降低燃料的碳排放濃度的製作方法

2023-05-10 22:59:01 2

降低燃料的碳排放濃度的製作方法
【專利摘要】降低燃料的碳排放濃度的技術包括將二氧化碳流體注入第一井眼；將烴流體從第二井眼生產到地表；以及從所生產的烴流體生產燃料，燃料包括低碳燃料且根據二氧化碳流體的來源分配有排放信用額度。
【專利說明】降低燃料的碳排放濃度
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年8月17日提交的且題為《L0W-CARB0N INTENSITY PRODUCTIONOF HYDROCARBON FUELS》的美國臨時專利申請第61/524，565號和2012年3月30日提交的且題為《L0W-CARB0N INTENSITY PRODUCTION OF HYDROCARBON FUELS》的美國臨時專利申請第61/618，183號的優先權。兩個臨時申請全部內容如果完全在本文中闡述就以參見的方式引入。
技術背景
[0003]本公開涉及烴類產品的生產和/或供應，該烴類產品具有稱為低碳濃度的每單位燃料的低生命周期溫室氣體排放量。
[0004]【背景技術】
[0005]諸如汽油的烴類產品(例如，已精煉成例如運輸燃料、化學製品、塑料或其它形式的烴)的燃燒產生諸如例如二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫及其它物質的排放物，該排放物中的很多通常稱為「溫室氣體」。例如，可確定多少溫室氣體(例如，採用多少克的二氧化碳排放當量的方式)由燃燒特定量的汽油(例如，以每兆焦燃料能量的二氧化碳排放當量克數為單位)排放。在很多環 境中，確定來自燃燒特定量的燃料的生命周期溫室氣體排放量是有用的，該排放量不僅使用在燃燒點產生的排放量，還有考慮了與燃料的生產、供應和使用相關的所有排放源。生命周期分析(LCA)提供用於該排放量確定的分析框架。具體燃料的結果通常稱為燃料的生命周期全球變暖濃度(GWI)、二氧化碳排放濃度或簡單地稱為碳濃度(Cl)並可用作在基於焚燒或燃燒的烴或烴類產品(例如，諸如汽油的運輸燃料)量的生命周期的基礎上的大氣汙染物或溫室氣體排放量的燃料特性度量。在確定燃料Cl的上下文中，生命周期分析可概念化成在燃料生命周期內GHG流向大氣及從大氣流回的計算系統，其中，流向大氣可表示排放量負債方而GHG從大氣流回(例如，通過直接空氣捕集的工業生產過程或通過在光合作用過程中的生物固定)及來自供應關聯產物的減排量可表示排放量信用額度。

【發明內容】

[0006]在一個一般實施方式中，降低燃料的碳排放濃度的方法包括將二氧化碳流體注入第一井眼；將烴流體從第二井眼生產到地表；以及從所生產的烴流體生產燃料，燃料包括低碳燃料且根據二氧化碳流體的來源分配有排放信用額度。
[0007]在另一個一般實施方式中，降低燃料的碳排放濃度的方法包括從二氧化碳的來源捕集二氧化碳流體；以及將捕集的二氧化碳流體提供到生成低碳燃料的過程，該低碳燃料根據二氧化碳流體的來源分配有排放信用額度。
[0008]在另一個一般實施方式中，降低燃料的碳排放濃度的方法包括接收從產自地質形成物的原始烴流體精煉的燃料，捕集的二氧化碳流體注入該地質形成物；以及提供作為低碳燃料的燃料，該低碳燃料根據二氧化碳流體的來源分配有排放信用額度。[0009]在另一個一般實施方式中，生產具有低生命周期碳濃度的烴類燃料的方法包括接收已從地質形成物通過井眼生產到地表的烴流體，烴流體至少部分地用注入地質形成物的二氧化碳流體產自的質形成物；以及將所接收的烴流體精煉成低碳燃料，該低碳燃料根據二氧化碳流體的來源分配有排放信用額度。
[0010]在與各通常實施方式中的任一個可結合的第一方面中，二氧化碳流體的來源包括由從大氣捕集二氧化碳的工業生產過程中的至少一個供應的大氣二氧化碳；或包括從大氣通過光合作用固定的碳的生物質二氧化碳來源。
[0011]在與前面各方面中任一方面可結合的第二方面中，其中工業生產過程包括引導大氣通過填充材料；使二氧化碳吸收流體流過填充材料；在二氧化碳吸收流體中捕集大氣二氧化碳；將被捕集的大氣二氧化碳 從二氧化碳吸收流體分離。
[0012]與前面各方面中任一方面可結合的第三方面還包括接收被捕集的大氣二氧化碳；以及所接收的被捕集的大氣二氧化碳用作注入第一井眼的二氧化碳流體。
[0013]在與前面各方面中任一方面可結合的第四方面中，生物二氧化碳來源包括接收生物質作為輸入且輸出二氧化碳流體和液體燃料或化學產物的生物處理過程；包括氣化和接收生物質作為輸入且輸出二氧化碳流體和含氫產物或中間產物的過程；接收生物質作為輸入且輸出二氧化碳流體和電力、熱力或動力中的至少一種的包括燃燒後碳捕集的燃燒過程；或接收生物質作為輸入且輸出二氧化碳流體和電力、熱力或動力中的至少一種的富氧燃燒過程中的一個。
[0014]在與前面各方面中任一方面可結合的第五方面中，二氧化碳流體的來源是供應一個或多個產品和服務的工業生產過程，以及工業生產過程提供所生產的烴流體或從所生產的烴流體生產的燃料中的至少一種的碳濃度降低或者排放信用額度中的至少一個的基礎。
[0015]在與前面各方面中任一方面可結合的第六方面中，第一和第二井眼是相同的井眼。
[0016]與前面各方面中任一方面可結合的第七方面包括在地表處將從第一井眼將所注入的二氧化碳流體的至少一部分接收到烴流體內；將所注入的二氧化碳流體的至少一部分從烴流體分離；以及將所注入的二氧化碳流體的分離過的部分重新注入第一井眼。
[0017]與前面各方面中任一方面可結合的第八方面還包括將所注入的二氧化碳流體的至少一部分封存在地下區域中。
[0018]在與前面各方面中任一方面可結合的第九方面中，低碳燃料包括低碳運輸燃料。
[0019]在與前面各方面中任一方面可結合的第十方面中，工業生產過程包括將二氧化碳從大氣捕集在流體中。
[0020]在與前面各方面中任一方面可結合的第十一方面中，流體是二氧化碳吸收流體，以及從在流體中的大氣捕集二氧化碳包括引導大氣通過填充材料；使二氧化碳吸收流體流過填充材料；將大氣二氧化碳捕集在二氧化碳吸收流體中；將所捕集的大氣二氧化碳從二氧化碳吸收流體分離。
[0021]在與前面各方面中任一方面可結合的第十二方面中，低碳燃料包括低碳運輸燃料。
[0022]與前面各方面中任一方面可結合的第十三方面還包括完成交易以實現將低碳燃料出售給運輸燃料供應商、將與碳濃度降低相關聯的排放信用額度出售給運輸燃料供應商或信用額度貿易實體，或者提交信用額度(credit)給負責監管燃料碳濃度的監管機構中的至少一個。
[0023]在與前面各方面中任一方面可結合的第十四方面中，低碳燃料包括低碳消費運輸燃料。
[0024]在與前面各方面中任一方面可結合的第十五方面中，二氧化碳流體的來源是供應其它產品和服務的工業生產過程，以及來自工業生產過程的大氣排放通過為烴類生產二捕集不急二氧化碳流體而降低，其中，該降低提供碳濃度降低或應用到所生產的烴流體或從所生產的烴流體生產的燃料的排放信用額度的基礎。
[0025]在與前面各方面中任一方面可結合的第十六方面中，二氧化碳流體的來源是供應其它產品和服務的工業生產過程，以及來自供應這些產品和服務以及來自供應所生產的烴流體或從所生產的烴流體的生產的燃料的總大氣排放部分地通過將二氧化碳流體注入井眼而降低，以及該降低提供碳濃度降低或應用到所生產的烴流體或從所生產的烴流體生產的燃料的排放信用額度的基礎。
