並且使所述氣態二氧化碳液化。
19.根據權利要求18所述的二氧化碳管理系統，所述二氧化碳液化裝置包括: 液化天然氣供給線，其用於將儲藏在所述液化天然氣儲罐的液化天然氣運送至液化天然氣貯藏所； 吸入器、加壓泵及第I加熱裝置，這些設置在所述液化天然氣供給線上； 液化天然氣液化線，其從所述加壓泵後端的所述液化天然氣供給線分支並連接到所述第I加熱裝置前端的所述液化天然氣供給線； 熱交換器，其與所述線混合部連接，並且設置在所述液化天然氣液化線上； 第I氣體排出線，其連接到所述熱交換器，使不凝性氣體排出；以及 二氧化碳再循環線，其從所述熱交換器連接到所述二氧化碳儲罐。
20.根據權利要求17所述的二氧化碳管理系統，所述二氧化碳氣態線包括壓縮機，其用於壓縮所述氣態二氧化碳。
21.根據權利要求17所述的二氧化碳管理系統，所述二氧化碳再循環線包括再循環泵，其使所述液態二氧化碳向所述二氧化碳儲罐再循環。
22.根據權利要求17所述的二氧化碳管理系統，所述分離膜的材料包括卡多聚醯胺、樹枝狀大分子、Y-沸石、二氧化娃、碳、碳娃中的至少一個。
23.根據權利要求17所述的二氧化碳管理系統，進一步包括: 第I 二氧化碳回收線，其從所述加壓泵前端的所述二氧化碳注入線分支並連接到所述二氧化碳儲罐；以及 氣化用熱交換器，其設置在所述第I 二氧化碳回收線上。
24.根據權利要求17所述的二氧化碳管理系統，進一步包括:第2二氧化碳回收線，其從所述第2氣化裝置後端的所述二氧化碳注入線分支並連接到所述二氧化碳儲罐。
25.根據權利要求17所述的二氧化碳管理系統，進一步包括: 第3 二氧化碳回收線，其從所述二氧化碳儲罐內設置的排出泵中引出並再次與所述二氧化碳儲罐連接；以及 氣化用熱交換器，其設置在所述第3 二氧化碳回收線上。
26.根據權利要求18至25中的任意一項所述的二氧化碳管理系統，進一步包括: 二氧化碳供給線，其連接到所述二氧化碳儲罐，以從二氧化碳臨時貯藏所供給所述二氧化碳； 氣態二氧化碳供給線，其從所述二氧化碳供給線分支並與所述二氧化碳儲罐上部連接；以及 液態二氧化碳供給線，其從所述二氧化碳供給線分支並與所述二氧化碳儲罐下部連接。
27.根據權利要求26所述的二氧化碳管理系統，在所述氣態二氧化碳供給線上設置有多個噴嘴。
28.根據權利要求6或17所述的二氧化碳管理系統，進一步包括--第I移送用線，其連接到二氧化碳儲罐上部，並延長至陸上捕集源。
29.—種二氧化碳管理方法，包括以下步驟: 對儲藏在二氧化碳儲罐中的二氧化碳進行加壓和氣化後供給到二氧化碳貯藏所的步驟； 在吸附塔中吸附在所述二氧化碳儲罐中產生的氣態二氧化碳的步驟； 通過供給再生氣體，從所述吸附塔脫附所述二氧化碳的步驟； 所述脫附的氣態二氧化碳與液態二氧化碳一起在線混合部中混合的步驟； 通過將儲藏在液化天然氣儲罐中的液化天然氣與熱交換器進行連接來液化氣態二氧化碳的步驟；以及 將液化的所述二氧化碳再循環到所述二氧化碳儲罐的步驟。
30.根據權利要求29所述的二氧化碳管理方法，所述氣態二氧化碳與液態二氧化碳在線混合部中混合的步驟中，將氣態二氧化碳和液態二氧化碳以1:4.5?5.7的比率混合。
31.根據權利要求29所述的二氧化碳管理方法，進一步包括:在吸附所述氣態二氧化碳時，所述再生氣體通過從所述吸附塔延長到外部的第2氣體排出線排出到大氣中的步驟。
32.根據權利要求29所述的二氧化碳管理方法，進一步包括:在液化所述氣態二氧化碳時，通過從所述熱交換器延長到外部的氣體排出線排出不凝性氣體的步驟。
33.根據權利要求29所述的二氧化碳管理方法，進一步包括:在吸附所述二氧化碳前去除所述蒸發氣體中包含的水和硫化物的步驟。
34.根據權利要求29所述的二氧化碳管理方法，進一步包括:所述再生氣體包括氮或乾燥氣體，並且其被加熱後供給到所述吸附塔的步驟。
35.根據權利要求29所述的二氧化碳管理方法，所述再生氣體的加熱由引擎的餘熱實現。
36.根據權利要求29至35中的任意一項所述的二氧化碳管理方法，進一步包括:在向所述二氧化碳貯藏所運送所述二氧化碳時，將通過在所述二氧化碳供給路徑中使一部分所述二氧化碳氣化而製作的活塞氣體再次供給到所述二氧化碳儲罐的步驟。
37.根據權利要求29至35中的任意一項所述的二氧化碳管理方法，進一步包括:在向所述二氧化碳貯藏所運送所述二氧化碳時，將通過使所述二氧化碳儲罐中儲藏的所述二氧化碳流出並氣化而製作的活塞氣體再次供給到所述二氧化碳儲罐的步驟。
38.一種二氧化碳管理方法，包括以下步驟: 對儲藏在二氧化碳儲罐中的二氧化碳進行加壓和氣化後供給到二氧化碳貯藏所的步驟； 將所述二氧化碳儲罐中產生的氣態二氧化碳，通過二氧化碳分離膜排出不凝性氣體的步驟； 將通過所述二氧化碳分離膜的所述氣態二氧化碳在線混合部中與液態二氧化碳混合的步驟； 將儲藏在液化天然氣儲罐中的液化天然氣，在熱交換器中利用冷卻劑使氣態二氧化碳液化的步驟；以及 將液化的所述二氧化碳再循環到所述二氧化碳儲罐的步驟。
39.根據權利要求38所述的二氧化碳管理方法，在所述氣態二氧化碳與液態二氧化碳在線混合部中混合的步驟中，將氣態二氧化碳和液態二氧化碳以1:0.81?5.7混合。
40.根據權利要求38所述的二氧化碳管理方法，進一步包括:在液化所述氣態二氧化碳時，通過從所述熱交換器延長到外部的氣體排出線排出不凝性氣體的步驟。
41.根據權利要求38所述的二氧化碳管理方法，進一步包括在吸附所述二氧化碳前去除所述蒸發氣體中包含的水和硫化物的步驟。
42.根據權利要求38至41中的任意一項所述的二氧化碳管理方法，在向所述二氧化碳貯藏所運送所述二氧化碳時，將通過在所述二氧化碳供給路徑中使一部分所述二氧化碳氣化而製作的活塞氣體再次供給到所述二氧化碳儲罐的步驟。
43.根據權利要求38至41中的任意一項所述的二氧化碳管理方法，在向所述二氧化碳貯藏所運送所述二氧化碳時，將通過使所述二氧化碳儲罐中儲藏的所述二氧化碳流出並氣化而製作的活塞氣體再次供給到所述二氧化碳儲罐的步驟。
【文檔編號】F25J5/00GK104204700SQ201280071702
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2012年10月10日 優先權日:2012年3月22日
【發明者】高旻守, 金承赫, 樸建映, 尹虎炳, 李鍾哲, 崔成潤 申請人:三星重工業有限公司