一种用二氧化碳溶解石灰岩建造地下储库的方法，步骤为：a、从地面钻取伸入石灰岩层的两口井，并设置将两口井连通的通道，在两口井中分别安装套管；b、将压力至少为1MPa的CO2气体导入相同压力的CO2吸收液形成CO2溶液，将CO2溶液经一套管流入地下与石灰岩反应形成碳酸氢钙溶液，与此同时形成溶腔，碳酸氢钙溶液从另一套管排出；c、将排出的碳酸氢钙溶液卸压，使其所含碳酸氢钙分解生成CO2、水和碳酸钙，将分离出的CO2吸收液和CO2继续使用；重复步骤b、c，直至形成符合设计要求的溶腔，将溶腔中的液体排出即形成地下储库。用二氧化碳溶解石灰岩建造地下储库的装置包括CO2储罐、吸收塔、结晶器、减压阀、真空泵、缓冲器和增压泵。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地下储库或洞库建造领域，特别涉及一种在石灰岩层地质条件下建造地下储库或洞库的方法与装置。
技术介绍
地下能源/废物储存库，可用于天然气、石油等能源的储存，是大型输气干线系统不可或缺的重要组成部分；也可以封存核废料或CO2，对国家安全、能源供应以及环境改善有着重要作用。目前，大规模地下储存库的建造地点主要选择在采空的石油天然气储层，废弃煤矿，地下咸水层以及适合于水溶造腔的地下盐岩矿床。由于需要特定的地质条件，油气输送管网以及油气消费中心附近不一定存在合适的储存地质环境，这给地下储存库尤其是能源储存库的发展带来影响。因此，研究适合于多数地区使用的地下储存库建造技术显得十分重要。石灰岩在地层中的分布很广，渗透率很低，具有较好的密封性能。其中，成岩过程中受裂隙化、喀斯特化程度较小的石灰岩岩体裂隙不发育，且通常被方解石、粘土等填充。 因此，石灰岩层具有建立地下能源及废物储存库的基本地质条件。US7156579B2中公开了一种建造石灰岩储气库的方法，该方法利用盐酸溶解石灰岩建造储气库，石灰岩溶解的化学反应方程式如下所示CaC03+2HCl — CaCl2+C02+H20从上述化学反应方程式可以看出，该方法在造腔过程中将产生大量温室气体C02， 因此，CO2气体若处理不当势必造成环境污染。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用二氧化碳溶解石灰岩建造地下储库的方法与装置， 以解决现有石灰岩造腔方法所存在的温室气体ω2排放问题，并为(X)2的利用提供一种新途径。石灰岩的化学成分主要是碳酸钙(CaCO3)，碳酸钙能溶解于(X)2溶液之中，生成碳酸氢钙溶液，其化学反应方程式如下〔O, + ΗλΟ + C:qC.O、Λ 、Cq{HCOλ )、该溶解反应是一个可逆反应，温度和(X)2分压变化可显著影响溶解平衡。降低反应温度，增加(X)2分压可使反应平衡向右移动，促使CaCO3溶解；反之，提高反应温度，降低 CO2分压可使碳酸氢钙分解，重新生成碳酸钙、(X)2和Η20。利用碳酸钙的这一化学性质，可将具有较高压力的CO2溶液注入石灰岩层，使石灰岩溶解，生成碳酸氢钙溶液，再通过卸压促使排出的碳酸氢钙溶液中的碳酸氢钙分解，重新生成碳酸钙、CO2和H2O,进行气、液、固分离后，分离出的(X)2吸收液可继续用于溶解CO2，分离出的(X)2可继续用于形成(X)2溶液。本专利技术所述用二氧化碳溶解石灰岩建造地下储库的方法，步骤如下a、从地面钻取伸入石灰岩层的第一井和第二井，在石灰岩层中设置至少一条将两口井连通的通道，在第一井和第二井中分别安装上第一套管和第二套管；b、将压力至少为IMPa的(X)2气体导入压力至少为IMPa的(X)2吸收液中形成(X)2溶液，然后将(X)2溶液注入第一套管，所述(X)2溶液经第一套管流入地下石灰岩层与石灰岩反应形成含碳酸氢钙溶液，与此同时形成溶腔，所述含碳酸氢钙溶液从第二套管排出；C、将排出的含碳酸氢钙溶液卸压，使含碳酸氢钙溶液中的碳酸氢钙分解生成二氧化碳、水和碳酸钙，然后进行气、液、固分离，将分离出的CO2吸收液继续用于溶解CO2，将分离出的(X)2继续用于形成(X)2溶液，将分离出的碳酸钙输出存放；重复步骤b、c的操作，直至形成符合设计要求的溶腔，则停止向第一套管输入(X)2 溶液，然后将溶腔中的液体排出，即形成地下储库。本专利技术所述用二氧化碳溶解石灰岩建造地下储库的方法，导入CO2吸收液的CO2气体压力优选IMPa 15MPa，CO2吸收液的压力优选IMPa 15MPa。更优选的方案是导入 CO2吸收液的(X)2气体压力为2MPa 6MPa，CO2吸收液的压力为2MPa 6MPa。本专利技术所述用二氧化碳溶解石灰岩建造地下储库的方法，CO2吸收液为水、氯化钠溶液、草酸纳溶液、醋酸纳溶液中的至少一种，所述氯化钠溶液的浓度为0. OOlmol/ L lOmol/L，所述草酸纳溶液的浓度为0. 