[0026]其它實施方式還包括由一臺或多臺計算機實施的一種或多種計算機實施的方法。例如，用於確定烴基燃料的排放濃度值或排放信用額度值中的至少一個的計算機實施的方法的通常實施方式包括:確定二氧化碳供應、運輸、烴流體回收、烴流體運輸、烴流體精煉以及精煉好的烴流體運輸和儲存的排放值；以及部分地基於為烴類生產所供給的二氧化碳流體來源的所確定的排放值來確定烴流體和/或精煉好的烴類燃料的排放濃度值或排放信用額度值中的至少一個。
[0027]用於生產和/或供應根據本發明的低碳運輸燃料的系統的各種實施方式包括下面各特徵及/或優點中的一 個或多個。例如，系統可允許烴類產品(例如，燃料)供應商符合在針對運輸燃料的監管體系內的低碳燃料標準。系統可使燃料供應商能夠實現進入某一燃料市場所要求的特定燃料Cl目標或特定燃料Cl降低。另外，系統可有助於降低排放到大氣的溫室氣體，諸如例如二氧化碳。系統還可允許燃料在監管體系中是碳「負債方」的燃料供應商(例如，提供不滿足最低標準的運輸燃料)更有效地從在監管體系中是碳「信用額度」的燃料供應商(例如，提供滿足或超過最低標準的運輸燃料)購買碳信用額度。系統還可規定碳負債方的燃料供應商降低其運輸燃料的Cl，從而可能變成碳「信用額度」或降低需要從碳「信用額度」獲得以實現承諾的信用額度量而不要改變其運輸燃料的化學成分。另外的優點還包括，例如，降低來自生產和使用烴類燃料人為的GHG排放以及/或監管碳流向與生產和使用烴相關聯的大氣和/或地質形成物和從與生產和使用烴相關聯的大氣和/或地質形成物流回。
[0028]例外，根據本發明的生產和/或供應低碳運輸燃料的系統可降低緩解來自依賴於烴類燃料的人為活動的GHG排放的成本。根據本發明的生產和/或供應低碳運輸燃料的系統還可使烴類燃料的供應商能夠生成排放信用額度以遵從在可能降低成本下要求燃料Cl降低的規章(例如，沒有必要從其它供應商購買排放信用額度)。根據本發明的生產和/或供應低碳運輸燃料的系統還可使烴類燃料的供應商能夠生成排放信用額度以平衡在要求平均燃料Cl降低的規章下高Cl燃料的增加供應。根據本發明的生產和/或供應低碳運輸燃料的系統還可使烴類燃料的供應商能夠生成用於積存和/或出售給其它要調整的供應商的排放信用額度。其還可使烴類產品的供應商能夠有資格在市場上銷售具有授權的Cl閾值或Cl降低閾值的燃料。
[0029]這些一般和具體的各方面可使用設備、系統或方法，或包括計算機實施的方法的各設備、系統和方法的任意組合實施。例如，一臺或多臺計算機的系統可構造成藉助具有安裝在系統上的軟體、固件、硬體或其組合執行具體功能，該軟體、固件、硬體或其組合工作地致使系統執行各功能。一個或多個電腦程式可構造成藉助包括指令實施具體功能，該指令在由數據處理裝置執行時致使裝置執行各功能。在附圖和以下說明書中對一個或多個實施方式的細節進行闡述。從說明書和附圖以及從權利要求書可顯示出其它特徵、目的和優點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1示出根據本發明(例如，從井眼)生產低碳烴的系統的示例實施例；
[0031]圖2A-2C示出根據本發明的用在生產和/或供應低碳烴類燃料的系統中的捕集大氣二氧化碳的系統的示例實施例；[0032]圖3A-3B示出根據本發明碳流量計算和確定低Cl烴類燃料的監管值的示例方法;
[0033]圖4示出根據本發明生產和/或供應低Cl烴類燃料的示例工藝流程；
[0034]圖5A-5B示出二氧化碳捕集系統的示例路徑的示意圖；
[0035]圖6示出具有二氧化碳捕集系統的生物質的示例路徑的示意圖；以及
[0036]圖7A-7C示出二氧化碳分離系統的實例。
【具體實施方式】
[0037]本發明描述了生產具有低生命周期溫室氣體排放的烴(例如，從地層取回的原料)和/或烴類產品(例如，燃料)的技術，該技術包括將二氧化碳流體注入一個或多個井眼、將烴從一個或多個井眼生產到地表，以及從所生產的烴流體供應低碳運輸燃料。另外的技術包括捕集二氧化碳；以及將捕集的二氧化碳提供到生成包括低碳燃料的運輸燃料的工藝流程。另外的技術包括將包含採自大氣源的二氧化碳的二氧化碳流體注入地下區域；以及從地下區域生產烴流體。另外的技術包括接收從產自所捕集的二氧化碳所注入的地層的原始烴流體精煉的燃料；以及提供燃料作為運輸燃料，該運輸燃料的碳排放計算至少部分地基於包括所捕集的二氧化碳的注入的燃料路徑的信用額度。
[0038]該技術還可用於比較例如諸如不同等級和/或成分的汽油或其它類型的運輸燃料(例如，生物燃料、天然氣、氫氣、燃料電力)的不同燃料的環境影響，或者用於比較從不同原料生產或通過不同供應鏈生產和供應的類似燃料的影響。為了確定和/或報告燃料Cl，燃料供應鏈可組織成離散的「燃料路徑」。燃料路徑可具體成各個供應鏈或可表示各類供應鏈。燃料供應到具體市場的具體物流方式可描述、表徵以及/或總結成定義燃料的「物理路徑」。
[0039]可在某個監管體系內根據其具體Cl來看運輸燃料，例如，定義進入某個燃料市場或使燃料在某些監管燃料類別內合格所要求的排放濃度值或排放濃度降低閾值的體系。在監管體系(除了二氧化碳排放的物理過程)還可根據其相對Cl內來看燃料。例如，諸如乙醇的某些燃料可在監管體系內具有相對較低的Cl，例如有助於由實體購買和/或出售碳信用額度來調整成滿足某些標準的體系。諸如柴油的其它運輸燃料可具有相對較高的Cl。
[0040]如上所述，儘管化學成分影響特定運輸燃料的二氧化碳排放濃度值，但其它因素也可影響該值。例如，來自生產原始烴的特定生命周期的排放可影響運輸燃料的二氧化碳排放濃度值，該原始烴最終被精煉和/或以其它方式處理成包括運輸燃料的特定燃料。另外，原始烴加工成例如運輸燃料的烴類產品的精煉技術(如果需要的話)可能影響Cl。
[0041]而且，諸如管線、貨車或其它裝置的在供應鏈或燃料路徑(例如，從運輸燃料的產地到用戶)內運輸原始烴、混合原料和/或成品燃料的方式和距離也可影響Cl。例如，碳流量計算以及確定在傳統體系中的烴類燃料的監管值時，Cl值(例如，以CO2排放克數/MJ為單位)可包括分配給「油井至油箱」路徑(例如，燃料生產並供應給車輛)和「油箱至車輪」路徑(例如，燃料在車輛內燃燒)兩者的數值。油井至油箱路徑包括例如分配給原油(例如，原始烴)生產、原油運輸、原油精煉和精煉燃料運輸的Cl值。油箱至車輪路徑可包括例如制定成表示燃燒I兆焦(MJ)的精煉燃料(例如，汽油)生成的GHG的Cl值。在一個計算實例中，油井至油箱路徑的大約Cl值(以CO2排放克數/MJ為單位)包括:原油生產的6.9、原油運輸的1.1、原油精煉的13.7和精煉燃料運輸的0.4。因此，總的油井至油箱路徑的Cl值大約是22.2。油箱至車輪路徑的大約Cl值可能是72.9。因此，在該實例中，烴類燃料在傳統燃料路徑中的總的「油箱至車輪」的監管Cl值大約是95C02排放克數/MJ。
[0042]圖1示出生產具有低生命周期溫室氣體排放的烴的系統100的示例實施例。如所示，系統100包括從地表105形成的井眼110，該井眼110用來從一個或多個地下區域135、140及/或145生產生產流體130。通常，生產流體130是諸如石油、天然氣或其它烴類的原始烴，該原始烴可必須進 一步精煉和/或加工以形成例如烴類運輸燃料(例如，用作在地表上運輸活生物和/或產品的燃料的烴基產品)的烴類產品。例如，生產流體130可以是進一步精煉成用作汽車燃料的汽油的石油。或者，生產流體130可以是諸如例如不必進一步精煉成具有低Cl的原始烴的低Cl烴。
