用於海底封存溫室氣體的系統及其使用方法
2023-05-16 16:06:01
專利名稱：用於海底封存溫室氣體的系統及其使用方法
技術領域：
本發明專利涉及溫室氣體處理技術。
背景技術：
由於全球對化石燃料的依賴，工業和人們生活中所產生的廢氣排放量日益增加， 由此而導致的空氣汙染和溫室效應已經嚴重地威脅著人類的生存和發展。在六種主要溫室 氣體(co2、ch4、n2o、hfcs、pfcs和sf6)中，二氧化碳對溫室效應的貢獻最大。目前，全球每年大約排放250億噸二氧化碳，如果不採取有效的控制措施，會導致 極其嚴重的環境和社會災難。二氧化碳封存是將從電廠等回收來的二氧化碳，運輸至埋存 地，並注入地質結構中封存起來。用以封存二氧化碳的地質結構包括貧化油田、枯竭氣田、 地下鹽水層、深煤層和海洋等。關於減排二氧化碳氣體的現有技術還有「一種二氧化碳減排和綜合利用的方法 和裝置」(專利號zl 200910195171. 3)，該發明提供了一種二氧化碳減排和綜合利用的方法 和裝置，所述方法包括如下步驟(1)將氨氣與溼土壤接觸，使其氨化，生成nh40h，獲得氨化 土壤；(2)將二氧化碳與氨化土壤接觸，使其碳化，獲得nh4hc03，固定於土壤中。「封存c02的方法」(專利號zl 200880023216. 2)，該發明提供了封存二氧化碳的 方法。該方法包括從含鹼土金屬的水中沉澱儲存穩定的二氧化碳封存產物，然後例如通過 將該產物置於處置場所或使用該產物作為製成組合物的組分來處置該產物。「一種二氧化碳減排測試裝置及方法」(專利號200910137693. 8)，該發明公開了一 種二氧化碳減排測試裝置及方法，二氧化碳減排測試裝置包括車體以及車體內提供廢氣、 廢水的供應室、微藻生物光合反應室和微藻生長過程測試設備；供應室用於向微藻生物光 合反應室提供微藻生長所需的水、廢氣與空氣的混合氣體；微藻生物光合反應室布置有若 幹光學反應器，用於使用供應室提供的水、混合氣體和放置於各光學反應器中的微藻進行 微藻生長試驗；微藻生長過程測試設備對微藻生物光合反應室各光學反應器中微藻的生長 質量的相關參數進行檢測，以確定適宜吸收該廢氣的微藻。「一種燃煤電站煙氣二氧化碳減排及其資源化的方法及專用系統」(專利號 zl200610047522. 2)，一種燃煤電站煙氣二氧化碳減排及其資源化的方法，以氨基物質為吸 收劑，其特徵在於在燃煤鍋爐尾部經預除塵後在二氧化碳吸收系統中向煙氣中噴入氨基 物質溶液以銨鹽的形式吸收煤燃燒中產生的二氧化碳，減排煙氣中20 95%的二氧化碳； 以銨鹽的形式吸收的二氧化碳經分離淨化為高純度的二氧化碳氣，用於工業、化工業、食品 加工、採油業驅油等。上述發明有的是將二氧化碳固化於土壤中，有的是利用微藻來吸收二氧化碳，有 的是以銨鹽的形式吸收二氧化碳等。現有技術方法和裝置對封存大規模二氧化碳氣體有一 定的局限性，並且對環境仍然有一定的危害性，不利於環境保護。
發明內容
本發明的目的是生成比較穩定的二氧化碳水合物，沉積到海底並以固態形式封存起來。本發明是用於海底封存溫室氣體的系統及其使用方法，其系統有一個溫室氣體儲 氣罐1，溫室氣體儲氣罐1通過一裝有閥門2的管道與壓縮機3連通，再通過裝有壓力表4 的管道與單向閥5連通，最後通過管道與葉輪6連通。該系統的系統的使用方法是，在溫室氣體儲氣罐1充入溫室氣體，其步驟為首先 打開閥門2，讓溫室氣體進入壓縮機3，溫室氣體被壓縮機3壓縮後達到所要求的壓力，打開 單向閥5，推動葉輪6轉動，使溫室氣體與海水7充分混合，快速生成溫室氣體水合物8，溫 室氣體水合物向海底方向下沉，最後沉積到海底9，從而實現溫室氣體的固態海底封存。本方法利用深海中海水的溫度較低和壓力較高的特點，使海水與溫室氣體，特別 是與二氧化碳氣體生成二氧化碳水合物，由於二氧化碳水合物的密度大於海水的密度，生 成的二氧化碳水合物就會沉積到海底以固態形式封存起來，二氧化碳水合物比較穩定，不 會對環境造成危害，從而達到減排溫室氣體二氧化碳的目的。