001mol/L 5mol/L，所述醋酸纳溶液的浓度为0.001mol/L 5mol/L。本专利技术所述用二氧化碳溶解石灰岩建造地下储库的方法，优选将排出的含碳酸氢钙溶液卸压至5 X IO5Pa 1 X IO2Pa,使含碳酸氢钙溶液中的碳酸氢钙在所述压力与20°C 80°C下分解生成二氧化碳、水和碳酸钙。更优选的方案是将排出的含碳酸氢钙溶液卸压至1.OlXlO5Pa IX IO3Pa,使含碳酸氢钙溶液中的碳酸氢钙在所述压力与20°C 80°C下分解生成二氧化碳、水和碳酸钙。本专利技术所述用二氧化碳溶解石灰岩建造地下储库的装置，包括(X)2储罐、吸收塔、 减压阀、气液分离器、结晶器、真空泵、缓冲器、第一增压泵、第二增压泵和第三增压泵；所述吸收塔设置有CO2气体进口、⑶2气体出口、⑶2吸收液进口、⑶2溶液出口，其(X)2气体进口通过管件与(X)2储罐的出气口连接，其(X)2吸收液进口通过管件与第一增压泵的出液口连接， 其CO2气体出口通过管件与第三增压泵的进气口连接；所述(X)2储罐的进气口通过管件与第二增压泵和第三增压泵的出气口连接；所述气液分离器设置有含碳酸氢钙溶液进口、(X)2气体出口和分离液出口，其含碳酸氢钙溶液进口通过管件与减压阀的出液口连接，其分离液出口通过管件与结晶器的分离液进口连接；所述结晶器设置有分离液进口、CO2气体出口、 CO2吸收液出口和碳酸钙料浆出口，其(X)2气体出口通过管件与真空泵的进口连接，其(X)2吸收液出口通过管件与第一增压泵的进液口连接，第一增压泵与结晶器的连接管件上设置有 CO2吸收液补充口 ；所述缓冲器的进气口通过管件分别与气液分离器的CO2气体出口和真空泵的出口连接，其出气口通过管件与第二增压泵的进气口连接。本专利技术所述用二氧化碳溶解石灰岩建造地下储库的装置，其结晶器包括沉降室、 气提室、喷头、输料泵和热交换器；所述沉降室设置有碳酸钙料浆出口和0)2吸收液出口，所述气提室安装在沉降室上，并与沉降室相通，其顶部设置有(X)2气体出口 ；所述喷头位于气提室内，其进液管通过管件与热交换器的出液口连接，热交换器的进液口通过管件与输料泵的出液口连接，输料泵的进液口通过管件与气液分离器的分离液出口连接。本专利技术具有以下有益效果1、本专利技术所述方法与现有技术相比，不仅有利于环境保护，而且为温室气体(X)2的利用提供了一种新途径。2、本专利技术所述方法获得的副产物碳酸钙是重要的工业原料及工业添加剂。3、本专利技术所述方法便于实现在能源消费中心或油气输送管网附近建立天然气、石油等能源储存库，可根据市场需要及时储存或供应能源。4、本专利技术所述方法与配套装置易于实现工业化。附图说明图1是本专利技术所述用二氧化碳溶解石灰岩建造地下储库的方法中的第一井、第二井、连通两口井的通道及第一套管和第二套管与第一井和第二井的组装示意图；图2是本专利技术所述方法建造的地下储库的一种示意图；图3是本专利技术所述用二氧化碳溶解石灰岩建造地下储库的装置的结构示意图；图4是本专利技术所述用二氧化碳溶解石灰岩建造地下储库的装置中的结晶器的结构示意图；图中，1-地面、2-石灰岩层、3-第一套管、4-第二套管、5-连通两口井的通道、 6-地下储库、7-C02储罐、8-吸收塔、9-减压阀、10-气液分离器、11-结晶器、12-第一增压泵、13-真空泵、14本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用二氧化碳溶解石灰岩建造地下储库的方法，其特征在于步骤如下：ａ、从地面钻取伸入石灰岩层的第一井和第二井，在石灰岩层中设置至少一条将两口井连通的通道（５），在第一井和第二井中分别安装上第一套管（３）和第二套管（４）；ｂ、将压力至少为１ＭＰａ的ＣＯ２气体导入压力至少为１ＭＰａ的ＣＯ２吸收液中形成ＣＯ２溶液，然后将ＣＯ２溶液注入第一套管（３），所述ＣＯ２溶液经第一套管流入地下石灰岩层与石灰岩反应形成含碳酸氢钙溶液，与此同时形成溶腔，所述含碳酸氢钙溶液从第二套管（４）排出；ｃ、将排出的含碳酸氢钙溶液卸压，使含碳酸氢钙溶液中的碳酸氢钙分解生成二氧化碳、水和碳酸钙，然后进行气、液、固分离，将分离出的ＣＯ２吸收液继续用于溶解ＣＯ２，将分离出的ＣＯ２继续用于形成ＣＯ２溶液，将分离出的碳酸钙输出存放；重复步骤ｂ、ｃ的操作，直至形成符合设计要求的溶腔，则停止向第一套管（３）输入ＣＯ２溶液，然后将溶腔中的液体排出，即形成地下储库。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谢和平，王昱飞，刘建锋，谢凌志，储伟，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：90
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