[0043]如圖所示，系統100還可包括管120，該管120從在或靠近地表105延伸進入井眼110以形成在管120和井眼110的壁之間的環空115。管120還可以是諸如螺紋管或設計成插入井眼的其它管的任何合適管，該井眼包括垂直的、近似垂直的、水平的、鉸接的、半徑的、定向的或其它類型的井眼。實際上，儘管圖1示出井眼110是垂直鑽井，但井眼110可以是定向的、水平的、鉸接的或其它形式。為了簡單起見，形成井眼和/或從井眼生產流體的本領域已知的鑽探和/或生產設備從圖1中省略。然而，鑽探和/或生產領域中的技術人員會認識到可不在圖1中示出的形成井眼110和/或從井眼110生產產品流體1.0到地表105的必要設備、裝置和工藝流程。
[0044]如圖所示，注入流體125可從地表105提供進入井眼110 (或管120)。根據本發明，注入流體125可例如是溫室氣體(呈氣體形式、液體形式或作為多相流體)。例如，在一個實施例中，注入流體125可以是二氧化碳，以及更具體地是大氣二氧化碳，該大氣二氧化碳通過工業生產過程(例如，從工業生產過程的輸出捕集，諸如化石燃料發電廠，通過大氣「洗滌」捕集，和/或其它方式)直接捕集、通過在其它工業生產過程(例如，關聯的生物質碳的氧化和產生的二氧化碳的捕集)之後的由光合作用對大氣二氧化碳生物固定的間接捕集、其組合或任何其它工藝流程，在其它工藝流程中，二氧化碳從大氣中和/或從將GHG排放到大氣的工藝流程中捕集和/或存儲以備後用。例如，參照圖2A-2C描述了通過大氣工藝流程(或各工藝流程)捕集二氧化碳的某些具體實例。
[0045]在某些實施例中，「大氣二氧化碳」可指的是其中碳含量在上個世紀內駐留在大氣中的二氧化碳。例如，「大氣二氧化碳」可指的是由於化石燃料燃燒駐留在大氣的二氧化碳加上可能駐留在大氣中大約一世紀的源自生物活動的二氧化碳。或者，「大氣二氧化碳」可指的是使用工業生產過程從大氣捕集的二氧化碳；通過生化過程(例如，光合作用)及接著採用工業生產過程從大氣捕集的二氧化碳；以及/或通過工業生產過程從化石燃料生產的二氧化碳，該二氧化碳專門地被捕集以避免其排放到大氣。
[0046]為了各種目的，注入流體125可通過一個或多個路徑150和/或155提供進入地下區域135和/或145。路徑150和/或155可以使例如在井眼110中形成的穿孔(例如，穿過殼、管、和/或地質層)和/或裂縫(例如，穿過殼、管、和/或地質形成物)。另外，生產流體130還可通過路徑150和/或155生產進入環空115 (或管)。 [0047]在系統100的某些方面，注入流體125 (例如，二氧化碳)可使用在提高石油回收操作(或其它三級回收技術)中以從地下區域135、140和/或145進一步生產生產流體130。例如，在某些方面，提高石油回收可以是氣體再注入，其中，二氧化碳注入地下區域135、140和/或145中的一個或多個以例如增加區域內的壓力和/或降低在包含區域中的生產流體130的粘性。在某些實施例中，通過二氧化碳注入的烴置換可致使石油腫脹和/或粘性降低(例如，依賴於例如區域溫度、壓力和烴成分)。
[0048]在系統100的某些方面中，井眼的系統可用於從其中生產烴的井眼，該井眼可不同於注入流體注入的井眼。在這些方面中，流體注入井眼和烴生產井眼可通過地下區域(例如，區域135、140和/或145)或包含要生產的烴的地下區域的系統連接。
[0049]雖然二氧化碳注入(例如二氧化碳湧入)可提供來使用所捕集的二氧化碳作為注入流體125 (由此減少大氣中的溫室氣體)，但注入區域135、140和/或145的二氧化碳可能隨著生產流體130返回。例如，在50-75%之間的注入二氧化碳可能隨著生產流體130返回。然而，在系統100的某些方面中，返回的二氧化碳可與生產流體130分離且被重新注入。剩餘的25-50%的注入二氧化碳可停留在地下區域135、140和/或145中的至少一個中。
[0050]在系統100的某些方面中，所有或大部分的注入流體125可保持被困在地下區域135、140和/或145中的至少一個(或其它地質構造)中。例如，在某些方面，注入流體125可以是被封存在地下區域135、140和/或145中以便從大氣去除溫室氣體的二氧化碳。在某些方面，提供二氧化碳進入所示區域135、140和/或145可包括以下工藝流程:通過工業生產過程直接地或通過光合作用接著在其它工業生產過程間接地從大氣去除碳，且使其沉積在地質形成物中；捕集否則可排放到大氣的來自工業生產過程的二氧化碳(例如，諸如來自發電站的燃料氣體)並將所捕集的二氧化碳注入一個或多個地下區域135、140和/或145 ；以及大氣和一個或多個地下區域135、140和/或145之間的碳的自然生物地球化學循環。
[0051]儘管描述為「系統」，但系統100還可以是生產及/或供應低生命周期烴的較大系統的子系統，該較大系統還包括例如運輸子系統(例如，管道、陸上運輸、水上運輸、空中運輸及其它技術)、精煉和/或加工子系統(例如，將諸如生產流體130的原始烴精煉成運輸燃料)、分配子系統(例如，商業和私人消費者的運輸燃料分配站)，以及其它子系統。
[0052]在系統100的某些實施例中，使用二氧化碳(或例如其它溫室氣體)作為注入流體125可降低生產流體130或從生產流體130提取(例如，精煉)的其它運輸燃料的二氧化碳排放濃度。例如，通過使用二氧化碳作為注入流體125，從生產流體130提取的運輸燃料的碳含量的生命周期分解可由於例如包括從大氣淨去除所注入的二氧化碳的生命周期計算信用額度而降低。在某些實例中，包含該計算信用額度可使從生產流體130提取的運輸燃料能夠分類為低碳燃料。具體地說，從生產流體130生產的且具有反映在注入流體125內的大氣二氧化碳的注入的生命周期二氧化碳排放計算信用額度的烴類燃料可限定新的烴類燃料路徑和/或分配比其它烴類燃料低和/或低於在某個監管框架下所要求的數值的生命周期Cl值。在該燃料路徑的生命周期Cl值低於所要求的監管值的情況下，供應這樣生產的烴類可能夠生成可交易的排放信用額度，該排放信用額度可用於燃料供應商自己的承諾目標或交易給其它要調整的各方。
[0053]在某些情況下，獲得運輸燃料的信用額度要求用於生產運輸燃料的原始烴和運輸燃料自身之間的關係。例如，參照圖1，例如，如果注入流體125提供給與由相同實體擁有和/或經營的獨立井眼不同的、生產流體130從其中生產的井眼或井眼系統，那從生產流體130精煉的任何燃料才可有資格作為低碳燃料。
[0054]因此，運輸燃料供應商可提供根據圖1的以上描述的低碳燃料。運輸燃料供應商可包括例如，在其產自或進入具體法律管轄範圍(例如，鄉村、地區、國家、自治市、經濟聯盟，其它形式)時擁有燃料頭銜的任何實體。提供低碳燃料的運輸燃料供應商可因此能夠進入專用於低Cl烴類產品(例如，燃料)的市場和/或產生可交易的排放信用額度，因此變成包括運輸燃料的最大或平均Cl的一個或多個標準或閾值的監管體系中的碳「信用額度」。
[0055]在生產和/供應運輸燃料的傳統系統中，運輸燃料可根據標準值分配Cl。標準值可根據例如精煉成運輸燃料的原始烴的產地位置(例如，德克薩斯州、加拿大、沙烏地阿拉伯等)；該原始烴從中生產的具體地質形成物(例如，頁巖、砂巖等)；以及/或產地和最終輸送之間的輸送路徑(例如，管道、地面運輸、海上運輸)確定。
