用于降低流体的CO2浓度的方法和设备技术

本发明专利技术旨在降低ＣＯ↓［２］浓度。本发明专利技术利用流体和用于降低流体的ＣＯ↓［２］浓度的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术旨在降低C02浓度。本专利技术利用流体和用于降低流体的C02浓度的设备。
技术介绍
气候变化显著影响地球的岩石圈。影响气候变化的主要因素之一是多 种温室气体排放到大气中，加剧了全球变暖。排放的大部分温室气体源于 人类活动，主要是化石燃料(例如，煤、油、汽油、天然气)燃烧的副产物，排放的主要气体是co2。在可以利用替代能源之前，或可以利用其他便宜的、清洁的且充裕的技术之前，必须减少C02排放。化石燃料是本世纪的主导能源，因为还没有替代能源供应可以在没有 其他限制的情况下大量代替化石燃料能源。此外，在世界的很多地方，伴 随着全球生活水平的提高，全球能源消耗正在显著增大。为了防止，或至少缓和大规模全球气候变化，开发减小或稳定大气C02浓度的有效方法至关重要;提高能源生产和利用效率，开发可再生能源不能完全解决由目前(和 将来)的温室气体排放引起的问题。大气中C02的增加将影响地球的水圈。在水中，C02处于碳酸氢盐 (HC(V)和碳酸(H2C03)的化学平衡(等式l)中。改变该平衡中的组分之一的 浓度将相应地改变pH。<formula>formula see original document page 13</formula>pH和C02浓度还影响水中的化学过程和矿物的形成。例如，当碱性条件占主导时，平衡条件偏向于碳酸氢盐和碳酸基团以碳酸盐矿物沉淀。另一方面，酸性条件则通过碳酸盐的溶解和分解而释放co2。显然，减少C02排放对于避免对生物圈潜在的有害变化是必要的。co2 螯合是已知的用于减少排放到大气的C02的方法。例如，位于北海的Sleipner油气田用于储存压縮的C02，在海床下约1000米压縮的C02被泵入200米 厚的砂石层中。每年在Sleipner螯合了约1百万吨的(302滩当于挪威每年 <:02排放总量的约3%)。这种螯合的长期效率有待深入研究和讨论。特别地，储存寿命(由于渗 漏)的不确定性，地震的不稳定性，由于压力和/或由储存的C02参加和/或 引起和/或催化的化学反应引起的层结构的变化，和具有浮力的C02的潜在 迁移，引起了对这种系统的长期完整性的重大怀疑。矿物螯合涉及C02反应形成地质稳定的碳酸盐，即，矿物碳酸盐化。 已提出多种方法实现碳酸盐化，主要基于C02和各种硅酸盐之间的酸碱反 应。在105。C和90 atm的压力下进行的地下注入设计中，0)2用于测试C02 俘获矿物的有效性。该注入设计因反应的动力学过程缓慢而失败。然而， 人们相信，将C02注入蓄水层材料，随着地质年代的相互作用，可能实现 预期结果。C02俘获和存储是艰巨的任务，仍存在许多挑战。矿物碳酸盐化是一种 有前景的方法，因为通过矿物碳酸盐化而降低C02浓度存在很多优点。一 个优点是形成的碳酸盐的长期稳定性，所述碳酸盐在地质时间范围内是环 境安全和稳定的材料。另一个优点是可得到大量用于螯合C02的原材料。 矿物碳酸盐化的另一个优点是潜在的经济可行性，因为整体过程放热。此 外，在碳酸盐化过程期间产生增值副产物的可能性可进一步补偿其成本。 矿物碳酸盐化方法的另一个优点还在于有大量可实施螯合的位点。因此，目前缺乏可行的C02螯合方法，以在实际可用的时间尺度上充 分降低大气和水中的C02浓度。
技术实现思路