圖1為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明是用於海底封存溫室氣體的系統及其使用方法，其系統有一 個溫室氣體儲氣罐1，溫室氣體儲氣罐1通過一裝有閥門2的管道與壓縮機3連通，再通過 裝有壓力表4的管道與單向閥5連通，最後通過管道與葉輪6連通。壓縮機3為渦輪壓縮 機，或者液壓制動壓縮機。如圖1所示，用於海底封存溫室氣體的系統的使用方法，在溫室氣體儲氣罐1充入 溫室氣體，其步驟為首先打開閥門2，讓溫室氣體進入壓縮機3，溫室氣體被壓縮機3壓縮 後達到所要求的壓力，打開單向閥5，推動葉輪6轉動，使溫室氣體與海水7充分混合，快速 生成溫室氣體水合物8，溫室氣體水合物向海底方向下沉，最後沉積到海底9，從而實現溫 室氣體二氧化碳的固態海底封存。以上所述溫室氣體是二氧化碳，或者是氫氣，或者是甲烷，或者是乙烷，或者是丙 烷，或者是硫化氫，或者是氫氟碳化物(HFCS)，或者是硫化氫。圖1中的10為安裝單向閥的適當位置。本發明所述的氣體水合物是由氣體(如氫氣、甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳、硫化氫 等)或易揮發性液體(如HCFC-141b、HFC-134a等)和水在一定的溫度與壓力下生成的一 類非化學計量籠形結構的冰狀晶體。隨著溫度的降低，二氧化碳水合物的形成壓力也在降 低。在海平面1000米處的海水溫度約為4 5°C，海平面2000米處的海水溫度約為2 3°C，海平面3000米處的海水溫度約為1 2°C。由此可知隨著海水深度的增加，海水的溫 度是逐漸降低的，全球海洋平均溫度約為3. 5°C。另外，隨著海水深度的增加，海水的壓力也 在增加，在海平面1000米處海水的壓力約為10.3Mpa。深海正好為二氧化碳與海水生成二 氧化碳水合物提供了適合的溫度與壓力條件。
海水的密度隨著海水的鹽度、溫度和壓力的變化而變化，海水的密度一般在1. 01 1. 03g/cm3之間，並且海水密度的前兩位數值為1. 0。二氧化碳水合物的密度總是大於1. lg/ cm3(如溫度在273. Ok,壓力在1. 113Mpa時二氧化碳水合物的密度為1. 1315g/cm3 ；溫度在 283k，壓力在4. 95Mpa時二氧化碳水合物的密度為1. 1458g/cm3)。在海洋的一定深處，完全滿 足二氧化碳水合物的生成條件，由於二氧化碳水合物的密度大於海水的密度，生成的二氧化 碳水合物就會向下沉積到海底，以固態(二氧化碳水合物)形式將溫室氣體二氧化碳封存於 海底，二氧化碳水合物比較穩定，不會對環境造成危害，因此利用水合物法來封存二氧化碳應 該是最理想的方法，再加上深海的封存空間巨大，因此深海是二氧化碳最理想的封存地。另外，二氧化碳與水反應生成I型氣體水合物，在標準狀況下1立方米二氧化碳氣 體水合物可包含160 180立方米的二氧化碳氣體。因此，單位體積二氧化碳氣體水合物 的儲氣能力遠比二氧化碳在水中的溶解度大得多，單位體積氣體水合物可以實現大規模二 氧化碳的固態封存。
權利要求
用於海底封存溫室氣體的系統，有一個溫室氣體儲氣罐(1)，其特徵在於溫室氣體儲氣罐(1)通過一裝有閥門(2)的管道與壓縮機(3)連通，再通過裝有壓力表(4)的管道與單向閥(5)連通，最後通過管道與葉輪(6)連通。
2.根據權利要求1所述的用於海底封存溫室氣體的系統，其特徵在於壓縮機(3)為渦 輪壓縮機，或者液壓制動壓縮機。
3.用於海底封存溫室氣體的系統的使用方法，在溫室氣體儲氣罐(1)充入溫室氣體， 其步驟為首先打開閥門(2)，讓溫室氣體進入壓縮機(3)，溫室氣體被壓縮機(3)壓縮後達 到所要求的壓力，打開單向閥(5)，推動葉輪(6)轉動，使溫室氣體與海水(7)充分混合，快 速生成溫室氣體水合物(8)，溫室氣體水合物向海底方向下沉，最後沉積到海底(9)，從而 實現溫室氣體的固態海底封存。
4.根據權利要求3所述的用於海底封存溫室氣體的系統的使用方法，其特徵在於溫室 氣體是二氧化碳，或者是氫氣，或者是甲烷，或者是乙烷，或者是丙烷，或者是硫化氫，或者 是氫氟碳化物，或者是硫化氫。
全文摘要
用於海底封存溫室氣體的系統及其使用方法，其目的是生成比較穩定的二氧化碳水合物，沉積到海底並以固態形式封存起來；其系統有一個溫室氣體儲氣罐1，溫室氣體儲氣罐1通過一裝有閥門2的管道與壓縮機3連通，再通過裝有壓力表4的管道與單向閥5連通，最後通過管道與葉輪6連通；該系統的使用方法為，在溫室氣體儲氣罐1充入溫室氣體，其步驟為首先打開閥門2，讓溫室氣體進入壓縮機3，溫室氣體被壓縮機3壓縮後達到所要求的壓力，打開單向閥5，推動葉輪6轉動，使溫室氣體與海水7充分混合，快速生成溫室氣體水合物8，溫室氣體水合物向海底方向下沉，最後沉積到海底9，從而實現溫室氣體的固態海底封存。
文檔編號C01B31/20GK101852332SQ20101017920
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月18日 優先權日2010年5月18日
發明者張景文, 張殿平, 李金平, 楊文潔, 梁海雷, 王建森, 王春龍, 王昱, 王林軍, 王燕, 鄭健, 魏國棟 申請人:蘭州理工大學