[0056]圖2A-2C示出用在生產和/或供應低碳運輸燃料的系統中的捕集大氣二氧化碳的系統的示例實施例。例如，在某些實施例中，參考圖2A-2C描述的系統可捕集用作系統100中的注入流體125的二氧化碳。例如，具體地參考圖2A，二氧化碳捕集設備10示出成包括形成為平板15的填料12，平板15具有相反向的主要表面14，主要表面14至少部分地可透風以允許風流過填料12。至少一個液體源16定向成引導二氧化碳吸收液進入填料12以流過平板15。平板15設置在與相反向的主要表面14中的一個具有非零入射角的氣流18中。填料12可定向成引導二氧化碳吸收液沿平行於由相反向的主要表面14限定的平面22的平均流向20流過平板15。應該理解，相反向的主要表面14不必完全平行。在某些實施例中，表面14可例如是會聚的、發散的或彎曲的。填料12可定向成允許二氧化碳吸收液靠重力流過填料12，如圖所示。在某些實施例中，填料尺寸可以是包含在尺寸大約200m乘25m乘7m的結構中的大約200m乘大約20m乘大約3m。在某些實施例中，尺寸範圍可從大約IOm乘大約7m乘大約2m到大約1000m乘大約50m乘大約15m。
[0057]非零入射角指的是氣 流18以大於零的角度撞擊表面14的事實。這可與氣體從最底部開始流過填料塔的傳統填料布置截然不同。在某些實施例中，非零入射角與相反向的主要表面之一垂直。應該理解，非零入射角可在完全直角的10%內。非零入射角還可指的是風的氣流平均角度。風的氣流平均角度可在一段時間內平均。[0058]在某些實施例中，填料12還可包括規整填料。填料12例如在相反向的主要表面14之間可以是1-2米厚。在其它實施例中，填料12可以更厚或更薄。術語規整填料可指的是用於吸收和蒸餾塔和化學反應器中的一套專門設計材料。規整填料通常由薄波紋材料24組成，諸如以其促使流體採用複雜路徑通過塔從而產生不同相之間的大接觸面積的方式布置的金屬板或紗網。規整填料可由以縱橫交錯關係的方式布置以產生汽相流動通道的波紋板製成。波紋板的相交產生液相和汽相的混合點。壁刷用於防止液體和/或蒸汽沿塔壁分流。繞塔軸轉動每個規整填料層提供蒸汽流和液體流在所有方向上的交叉混合和擴散。
[0059]相反向的主要表面14可定向成垂直。表面14的定向可相對於例如地面確定。在其它實施例中，表面14可定向成與地面成一個角度，例如，傾斜的。在某些實施例中，相反向的主要表面14可定向成水平。該實施例趨向於具有比垂直平板實施例更大的佔地面積。填料12可形成為多塊平板15。多塊平板還可例如是按照首尾相連布置的平板，與圖2C中所示的堆棧式定向不同。在 某些實施例中，平板可垂直地分段以有效地提供彼此上下首尾相連的多塊平板。為了得到在該窄寬高比(例如，20m高乘1.5m寬)下的足夠好的液體分配，這可能是需要的。在垂直部分之間可有從填料平板上面流出的流體且使其在填料平板下面均勻地重新分配的收集器/分配器系統在某些實施例中，該收集器/分配器系統可存在於如本文所公開的任何平板中。
[0060]至少一個液體源16還可包括至少一個泵26。泵26可具有由閥門(未示出)控制以選擇性地將液體施加進入填料12的各部分中的多根分配管28。至少一個泵26可構造成以系列脈衝的形式供應二氧化碳吸收液。
[0061]至少一個風扇30可定向成影響氣流通過填料12的相反向的主要平面14中的一個的至少一部分。風扇30可以是可反向的。在某些實施例中，風扇30可防止具有已流過填料12的氣流循環回到填料12中。在某些實施例中，至少一個風扇30可驅動氣流進入填料12中。參照圖2A，風扇30還可包括多個風扇，風扇中的每個可定向成影響氣流通過填料12的至少相應部分。在某些實施例中，相應部分可理解為通過風扇30的氣流會具有對例如最鄰近或最靠近風扇30的填料12影響最大的填料12的部分。至少一個風扇30可設置為鄰近相反向的主要表面14中的至少一個的風扇壁32的一部分。應該理解，風扇壁(未示出)可定位成鄰近表面14中的每個。鄰近在本文中可理解成意思是緊鄰以及可包括與風扇壁32間隔開但鄰近表面14的實施例(諸如附圖中所示的實施例)。
[0062]風扇壁32可鄰近相反向的表面14中氣流18通過其離開填料12的的一個。在風扇壁32中，個別風扇可用防滲材料隔開。風扇30穿過壁32產生壓降，該壓降驅動氣流穿過填料12。在某些實施例中，風扇壁32設計成使得在風扇失效且最終阻擋其相應流動的情況下，氣流通過填料12將幾乎、要不完全地不受影響。這可通過相鄰風扇緊密地間隔且通過風扇壁32與填料12間隔開實現。
[0063]設備10還可包括定向成引導氣流18進入填料12中的風引導件34。設備10還可包括定向成引導氣流18離開填料12的風引導件36。風引導件34和36可例如是百葉窗。風引導件34和36可以是獨立可控制的。在該實施例中，氣流18從右邊引導到左邊。因此，上部風引導件34打開，下部風引導件36關閉。同樣地，在下部風引導件36打開同時，上部風引導件36關閉。因此，氣流18具有在工藝流程中通過填料12的從上部風引導件34到下部風引導件36的淨流動。[0064]設備10可以是至少部分地封閉的結構38的一部分。由於本文所公開的實施例的特性性，即該實施例可包括對大量風的處理，因此可能重要的是將設備10與包括動物和昆蟲的因素屏蔽開。風引導件34和36與適於選擇性地讓氣流進入和處理氣流的圍護結構一起可有助於此。在某些實施例中，防護罩(未示出)可設置在填料12上以防止動物闖入但允許氣流通過。可設置清潔至少部分地封閉的結構38的壁的清潔設備40。如所示為例，清潔設備40可例如是繞軸線轉動以清潔風扇壁32的外部的刮刷。例如，風引導件34和36可水平定向。
[0065]設備10還可包括延伸穿過相反向的主要表面14以將氣流選擇性地輸送到相反向的主要表面14中的一個的至少一個風通道42。風通道42可具有附連成影響氣流通過風通道42的風扇30。風通道42允許風通過風釋放到盆44內的表面14，其中風自由通過表面14A進入填料12、通過表面14B離開填料12。這樣，可引起氣流流過填料12的水平平板的水平表面14。風通道42可例如是IOm高度的空氣管。在所示實施例中，風通道42是垂直管，在該垂直管中，富含二氧化碳的進氣向下移動。這些管可覆蓋表面積的大約1/5(例如，以具有5米間距的格子的方式布置的大約直徑1.2m的管)。
[0066]水池46可提供來收集已流過填料12的二氧化碳吸收液。水池示出為盆44。盆44可例如是接住烴和包含支承件以固定填料的的混凝土襯砌的盆。在某些方面中，可有如在填料12和盆44之間的所示的間隙，該間隙可例如大約是1.5m。在某些實施例中(未示出)，水池46可例如是直接從填料12運輸液體的管或一系列管道。這種類型的系統可包括設計成將液體的排放物集中進入單一管或管網中的漏鬥或排水裝置。接觸過的液體可接著再循環通過填料或其可回收且然後再循環。
[0067]在某些實施例中，設備10還包括將用過的二氧化碳吸收液再生的回收系統48。回收系統可例如是回收用過的二氧化碳吸收液的任何系統。例如，二氧化碳吸收液可包括例如氫氧化鈉溶液的氫氧化物 溶液。液體源16較佳地供應回收的二氧化碳吸收液。
[0068]參照圖2A-2B，示出二氧化碳捕集的方法。二氧化碳吸收液以系列脈衝的方式施加進入填料12中。參照圖2C，每個脈衝50可包括例如短周期，在該短周期期間，液體通過液體源16供應進入填料12中。每個脈衝不必是尖銳的瞬態施加，而可以是一段時間，在該一段時間期間供應液體。包含二氧化碳的氣體，例如以氣流18示出的空氣流過填料12以從進入二氧化碳吸收液的氣體中至少部分地吸收二氧化碳。施加還可包括用泵送。流動還可包括至少在沒有施加二氧化碳吸收液時，使包含二氧化碳的氣體流過填料。氣流可例如使用風扇30控制。氣流可使用風扇30及風引導件34和36控制。氣體的流動可至少在施加二氧化碳吸收液時受限制。這可通過在液體脈衝供應到填料12時，風扇壁32的風扇30停止旋轉和抽吸通過填料12的氣流預見。
