[發(fā)明專利]海水式碳捕集封存方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710426783.3
• 申請(qǐng)日: 2017-06-08
• 公開（公告）號(hào): CN107485968A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭斯干
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 彭斯干
• 主分類號(hào): B01D53/14
• 分類號(hào): B01D53/14;B01D53/18
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明海水式碳捕集封存方法及裝置(Ocean CCS)，用于對(duì)濱海電廠、海洋船舶等化石能源海洋設(shè)施排放和/或大氣所含有的二氧化碳實(shí)施捕集與封存。屬于清潔能源和地球工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

對(duì)二氧化碳進(jìn)行捕集與封存，即CCS(Carbon Capture and Storage)，是減少大氣中溫室氣體不可缺少的技術(shù)手段，但現(xiàn)有CCS試驗(yàn)示范項(xiàng)目全部是成本高昂的地質(zhì)封存方案(POLICY)，在經(jīng)濟(jì)合理和可負(fù)擔(dān)性方面差距很大，規(guī)?；瘻p排作用難以預(yù)期。

根據(jù)地球工程學(xué)理論，大氣中過(guò)多的二氧化碳最終要靠深海水體(Water column)來(lái)消化。為此，國(guó)際機(jī)構(gòu)組織大規(guī)模研究，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)：目前海洋本來(lái)就以約6Gt/y(吉噸/年)的速率自然吸收大氣中的二氧化碳，并自然向深海遷徙。國(guó)際研究還認(rèn)為：“二氧化碳是天然存在的產(chǎn)物，由于海洋碳儲(chǔ)層的規(guī)模非常巨大(比地質(zhì)儲(chǔ)層大很多倍)，因此二氧化碳對(duì)海洋環(huán)境的整體影響非常小”(IEA OCEAN STORAGE OF CO₂)，結(jié)論是：海洋碳封存方案對(duì)于應(yīng)對(duì)氣候變化，最具成本效益和封存潛力，而且最安全有效。為此，又曾于2001年開展海洋碳封存現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，準(zhǔn)備向夏威夷和挪威兩處海域注入液態(tài)二氧化碳，但在作好了物資場(chǎng)地(包括準(zhǔn)備注入海洋的60t液態(tài)二氧化碳)等充分準(zhǔn)備后，試驗(yàn)卻被阻止，因?yàn)榄h(huán)保組織和機(jī)構(gòu)指出：液態(tài)、密相氣態(tài)或固態(tài)CO₂注入海洋，會(huì)導(dǎo)致接觸的海洋生物立即死亡，使注入?yún)^(qū)域的海洋生態(tài)環(huán)境遭到破壞，屬于倫敦公約、奧斯陸巴黎(OSPAR)公約禁止的海洋“傾廢”行為。從此十多年來(lái)國(guó)際上對(duì)海洋碳封存的試驗(yàn)研究一直陷于停滯。于是，由于沿用了地質(zhì)封存的高純度二氧化碳模式，現(xiàn)有海洋封存技術(shù)方案無(wú)法進(jìn)行海洋現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)示范，既無(wú)法證實(shí)和體現(xiàn)“最具成本效益”的優(yōu)勢(shì)，也無(wú)望成為實(shí)用的碳減排技術(shù)。因此，人們利用海洋資源有效應(yīng)對(duì)氣候變化的渴望長(zhǎng)期無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明海水式碳捕集封存方法及裝置(Ocean CCS)的發(fā)明目的在于，克服現(xiàn)有海洋碳封存技術(shù)方案的缺陷，提供一種符合環(huán)境法規(guī)并最具成本效益的海洋碳封存技術(shù)方案，使海洋碳封存成為經(jīng)濟(jì)和環(huán)境成本均可負(fù)擔(dān)的應(yīng)對(duì)氣候變化實(shí)用技術(shù)手段。

本發(fā)明第一個(gè)方面是提供了一種海水式碳捕集與封存方法，所述方法包括如下步驟：

1)碳捕集：抽取海水洗滌含二氧化碳的氣體，生成溶有氣體中二氧化碳的洗滌后海水作為碳捕集成品；

2)碳封存：將所述碳捕集成品注入大海水體進(jìn)行海水碳封存。

進(jìn)一步的技術(shù)方案是：

上述步驟2)所述的碳捕集成品注入海洋水體，是采用常壓管道注入海洋水體。

對(duì)所述碳捕集成品中的海水的量與二氧化碳的量進(jìn)行比例控制，以控制碳捕集成品注入大海時(shí)的pH值。

步驟1)所述含二氧化碳的氣體，是指大氣；所述的使海水洗滌，是利用風(fēng)、和/或洋流波浪、和/或陽(yáng)光提供動(dòng)力抽取海水進(jìn)行洗滌。

所述含二氧化碳的氣體，是化石燃料燃燒排放的廢氣。

所述排放廢氣中的二氧化碳，至少有10％、或20％、或50％、或70％、或80％、或90％溶入洗滌海水后注入大海水體，洗滌海水的量被配置為足以吸收排放廢氣中至少10％、或20％、或50％、或70％、或80％、或90％的二氧化碳。

所述抽取的海水被提升至海拔高度不大于50m、或40m、或30m、或20m、或19m、或15m、或12m、或10m、或9m、或8m、或6m、或5m、或4m，或2m、或1m，以洗滌含有二氧化碳的排放廢氣，該海拔高度的零米(0m)基準(zhǔn)為抽取海水處的海平面。

提供填料，通過(guò)填料洗滌和控制洗滌海水的提升高度使捕集二氧化碳的能耗不大于1000MJ/t，或500MJ/t，或400MJ/t，或350MJ/t，或300MJ/t，或250MJ/t，或200MJ/t，或150MJ/t，或100MJ/t，或60MJ/t，或50MJ/t，或40MJ/t，或30MJ/t，或20MJ/t，或10MJ/t，或5MJ/t。

所述碳捕集到所述碳封存是連續(xù)的反應(yīng)過(guò)程。

碳捕集成品注入大海水體，是注入大海表層，和/或中層，和/或深層水體。

碳捕集成品注入大海水體，是將所述的洗滌后海水注入大海的洋流中，該洋流是不經(jīng)過(guò)抽取海水處的洋流。

所述的填料洗滌，是使洗滌海水與排放廢氣通過(guò)填料大面積接觸進(jìn)行的洗滌；

本發(fā)明的第二個(gè)方面是提供一種海水式碳捕集封存方法，步驟包括，