在一个实施方案中，本专利技术提供降低流体中C02浓度的方法，所述方 法包括将包含痕量或不含co2的第一气体流和C02浓度高于空气-水平衡中的C02浓度的第二气体流施加到包含盐和液体的流体中，从而在所述流体 中形成固体碳酸盐，且所述流体中的C02浓度降低。在一个实施方案中，本专利技术提供包含加压的第一气体、第二气体，和盐的流体，所述第一气体包含痕量或不含C02，所述第二气体的C02浓度至少高于空气-水平衡中的C02浓度。在一个实施方案中，本专利技术提供降低流体中C02浓度的方法，其包括 下列步骤将C02流施加至包含盐的液体，在溶液中形成碳酸；并 将(i)中的所述碳酸溶液和碱混合，使得在(ii)中所述混合物的pH在9-12 之间；并形成固体碳酸盐且在所述流体样品中的C02浓度降低。在一个实施方案中，本专利技术提供用于降低流体的C02浓度的设备，所 述设备包括-用于引入包含痕量或不含C02的第一气体的第一传送器；-用于引入C02浓度至少高于空气-水平衡中的C02浓度的第二气体的第二传送器；和 -反应室；向所述反应室加入包含盐的溶液时，通过所述第一传送器将所述第一 气体引入所述反应室，并通过所述第二传送器将所述第二气体引入所述反 应室，在所述反应室中形成固体碳酸盐，且放出C02浓度降低的未反应气 体。在另一个实施方案中，本专利技术提供降低流体的C02浓度的方法，其中所述方法包括将所述流体施加至本专利技术的设备。在一个实施方案中，本专利技术提供用于降低流体样品中的C02浓度的设 备，所述设备包括-用于引入碱的第一传送器；-用于引入包含C02的流体样品的第二传送器；-反应室；并且向所述反应室加入包含盐的溶液时，通过所述第一传送器将所述碱引15入所述反应室，并通过所述第二传送器将所述流体样品引入所述反应室， 使得在所述反应室中形成固体碳酸盐并放出未反应的气体。在另一个实施方案中，本专利技术提供降低流体样品的C02浓度的方法， 其中所述方法包括将流体样品施加至本专利技术的设备，以降低流体的C02浓度。附图说明本专利技术的主题内容在说明书的总结部分特别指出并明确说明。然而， 通过参考下列详细说明，并阅读附图，可以最好地理解本专利技术，包括构造 和操作方法，及其目的、特点和优势。图1示意性地地描绘了实施本专利技术方法的一个实施方案的设备的元件。传送器(1-10)从外部供应源向反应室供水，在本实施方案中所述反应室是贮 水池(reservoir)(l-20)。应用压力或泵，使水从室传送出(l-30)并可循环。注 入压縮的C02传导气体(l-40)。空气，或含有一种或多种添加剂以进一步提 高/控制pH的空气，或气相中的碱或室中的基础溶液(basic solution)(l-90) 和固体碳酸盐沉淀(1-20A)。所述设备可包含用于释放空气或C02的出口 (1-100)，所述空气或CO2可分别通过进口(l-40)和(L90)回收到所述室中。 可使用管道和其他相似类型的设备将气体循环至所需的位置。任意开口均 可引入(或另外引入)悬浮于水中的矿物颗粒(或胶体)和/或任何其他固体基 质材料(作为促进碳酸盐沉淀的成核材料)(l-50)和(l-70);和/或盐源，比如 钙盐或镁盐(1-60)和(1-80)。图2是实验性的流通池(flowcell)的示意图。所述流通池分成三个区域: C水池(2-110)、位于两端的流入源(2-50)和流出流(2-60)。设置连续工作的 蠕动泵(2-70和2-80)使水循环。用于注入空气(2-100)和<302(2-90)的传送器 位于流通池内。所述流通池中填充沙子并任选地部分用粘土盖元件覆盖。 所述传送器与控制空气(2-100A)和CO2(2-90A)的流量和压力的阀门连通。 将4个样品放置在流通池中，以在不同区域，在由A、 B或C描述的不同 高度处取样。图3是图2的流通池的示意图，取样区域根据它们与传送器(3-100;3- 110)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
降低流体的ＣＯ↓［２］浓度的方法，所述方法包括将包含痕量ＣＯ↓［２］或不含ＣＯ↓［２］的第一气体流和ＣＯ↓［２］浓度至少高于空气－水平衡中的ＣＯ↓［２］浓度的第二气体施加到包含盐和液体的流体中，从而在所述流体中形成固体碳酸盐，且所述流体中的ＣＯ↓［２］浓度降低。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B伯科威茨，I德罗尔，
申请(专利权)人：耶德研究和发展有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]