[0069]在某些實施例中，系列脈衝具有1-50%的佔空比。在其它實施例中，佔空比可例如是5%。佔空比指的是施加液體的脈衝持續時間與周期的總持續時間的比率。例如，50%的佔空比意味著流體僅在設備運行的一半時間內流動。這意味著脈衝運行系統運行時間的1-50%以及因此1%的佔空比意味著流體每流動I秒就停止100秒。在更現實的數值中，開30秒關300秒以及50%佔空比意味著泵運行30秒而下一個30秒不運行。在某些實施例中，系列脈衝具有10-1000秒的非工作時間。在其它實施例中，系列脈衝具有100-10000秒的非工作時間。[0070]施加的步驟還可包括在第一系列脈衝內將二氧化碳吸收液施加進入填料12的第一部分中，而在第二系列脈衝內將二氧化碳吸收液施加進入填料12的第二部分中。這可預想通過藉助分布管28A和28B選擇性地施加液體到填料12。由於管28A和28B僅向填料12的一部分提供(例如，最左邊部分)，因此僅該部分具有施加到其上的液體。液體可接著通過藉助管28C和28D施加液體而選擇性地施加到填料12的最右邊部分。第一和第二系列脈衝可例如是同步的、異步的、完全不同的或比彼此不同相地同步的，以允許流體從連續運行的泵間歇地供應。在這些實施例中，使氣體流動還可包括在未施加二氧化碳吸收液時，至少限制包含二氧化碳的氣體流過填料的第一部分，以及在未施加二氧化碳吸收液時，至少限制包含二氧化碳的氣體流過填料的第二部分。因此，雖然在液體通過管28A和28B施加時，例如表面14的左手部分的第一部分具有施加到其上的液體，但可限制或完全停止氣流通過表面14的左手部分。這可例如通過降低、停止或甚至反轉風扇30A和30B實現。同樣地，雖然在液體通過管28C和28D施加時，例如表面14的右手部分的第二部分具有施加到其上的液體，但可限制或完全停止氣流通過表面14的右手部分。這可例如通過降低、停止或甚至反轉風扇30D和30E實現。
[0071]在某些實施例中，第一系列脈衝和第二系列脈衝是錯開的。這可能是有利的，像如上所述在表面14的左邊部分具有施加在其上的液體時一樣,右手部分和中間部分不具有液體。同樣地，在液體停止供應到左手部分時，液體源16可接著將液體施加到例如中間或右手部分。這樣，液體源16可用更有效的方式循環地提供液體到整個體積的填料12，而不是連續地提供液體到整個體積的填料12。在某些方面，該實例可進一步預想使用填料12的水平平板。在這些方面，通過各根風管42中的任一根的氣流可控制成獲得與以上通過垂直平板實施例獲得的效果相同的效果。參照圖2B，示出了實施例，其中僅一根風管42A具有使其向下驅動的風。這可通過例如選擇性致動風扇30A來實現。因此，最靠近風管42A出口的填料12可具有向其提供的氣流。
[0072]在某些實施例中，系列脈衝的非工作周期可小於或等於在脈衝之後二氧化碳吸收液停止從填料流出所用的時間。應該理解，由於某些液體一直留下來作為填料12內的殘餘物，因此這不是從填料12去除的整個脈衝所要求的時間。在其它實施例中，系列脈衝的非工作周期可小於或等於二氧化碳吸收液的脈衝失去脈衝二氧化碳吸收能力的70-80%所用的時間。
[0073]填料可定向成使二氧化碳吸收液沿平均流向20流過填料12。流動還可包括使氣體傾斜於或垂直於平均液體流向20流過填料12。如上所述，如氣流可具有除了不是液體的平均液體流向20的逆流外的不同流向，這是有利的。因此，較大表面面積的填料可用於所有優點，大大地提高在進程時間內可接觸填料12中的液體的風量或氣體量同時仍允許液體通過填料12和從填料12流出。在這些實施例中，平板不是完全必要的，實際上，設想包括但不限於立方形、圓柱形以及其它各種形狀的其它形狀的填料12。參照圖2A，在某些實施例中，使氣體流動還包括使氣體垂直於平均液體流向20流過填料12。應該理解，完全垂直不是必要條件。流動還可包括使氣體流過相反向的主要表面14中的至少一個,例如如所示流過兩表面14。
[0074]這些方法可包括回收二氧化碳吸收液。而且，方法可包括影響氣體流過填料。影響可包括例如防止已流過填料12的氣流循環回到填料12中。影響還可包括驅動氣體沿至少部分地通過環境氣流方向定向的驅動方向流動。這可通過使用風扇30執行，風扇30可反轉以執行該功能。另外，這些方法可包括使用例如已公開的百葉窗引導氣流進入填料和離開填料的至少一個。
[0075]在某些實施例中，風扇30可反轉以使流動能夠沿環境風場的方向驅動，這比引起與盛行風向相反的流動更有效率。在某些方面中，平板15的定向可使得盛行風18垂直於平板15且沿風扇壁(未示出)最有效率工作的方向。填料設計可使用垂直定向的平板。這會是設計成使能例如相互垂直的液體和氣體流向的傳統規整填料的變型。填料可用於間歇流體流動以便最大限度地將吸收液保持在填料材料內。參照圖2A，如上所述，風扇壁32可分段以便在流體流動時流速可降低或停止以使流體損失最小化。各部分可異步地運行以便每次僅一部分接收使流體泵能夠持續運行的流體流動。例如，如果流體流動需要1000秒中的100秒，那流體流動可具有11部分且每次會引導流體進入其中的一部分。
[0076]與水平平板幾何形狀比較，垂直平板可:使佔地面積和每單位能力的總結構尺寸最小以降低資本成本、降低峰值速度、提高效率，以及使填料能夠在更高的峰值速度下運行以進一步降低資本成本。 [0077]某些實施例可藉助百葉窗的使用以使流動能夠沿環境風的方向驅動而不需要改變風扇的運行。例如，填料設計可使用同軸流動或逆流流動，而仍從更大表面面積的平板獲益以提高流過平板的風量。流動幾何形狀允許在保持空氣速度在大約5m/s的同時得到通過安裝在儲液室正上方大的水平平板的均勻流動。空氣速度限制確定結構高度與其寬度的比率。具體地，高度/寬度大約等於在填料的空氣速度/在出口的空氣速度。與垂直平板幾何形狀比較，水平平板具有更大的佔地面積，以及可能具有更高成本，但其具有可使用更多傳統填料和流體分布的優點。
[0078]參照圖1，示出二氧化碳捕集的另一方法。二氧化碳吸收液沿平均液體流向20流過填料12，包含二氧化碳的氣體傾斜或垂直於平均液體流向20流過填料12以至少部分地從氣體吸收二氧化碳進入二氧化碳吸收液。二氧化碳吸收液流過填料12還可包括以系列脈衝方式施加二氧化碳吸收液進入填料12中。系列脈衝已在整個文檔中詳細公開，且無須在此建立。如上所述，氣體流動還可包括氣體垂直於平均液體流向20流過填料12。
[0079]還公開了使液體與氣體接觸的方法，該方法包括以系列脈衝的方式施加液體進入填料12且使氣體流過填料12。雖然該方法還設想用於本文的某些實施例，但由於其要求大得多的抽吸作用，因此可能沒有脈衝法那樣有效率。由於其在本文中已證實儘管缺少持續的抽吸，仍提供足夠的氣液接觸，因此，脈衝法可應用於任何氣液接觸器。例如，該方法的示例性應用可設置為例如在精煉廠的洗滌單元。應該理解，氣液接觸器可具有與本文所公開的二氧化碳捕集設備一樣的所有特徵。
