一种可控加快玄武岩固碳速率的方法技术

本发明专利技术公开了一种可控加快玄武岩固碳速率的方法，涉及环境技术领域。本发明专利技术包括将玄武岩粉末放入到空白比对组中的反应釜中以及催化剂试验组中的反应釜中，往空白比对组中的反应釜内的玄武岩粉末中加入去离子水，将二氧化碳气体泵入反应釜内，关闭反应釜后监测反应过程中的压力变化，往催化剂试验组中的反应釜内的玄武岩粉末中先后加入去离子水和酸液催化剂，然后分别将二氧化碳气体和碱性气体催化剂泵入反应釜内，随后将催化剂试验组中的反应釜关闭，监测反应过程中的压力变化，最后分别检测反应结束后样品的固碳效果。本发明专利技术提出了加快固碳速率方法和加速玄武岩CO2封固催化剂类型，通过催化作用大大加快了玄武岩固碳反应速率和固碳效率。速率和固碳效率。速率和固碳效率。

【技术实现步骤摘要】
一种可控加快玄武岩固碳速率的方法


[0001]本专利技术属于环境
，特别是涉及一种可控加快玄武岩固碳速率的方法。

技术介绍

[0002]随着CO2对环境影响的日益加剧，国际上对CO2的减排也越来越重视。CO2的捕集、利用与封存是减少CO2排放的一种重要途径。CO2的捕集、利用与封存主要有地质封存、海洋封存和矿物封存等途径，在石油开采领域中，油气储层的CO2地质封存稳定性差，而矿物固碳可以实现CO2的永久封存。世界范围内含有大量玄武岩，玄武岩储层一方面含有大量可与CO2反应生成碳酸盐的造岩矿物，另一方面又有枯竭油气藏的良好储(储集空间)、运(运移通道)、盖(盖层条件)和保(保存能力)等CO2封存优势，是潜力大、实施易、成本低和安全性高的碳汇靶区。
[0003]现有玄武岩固碳技术进展较为缓慢最为主要原因就是其固碳速率低、效率低，碳酸盐化时间长。CO2在玄武岩中自然固化的时间一般在2年左右，如果在该时间内发生了地质应力扰动或盖层的溶蚀穿孔，都将造成注入的CO2发生不同程度的泄露，一旦发生泄露，将使整个固化工程失败。其次，依靠CO2溶于水形成的碳酸来酸化玄武岩中矿物，其酸化能力有限，带来的结果是CO2的固碳效率低。为此，本专利技术从固碳化学反应机理入手，通过引入催化剂，实现加速固碳，且通过调节催化剂类型和用量调节固化加速度，酸性催化剂还可以强化酸蚀强度，从而提高CO2封固效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种可控加快玄武岩固碳速率的方法，通过在玄武岩层中引入酸液催化剂和碱性气体催化剂，解决了现有的玄武岩层中二氧化碳固化效率低和固化效果差的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术为一种可控加快玄武岩固碳速率的方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一、将块状玄武岩研磨成粉末状并过筛得到待测试的玄武岩粉末样品，同时设置空白比对组和催化剂试验组；
[0008]步骤二、将同等质量的玄武岩粉末样品分别放入到空白比对组中的高温高压反应釜中以及催化剂试验组中的高温高压反应釜中；
[0009]步骤三、通过液体输送泵向空白比对组中的高温高压反应釜内的玄武岩粉末样品中加入去离子水，所述空白比对组中的高温高压反应釜内去离子水体积与玄武岩粉末样品质量之比为40(ml)：20(g)；
[0010]步骤四、通过气体输送泵将二氧化碳气体输送至步骤三中的高温高压反应釜内，所述二氧化碳气体体积与玄武岩粉末样品质量之比为10(L)：20(g)，随后将空白比对组中的高温高压反应釜关闭，设定恒定的反应温度并监测反应过程中的压力变化；
[0011]步骤五、当空白比对组中的高温高压反应釜内部压力趋于稳定时，打开该高温高
压反应釜并检测其内部的玄武岩粉末样品的固碳效果；
[0012]步骤六、通过液体输送泵往催化剂试验组中的高温高压反应釜内的玄武岩粉末样品中先后加入去离子水和酸液催化剂，所述催化剂试验组中的高温高压反应釜内去离子水体积、酸液催化剂体积和玄武岩粉末样品质量之比为40(ml)：40(ml)：20(g)；
[0013]步骤七、通过气体输送泵先后将二氧化碳气体和碱性气体催化剂输送至步骤六中的高温高压反应釜内，所述二氧化碳气体与碱性气体催化剂体积比为10(L)：20(L)，随后将催化剂试验组中的高温高压反应釜关闭，设定恒定的反应温度并监测反应过程中的压力变化；
[0014]步骤八、当催化剂试验组中的高温高压反应釜内部压力趋于稳定时，打开该高温高压反应釜并检测其内部的玄武岩粉末样品的固碳效果。
[0015]作为改进，所述步骤一中的玄武岩粉末样品是通过过80
‑
100目筛获得的，所述玄武岩粉末样品粒径在150
‑
180mm。
