[發明專利]一種二氧化碳地層封存方法及系統

在審

• 申請號: 202010215234.3
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111285374A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 張學民;張夢軍;李銀輝;王佳賢;李金平;王英梅;王春龍
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: C01B32/55
• 分類號: C01B32/55;E21F17/16
• 代理公司: 北京中仟知識產權代理事務所(普通合伙) 11825
• 代理人: 田江飛

本發明公開了一種二氧化碳地層封存方法及系統。該方法包括步驟：將二氧化碳氣體收集后再進行預冷、增壓處理；將處理后的二氧化碳與水合劑輸送至設定壓強、溫度的閉合空間內反應生成二氧化碳水合物；將二氧化碳水合物輸送至煤/油氣采空區以水合物的形式進行地層封存。本發明系統包括與上述方法相對應的氣體預處理單元、水合反應單元、水合物封存單元，其中，氣體預處理單元、水合反應單元、水合物封存單元依次通過管道連接。本發明二氧化碳氣體的存儲效率高、便于儲存和運輸，二氧化碳氣體存儲過程具有很強的安全性和經濟性，并且，本發明利用地層壓力實現二氧化碳氣體的封存，進一步提高了二氧化碳的封存效率。

技術領域

本發明屬于溫室氣體減排技術領域，尤其涉及一種基于氣體水合物法的二氧化碳地層封存方法及系統。

背景技術

二氧化碳作為一種重要的溫室氣體，是導致全球變暖的主要因素。隨著社會經濟的快速發展，工業生產和人類活動產生的二氧化碳排放量日益增加，溫室效應不斷增強的趨勢嚴重威脅著氣候平衡和生態環境。如何有效控制和減少溫室氣體二氧化碳的排放，已成為世界各國共同面臨的嚴峻問題。二氧化碳的捕集和封存是指將排放的二氧化碳收集起來并在適當的場所進行儲存，從而避免了二氧化碳氣體向大氣的直接排放。因此，二氧化碳的封存技術是二氧化碳減排和溫室氣體處理領域的重要發展方向。

目前二氧化碳的封存方法主要有深水超臨界封存、廢棄煤層封存和海底封存以及微藻固碳，現有的這些技術及方法在不同程度上存在成本高、效率低、能耗大、易泄漏等缺點，限制了其規模化應用。

近年來，中國專利CN106904616A公開了一種二氧化碳地質封存結構和封存方法，通過將二氧化碳氣體注入到廢棄的油田、氣田中，與水生成水合物而達到封存減排的目的。中國專利CN102942006B公開了一種封存二氧化碳的方法，通過將二氧化碳氣體注入到不可采煤層或采空區實現永久封存。中國專利CN104909366A公開了一種利用水合物封閉的二氧化碳海底咸水層，通過將二氧化碳注入到海底咸水層形成二氧化碳水合物，從而實現二氧化碳的安全封存。中國專利CN104962476A公開了一種基于煤礦采空區的二氧化碳地下封存方法及系統，通過將二氧化碳氣體通過微藻培養封存到煤礦采空區，從而實現二氧化碳氣體的減排。中國專利CN 105477991A公開了一種封存二氧化碳和煙氣中污染氣體的方法，通過將二氧化碳氣體通入到鈣長石溶液中，經過反應而將二氧化碳由氣態變為穩定的固態，實現二氧化碳封存。中國專利CN 105819445A公開了一種深海封存二氧化碳的方法，通過將二氧化碳氣體液化后泵入到海底而實現二氧化碳封存。中國專利CN209093018U公開了一種低能耗二氧化碳捕集及封存系統，該系統基于高壓液化分離原理實現燃煤電廠煙氣中二氧化碳氣體的捕集和封存。

但是，上述二氧化碳氣體封存技術在經濟性、安全性、適用性等方面存在某些不足，嚴重制約了該技術的商業化推廣和工業化應用。如何實現溫室氣體二氧化碳的安全存儲是二氧化碳減排和溫室氣體處理領域亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于氣體水合物法的二氧化碳地層封存方法及系統，通過將工業生產過程中產生的二氧化碳氣體收集，在一定條件下生成氣體水合物后注入到煤/油氣采空區中，利用地層壓力維持二氧化碳水合物的穩定條件，進而實現二氧化碳氣體的地層封存和溫室氣體減排的目的。

本發明是這樣實現的，一種二氧化碳地層封存方法，該方法包括以下步驟：

(1)將二氧化碳氣體收集后再進行預冷、增壓處理；

(2)將步驟(1)中處理后的二氧化碳與水合劑輸送至設定壓強、溫度的閉合空間內反應生成二氧化碳水合物；

(3)將二氧化碳水合物輸送至煤/油氣采空區以水合物的形式進行地層封存。

優選地，在步驟(1)中，經處理后二氧化碳的壓力為1.3～4.5MPa、溫度為274～284K。