[0080]還公開了液體和氣體接觸的方法，該方法包括使液體沿平均液體流向流過填料，且使氣體傾斜或垂直於平均液體流向流過填料。類似於氣液接觸器，該方法還應用於任何氣液接觸系統。由於氣體入口和出口會處在填料中其次在液體源和水池中的不同位置，通過使氣體以一個角度流過填料，因此這種採用該方法的接觸器的結構會大大地簡化。該方法還具有與本文所公開的二氧化碳捕集方法一樣的大部分或所有特徵。例如，液體流過填料還可包括以脈衝方式施加液體進入填料中。而且，使氣體流動還可包括使氣體垂直於平均液體流向流過填料。[0081]參考圖2A，還公開了氣液接觸器(以設備10示出)。接觸器(示出為設備10)包括形成為平板15的填料12，平板15具有相反向的主要表面14，相反向的主要表面14至少部分地可透風以允許風流過填料12。至少一個液體源16定向成引導液體進入填料12以流過平板15。平板設置在具有與相反向的主要表面14中的一個的非零入射角的氣流18中。應該理解，該氣液接觸器可具有與本文所公開的二氧化碳捕集設備和接觸器一樣的所有特徵。
[0082]參考圖2A，還公開了包括平板15結構的氣液接觸器(以設備10示出)，該平板結構包括填料12和定向成引導液體進入填料12以沿平均液體流向20流動的液體源16。平板結構設置在傾斜或垂直於平均液體流向20流動的氣流18中。應該理解，該氣液接觸器可具有與本文所公開的二氧化碳捕集設備和接觸器一樣的所有特徵。
[0083]還公開了液體和移動氣體(示出為氣流18)接觸的方法。方法包括使液體流過填料12，且驅動移動氣體沿至少部分地定向成與移動氣體的環境流向18 —致的驅動方向(示出為18B，在該實施例中，該驅動方向與風向18—樣)穿過填料。在所示的實施例中，流動氣體是風，且環境流向是環境風向18。該方法還包括在環境風向18反向時，驅動方向18B反向。以這樣方式反轉風扇方向(或更一般地，反轉穿過填料的強制氣流)以驅動具有矢量方向的氣體降低了所需的風扇功率，該矢量方向至少部分地定向成與環境風18—致另外，這降低了回收到系統入口的低二氧化碳的空氣量，因此提高了其效率。因此，有利的是，對準填料使得相反向的主要表面14中的一個大致上垂直於盛行風以使風扇的效率最大化。[0084]在通常稱為「限額和交易」的某些監管系統下生成可交易的排放權，且各方可能從由發生在一組直接受限額和交易系統監管的排放體外的排放量降低得到的「補償」產生額外權利。這裡所公開的系統可用於生成可交易的排放權或降低可交易的排放權的數量，被監管實體必須取得該可交易的排放權以在限額和交易系統下獲得承諾。
[0085]低Cl烴類產品的生產與經常用在限額和交易系統內的各類補償有區別，因為本文所述的方法的使用允許生產具有降低的Cl值的烴類產品(例如運輸燃料和其它產品)而不使用來自生產工藝流程外的補償。這在監管系統中可能是有利的，該監管系統限制或排斥經濟補償的使用或者以其它方式限制對用於提供具體產品或燃料的生產工藝流程和供應鏈的排放量計算。
[0086]大氣二氧化碳捕集的其它系統也可用於所公開的系統。這些包括但不限於:使用固體吸附劑引導大氣二氧化碳的捕集，該固定吸附劑使用溫度、水分和/或壓力變化再生以生產濃縮的二氧化碳氣體。這些系統可使用例如固體胺或離子交換介質作為二氧化碳的固體吸附劑介質。
[0087]例如，二氧化碳的捕集可應用到大的點源，諸如化石燃料或生物質能設備、主要二氧化碳排放的工業工廠、天然氣生產、石油生產或精煉設備、合成燃料工廠和基於化石燃料的制氫工廠。具體地轉向圖5A-5B，這些附圖分別示出捕集系統的示例路徑的圖示500和550，捕集系統包括二氧化碳的工業源設備(諸如天然氣加工設備及鋼鐵和水泥生產廠)、富氧燃燒設備、燃燒前捕集設備(諸如氫和化肥生產，以及使用氣體燃料和/或在燃燒前氣化的固體燃料的電廠)和燃燒後捕集設備(諸如熱電廠)。例如，圖5A中所示的圖示500示出二氧化碳捕集系統的四個不同示例路徑。
[0088]第一示例路徑505是工業分離路徑，其中，原料和燃料(例如，化石燃料或生物質)提供給輸出包含二氧化碳的產品的工業生產過程。二氧化碳與輸出產物分離且接著通過壓縮工藝流程壓縮。幾個工業應用包括可從其中分離和捕集二氧化碳的工藝流程流。工業應用包括例如鐵、鋼、水泥和化學製品的製造廠，該化學製品製造廠包括氨、乙醇、合成液體燃料和食物和飲料的發酵工藝流程。
[0089]第二示例路徑510是燃燒後分離路徑，其中，燃料和空氣提供給輸出熱量、電力和包含二氧化碳的產物的燃燒過程。二氧化碳與輸出產物分離且接著通過壓縮工藝流程壓縮。從由在空氣中燃燒化石燃料(例如，煤、天然氣和/或石油燃料)和生物質產生的燃料氣體捕集二氧化碳稱為燃燒後捕集。燃燒氣體通過大部分二氧化碳與其餘的燃料氣體分離的設備而不是直接排放到大氣。二氧化碳可被壓縮用於運輸並送到儲存容器，而剩餘的燃料氣體排放到大氣。包括胺基吸附劑的化學吸附劑工藝流程例如通常用於在燃燒後二氧化碳捕集(PCC)中的二氧化碳分離。
[0090]第三示例路徑515是燃燒前分離路徑，其中燃料和例如空氣或氧氣和蒸汽提供給輸出氫氣和二氧化碳的氣化工藝流程。分離輸出物以便二氧化碳接著通過壓縮工藝流程壓縮，以及熱量、電力和其它產物可從氫氣中提取。燃燒前捕集可包括燃料與氧氣或空氣及/或蒸汽反應以主要產生由一氧化碳和氫氣及其它複合物的「合成氣體(合成氣)」或「燃料氣」。一氧化碳可與蒸汽在稱為變換反應器的催化反應器中反應以產生富含二氧化碳和氫氣的合成氣。二氧化碳可通常通過物理或包括例如基於乙二醇的溶劑的化學吸收工藝流程分離，產生可用於諸如鍋爐、熔爐、燃氣渦輪機、發動機、燃料電池的很多應用和化學應用的富氫燃料氣體。合成氣中的其它普通複合物包括例如二氧化碳、甲烷和高級烴，高級烴可「裂解」、「重整」或以其它方式加工以獲得所需的合成氣成分，該合成氣成分包括例如高濃度氫氣、一氧化碳和二氧化碳。
[0091]第四示例路徑520是富 氧燃料分離路徑，其中燃料和氧氣(例如，從空氣中分離)提供給輸出熱量、電力和接著通過壓縮工藝流程壓縮的二氧化碳的燃燒過程。在富氧燃料燃燒中，幾乎純的氧用於燃燒而不用空氣，產生主要是二氧化碳和水的燃料氣體。如果燃料在純氧中燃燒，那火焰溫度可能過高，但二氧化碳和/或富含水的燃料氣體可回收到燃燒器以使溫度適中。氧氣通常通過低溫(深冷)空氣分離或提供氧氣給燃料的其它技術生產，諸如膜和化學循環周期。涉及富氧燃料燃燒捕集系統的燃燒系統與用於燃燒後捕集系統的以上所述系統一樣，包括工業生產過程的發電和/或產熱。
[0092]又例如,參照圖6,所示的圖示600示出具有捕集系統的到生物質的路徑。例如，圖示600示出提供給生物質的各種工藝流程(例如，諸如發酵的生物處理、諸如氧發泡或水發泡的氣化、具有PCC的燃燒或富氧燃料燃燒)。在所示的圖示600中的示例工藝流程產生的輸出物是二氧化碳、液體燃料和化學產物、氫氣和電力。其它輸出物可包括可用於各種目的(例如，發電、工業生產過程、適度冷卻工藝流程及其它)的熱量。
[0093]分離技術包括使用吸附劑或溶劑的分離、膜分離和通過低溫蒸餾的分離。使用吸附劑/溶劑的分離可通過使包含二氧化碳的氣體經過與能夠捕集二氧化碳的吸收液或固體吸附劑密切接觸來實現。例如，圖7示出了示例吸附劑分離工藝流程700，其中，裝滿所捕集的二氧化碳的吸附劑可輸送到不同容器，在容器中吸附劑在例如加熱之後、減壓之後或吸附劑周圍條件的其它變化之後釋放二氧化碳(再生)。在循環過程中，再生步驟之後產生的吸附劑可送回以捕集更多的二氧化碳。吸附劑可以是固體且由於吸附和再生通過包含吸附劑的容器中的(壓力或溫度)循環變化實現而不必在容器之間循環。可引入新鮮吸附劑的補充流以補償活性的自然衰減和/或吸附劑的損耗。吸附劑可以是在容器中與化石燃料或生物質反應產生熱和主要是二氧化碳的固體氧化物。用過的吸附劑可循環到第二容器，在該第二容器中，用過的吸附劑在空氣中再氧化以與某些損耗和補充的新鮮吸附劑一起重新使用。