[0016]作为改进，所述步骤四以及步骤七中的设定的恒定反应温度为50℃。
[0017]作为改进，所述步骤五以及步骤八中玄武岩粉末样品的固碳效果的检测是通过扫描电镜检测分析实现。
[0018]作为改进，所述酸液催化剂用于加速玄武岩中硅酸盐的溶解，所述酸液催化剂包括盐酸、羧酸、氨基酸、乙酸、苯酚和水杨酸。
[0019]作为改进，所述碱性气体催化剂用于加速玄武岩中碳酸盐类沉淀物的生成，所述碱性气体催化剂包括氨气和氨基化合物。
[0020]作为改进，所述可控加快玄武岩固碳速率的方法在玄武岩层中的应用，应用过程中玄武岩层中二氧化碳固化速率通过调控酸液催化剂和碱性气体催化剂用量实现。
[0021]作为改进，所述玄武岩层中酸液催化剂和碱性气体催化剂的注入方式包括单段塞注入方式和多段塞注入方式，在强化玄武岩盖层封堵性且需要加速固碳的区域可以采用单段塞、高浓度注入方式，在玄武岩层二氧化碳固化主体区通过多段塞、低浓度的方式长距离输送催化剂。
[0022]本专利技术具有以下有益效果：
[0023]1、本专利技术提出了加速玄武岩CO2封固催化剂类型，通过催化作用大大加快了玄武岩固碳反应速率和固碳效率。
[0024]2、本专利技术所选的酸液催化剂和碱性气体催化剂能够加速CO2固化反应后生成氯化氨，通过高温作用使得氯化氨可再次分解为盐酸和氨气，基本上不消耗任何催化剂，降低催化剂成本。
[0025]3、本专利技术提出了控制固化速度的催化剂注入方式，包括前置单段塞高浓度催化剂和多段塞低浓度催化剂注入方式，能够适应实际场景中玄武岩层的二氧化碳固化。
[0026]当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附
图。
[0028]图1为空白比对组中反应结束后的玄武岩粉末样品的扫描电镜图。
[0029]图2为催化剂试验组中反应结束后的玄武岩粉末样品的扫描电镜图。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]CO2在玄武岩中固化的基本原理为形成碳酸盐类沉淀，如CaCO3、MgCO3等。以形成CaCO3沉淀，并以盐酸(HCl)和氨气(NH3)为催化剂为例阐述加速固化的原理。玄武岩中的CaSiO3与HCl反应生成CaCl、H2O和SiO2，CaCl和NH3溶于水后，与同时溶于水中的CO2发生反应，生成CaCO3和NH4Cl。由于HCl的酸性极易使CaSiO3分解并生成CaCl，同时NH3和CaCl极易溶于水，并率先将Ca
2+
置换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可控加快玄武岩固碳速率的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、将块状玄武岩研磨成粉末状并过筛得到待测试的玄武岩粉末样品，同时设置空白比对组和催化剂试验组；步骤二、将同等质量的玄武岩粉末样品分别放入到空白比对组中的高温高压反应釜中以及催化剂试验组中的高温高压反应釜中；步骤三、通过液体输送泵向空白比对组中的高温高压反应釜内的玄武岩粉末样品中加入去离子水，所述空白比对组中的高温高压反应釜内去离子水体积与玄武岩粉末样品质量之比为40(ml)：20(g)；步骤四、通过气体输送泵将二氧化碳气体输送至步骤三中的高温高压反应釜内，所述二氧化碳气体体积与玄武岩粉末样品质量之比为10(L)：20(g)，随后将空白比对组中的高温高压反应釜关闭，设定恒定的反应温度并监测反应过程中的压力变化；步骤五、当空白比对组中的高温高压反应釜内部压力趋于稳定时，打开该高温高压反应釜并检测其内部的玄武岩粉末样品的固碳效果；步骤六、通过液体输送泵往催化剂试验组中的高温高压反应釜内的玄武岩粉末样品中先后加入去离子水和酸液催化剂，所述催化剂试验组中的高温高压反应釜内去离子水体积、酸液催化剂体积和玄武岩粉末样品质量之比为40(ml)：40(ml)：20(g)；步骤七、通过气体输送泵先后将二氧化碳气体和碱性气体催化剂输送至步骤六中的高温高压反应釜内，所述二氧化碳气体与碱性气体催化剂体积比为10(L)：20(L)，随后将催化剂试验组中的高温高压反应釜关闭，设定恒定的反应温度并监测反应过程中的压力变化；步骤八、当催化剂试验组中的高温高压反应釜内部压力趋于稳定时，打开该高温高压反应釜并检测其内部的玄武岩粉末样品的固碳效果。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：于春生，林小莎，陈萱卿，石祥超，王晓，蒋琪，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：