[0094]如圖7B中所示的示例膜分離工藝流程725可使用允許氣體選擇性地透過的膜。膜對不同氣體的選擇性與材料的性質密切相關，但氣流透過膜通常由跨膜壓差驅動。因此，高壓流可用於膜分離。有很多不同類型的膜材料(例如，聚合的、金屬的、陶瓷的)可在二氧化碳捕集系統中獲得應用以將氫氣從燃料氣體流中、將二氧化碳從系列工藝流程流中或將氧氣從具有隨後有助於產生高度濃縮的二氧化碳流的分離氧氣的空氣中優先地分離。
[0095]圖7C示出低溫蒸餾的分離工藝流程750的實例。氣體可通過一系列壓縮、冷卻和膨脹步驟製成液體。一旦呈液體形式，氣體的成分就可在蒸餾塔中分離。氧氣可從遵循圖7C的體系的空氣中分離且可用於一系列二氧化碳捕集系統(富氧燃料燃燒捕集和燃燒前捕集)。
[0096]現轉向圖3A-3B，這些附圖示出了碳流量計算和確定低Cl烴類燃料的監管值的示例方法例如，生產和/或供應低Cl燃料的某些實施例在各種監管系統的情況內運行，監管系統能夠使環境利益量化且與原始烴、烴類燃料或可交易信用額度相關聯。因此，這些實施例還可提供經濟鼓勵來影響環境目標，該經濟鼓勵在執行該監管系統之前不會存在。
[0097]在一個方面中，這裡所公開的生產和/或供應低Cl產品(例如，燃料)的系統提供了使用具有存儲器的數據處理器對碳流量計算以及確定烴類燃料的監管值的計算機化方法。方法包括(i)在存儲器中存儲表徵與烴類燃料的生產和使用相關聯的一個或多個數值組，其中，數值中的一個或多個表示包含大氣二氧化碳一或者通過工業生產過程直接地或者通過產生的生物質和/或從可另外排放到大氣的從工業生產過程捕集的二氧化碳的工業生產過程和光合作用間接地捕集一的流體注入原始烴產自的地質形成物中，從而所注入的大氣二氧化碳封存在地質形成物中且減輕包括但不限於由烴類燃料的生產和使用產生的其它排放的人為GHG排放；以及(ii)使用數據處理器從儲存的碳流量值計算烴的監管值。
[0098]在另一方面，這裡所公開的生產和/或供應低Cl燃料的系統提供了管理烴生產和使用的碳循環的方法。方法包括:(i)布置烴類燃料的生產，其中，包含大氣二氧化碳一或者通過工業生產過程直接地或者通過產生的生物質和/或從可另外排放到大氣的從工業生產過程捕集的二氧化碳的工業生產過程和光合作用間接地捕集一的流體注入原始烴產自的地質形成物中，從而所注入的大氣二氧化碳封存在地質形成物中且減輕包括但不限於由烴類燃料的生產和使用產生的其它排放的人為GHG排放；以及(ii)從一組表徵烴生產和使用的一個或多個碳濃度值分配監管值給生物燃料，包括表徵大氣二氧化碳封存在原始烴產自的地質形成物中的一個或多個數值。
[0099]在又一方面中，這裡所公開的生產和/或供應低Cl燃料的系統提供了生產烴類燃料的方法。方法包括(i)將包含 大氣二氧化碳的流體注入包含地質形成物的烴中，使得大氣二氧化碳的一部分封存在地質形成物中並減輕人為的GHG排放，(ii)從包含大氣二氧化碳流體注入的地質形成物中生產原始烴以及將原始烴精煉成成品烴類燃料，以及(iii)基於表徵烴生產和使用的一個或多個碳濃度值分配監管值給烴類燃料，包括表徵大氣二氧化碳封存在原始烴產自的地質形成物中的一個或多個數值。
[0100]在又一個方面中，這裡所公開的生產和/或供應低Cl燃料系統提供了使用具有存儲器的數據處理器對碳流量計算以及確定烴類燃料的監管值的計算機化方法。方法包括:(i))在存儲器中存儲一組表徵與烴類燃料的生產和使用相關聯的碳流量的一個或多個數值，其中，數值中的一個或多個表示包含大氣二氧化碳一或者通過工業生產過程直接地或者通過產生的生物質和/或從可另外排放到大氣的從工業生產過程捕集的二氧化碳的工業生產過程和光合作用間接地捕集一的流體注入原始烴產自的地質形成物中，從而所注入的大氣二氧化碳封存在地質形成物中且減輕包括但不限於由烴類燃料的生產和使用產生的其它排放的人為GHG排放；(ii)使用數據處理器從儲存的碳流量值計算烴的監管值。以及(iii)交易具有監管值的烴類燃料、根據監管值產生的信用額度或烴類燃料和信用額度兩者。
[0101]在又一方面，生產和/或供應低Cl燃料的系統提供了管理烴類燃料生產和使用的碳循環的方法。方法包括:(i)布置烴類燃料的生產，其中，包含大氣二氧化碳一或者通過工業生產過程直接地或 者通過產生的生物質和/或從可另外排放到大氣的從工業生產過程捕集的二氧化碳的工業生產過程和光合作用間接地捕集一的流體注入原始烴產自的地質形成物中，從而所注入的大氣二氧化碳封存在地質形成物中且減輕包括但不限於由烴類燃料的生產和使用產生的其它排放的人為GHG排放；(ii)從一組表徵烴生產和使用的一個或多個碳濃度值分配監管值給生物燃料，包括表徵大氣二氧化碳封存在原始烴產自的地質形成物中的一個或多個數值；以及交易具有監管值的烴類燃料、生成作為監管值功能的信用額度或烴類燃料和信用額度兩者。
[0102]在又一方面中，生產和/或供應低Cl燃料的系統提供了生產烴類燃料的方法。方法包括:i)將包含大氣二氧化碳的流體注入包含地質形成物的烴中，使得大氣二氧化碳的一部分封存在地質形成物中並減輕人為的GHG排放；(ii)從包含大氣二氧化碳流體注入的地質形成物中生產原始烴以及將原始烴精煉成成品烴類燃料；(iii)基於表徵烴生產和使用的一個或多個碳濃度值分配監管值給烴類燃料，包括表徵大氣二氧化碳封存在原始烴產自的地質形成物中的一個或多個數值；以及(iv)交易具有監管值的生物燃料、根據監管值產生的信用額度或烴類燃料和信用額度兩者。
[0103]轉到圖3A(以及還參照下表1)，示出了碳流量計算和使用Cl值(例如，採用CO2排放克數/MJ)確定低Cl烴類燃料的監管值的示例體系。更具體地，圖3A示出了包括具有油井至油箱和油箱至車輪路徑的「油井至車輪」Cl值的計算實例。而且，表1可示出使用以天然氣為燃料的工業空氣捕集的大氣二氧化碳的低Cl烴類燃料生產和/或供應的Cl值的計算實例。
[0104]
【權利要求】
1.一種降低燃料的二氧化碳排放濃度的方法，包括: 將二氧化碳流體注入第一井眼； 將烴流體從第二井眼生產到地表；以及 從所述生產的烴流體生產燃料，所述燃料包括低碳燃料且根據所述二氧化碳流體的來源分配有排放信用額度。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於， 所述二氧化碳流體的所述來源包括大氣二氧化碳，所述大氣二氧化碳由下面中的至少一個提供: 從大氣捕集二氧化碳的工業生產過程；或 包括從所述大氣通過光合作用固定的碳的生物質二氧化碳來源。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於， 所述工業生產過程包括: 引導環境空氣通過填料； 使二氧化碳吸收流體 流過所述填料； 將所述大氣二氧化碳捕集在所述二氧化碳吸收流體中； 將所述捕集的大氣二氧化碳從所述二氧化碳吸收流體中分離。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，還包括: 接收所述捕集的大氣二氧化碳；以及 使用所述接收的所捕集的大氣二氧化碳作為注入所述第一井眼的注入二氧化碳流體。
5.如權利要求2-4所述的方法，其特徵在於，所述生物質二氧化碳來源包括下面中的一個: 接收生物質作為輸入且輸出所述二氧化碳流體和液體燃料或化學產物的生物處理過程; 包括氣化和接收生物質作為輸入且輸出所述二氧化碳流體和含氫產物或中間產物的過程； 接收生物質作為輸入且輸出所述二氧化碳流體和電力、熱力或動力中的至少一種的、包括燃燒後碳捕集的燃燒過程；或 接收生物質作為輸入且輸出所述二氧化碳流體和電力、熱力或動力中的至少一種的富氧燃燒過程。
6.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於，所述二氧化碳流體的所述來源是供應一個或多個產品和服務的工業生產過程，所述工業生產過程構成所述生產的烴流體或從所述生產的烴流體生產的所述燃料中的至少一種的碳濃度降低或者排放信用額度中的至少一個的基礎。
7.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於，所述第一和第二井眼是同一井眼。
8.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於，還包括: 在所述地表處將從所述第一井眼將所述注入的二氧化碳流體的至少一部分接收到所述烴流體內； 將所述注入的二氧化碳流體的所述至少一部分從所述烴流體分離；以及將所述注入的二氧化碳流體的所述分離過的部分重新注入所述第一井眼。
9.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於，還包括將所述注入的二氧化碳流體的至少一部分封存在地下區域中。
10.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於，所述低碳燃料包括低碳運輸燃料。
11.一種降低燃料的二氧化碳排放濃度的方法，包括: 從二氧化碳來源捕集二氧化碳流體；以及 將所述捕集的二氧化碳流體提供到生成低碳燃料的過程，所述低碳燃料根據所述二氧化碳流體的所述來源分配由排放信用額度。
12.如權利要求11所述的方法，其特徵在於， 所述二氧化碳流體的所述來源包括大氣二氧化碳，所述大氣二氧化碳由下面中的至少一個提供: 從大氣捕集二氧化碳的工業生產過程；或 包括從所述大氣通過光合作用固定的碳的生物質二氧化碳來源。
13.如權利要求12 所述的方法，其特徵在於，所述工業生產過程包括從在流體中的環境空氣捕集二氧化碳。
14.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述流體是二氧化碳吸收液體，以及將二氧化碳從環境空氣捕集到流體中，包括: 引導環境空氣通過填料； 使所述二氧化碳吸收流體流過所述填料； 將所述大氣二氧化碳捕集在所述二氧化碳吸收流體中； 將所述捕集的大氣二氧化碳從所述二氧化碳吸收流體中分離。
15.如權利要求12-14所述的方法，其特徵在於， 所述生物質二氧化碳來源包括下面中的一個: 接收生物質作為輸入且輸出所述二氧化碳流體和液體燃料或化學產物的生物處理過程; 包括氣化和接收生物質作為輸入且輸出所述二氧化碳流體和含氫產物或中間產物的過程； 接收生物質作為輸入且輸出所述二氧化碳流體和電力、熱力或動力中的至少一種的包括燃燒後碳捕集的燃燒過程；或 接收生物質作為輸入且輸出所述二氧化碳流體和電力、熱力或動力中的至少一種的富氧燃燒過程。
16.如權利要求11-15所述的方法，其特徵在於，所述二氧化碳流體的所述來源是供應一個或多個產品和服務的工業生產過程，所述工業生產過程構成所述生產的烴流體或從所述生產的烴流體生產的所述燃料中的至少一種的碳濃度降低或者排放信用額度中的至少一個的基礎。
17.如權利要求11-16所述的方法，其特徵在於，所述低碳燃料包括低碳運輸燃料。
18.—種降低燃料的二氧化碳排放濃度的方法，包括: 接收從產自地質形成物的原始烴流體精煉的燃料，所述捕集的二氧化碳流體注入所述地質形成物；以及 提供作為低碳燃料的燃料，所述低碳燃料根據所述捕集的二氧化碳流體的來源分配有排放信用額度。
19.如權利要求18所述的方法，其特徵在於， 所述二氧化碳流體的所述來源包括大氣二氧化碳，所述大氣二氧化碳由下面中的至少一個提供: 從大氣捕集二氧化碳的工業生產過程；或 包括從所述大氣通過光合作用固定的碳的生物質二氧化碳來源。
20.如權利要求19所述的方法，其特徵在於，所述工業生產過程包括: 引導環境空氣通過填料； 使二氧化碳吸收流體流過所述填料； 將所述大氣二氧化碳捕集在所述二氧化碳吸收流體中； 將所述捕集的大氣二氧化碳從所述二氧化碳吸收流體中分離。
21.如權利要求19或20所述的方法，其特徵在於，所述生物質二氧化碳來源包括下面中的一個: 接收生物質作為輸入且輸出所述二氧化碳流體和液體燃料或化學產物的生物處理過程; 包括氣化和接收生物質作為輸入且輸出所述二氧化碳流體和含氫產物或中間產物的過程； 接收生物質作為輸入且輸出所述二氧化碳流體和電力、熱力或動力中的至少一種的、包括燃燒後碳捕集的燃燒過程；或 接收生物質作為輸入且輸出所述二氧化碳流體和電力的富氧燃燒過程。
22.如權利要求18-21中的任一項所述的方法，其特徵在於，還包括完成實現下面中的至少一個的交易: 將所述低碳燃料出售給運輸燃料供應商； 將與所述碳濃度降低相關聯的所述排放信用額度出售給運輸燃料供應商或信用額度貿易實體；或 提交所述信用額度給負責監管燃料碳濃度的監管機構。
23.如權利要求18-22中任一項所述的方法，其特徵在於，所述二氧化碳流體的所述來源是供應一個或多個產品和服務的工業生產過程，所述工業生產過程構成所述生產的烴流體或從所述生產的烴流體生產的所述燃料中的至少一種的碳濃度降低或者排放信用額度中的至少一個的基礎。
24.如權利要求18-23中任一項所述的方法，其特徵在於，所述低碳燃料包括低碳運輸燃料。
25.—種生產具有低生命周期碳濃度的烴類燃料的方法，所述方法包括: 接收已從地質形成物通過井眼生產到地表的烴流體，所述烴流體至少部分地用注入所述地質形成物的二氧化碳流體產自所述地質形成物；以及 將所述接收的烴流體精煉成低碳燃料，所述低碳燃料根據注入所述地質形成物的所述二氧化碳流體的來源分配有排放信用額度。
26.如權利要求25所述的方法，其特徵在於， 所述二氧化碳流體的所述來源包括大氣二氧化碳，所述大氣二氧化碳由下面中的任一個提供: 從大氣捕集二氧化碳的工業生產過程；或 包括從所述大氣通過光合作用固定的碳的生物質二氧化碳來源。
27.如權利要求26所述的方法，其特徵在於，所述工業生產過程包括: 引導環境空氣通過填料； 使二氧化碳吸收流體流過所述填料； 將所述大氣二氧化碳捕集在所述二氧化碳吸收流體中； 將所述捕集的大氣二氧化碳從所述二氧化碳吸收流體中分離。
28.如權利要求26或27中任一項所述的方法，其特徵在於，所述生物質二氧化碳來源包括下面中的一個: 接收生物質作為輸入且輸出所述二氧化碳流體和液體燃料或化學產物的生物處理過程; 包括氣化和接收生物質作為輸入且輸出所述二氧化碳流體和含氫產物或中間產物的過程； 接收生物質作為輸入且輸出所述二氧化碳流體和電力、熱力或動力中的至少一種的、包括燃燒後碳捕集的燃燒過程；或 接收生物質作為輸入且輸出所述二氧化碳流體和電力的富氧燃燒過程。
29.如權利要求25-28中任一項所述的方法，其特徵在於，所述二氧化碳流體的所述來源是供應一個或多個產品和服務的工業生產過程，所述工業生產過程構成所述生產的烴流體或從所述生產的烴流體生產 的所述燃料中的至少一種的碳濃度降低或者排放信用額度中的至少一個的基礎。
30.如權利要求25-29中任一項所述的方法，其特徵在於，所述低碳燃料包括低碳消費者運輸燃料。
【文檔編號】C01B31/20GK103946342SQ201280051043
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年8月17日 優先權日:2011年8月17日
【發明者】J·羅茲, 其他發明人請求不公開姓名 申請人:1234第10街有限公司