【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及碳中和，具体涉及一种海底液态二氧化碳封存装置及方法。
技术介绍
1、近年来大气中二氧化碳含量急剧上升引发的地球气候变化问题也已被列为全球环境问题之首。随着工业化进程和社会经济的发展，二氧化碳和其它温室气体的排放量在不断地增长。
2、降低大气中co2是改善温室效应的根本途径，碳捕获与封存（英文名称为carboncapture and storage，缩写为ccs）技术是一项有效降低碳排放、实现低碳发展的关键技术，对缓解全球气候变暖具有重要的意义。目前国际上开展的碳捕获与封存项目主要是将二氧化碳注入油田以提高油田的采收率和直接注入地下或海底封存。二氧化碳驱油封存受油气田分布限制，封存量有限，难已从根本上实现大体量二氧化碳封存，仅适合于中短期的处置。深部盐水层分布较广，可选择的圏闭和封存机理较多，但目前对这类地质结构的认识有限，泄漏途径和未知因素也较多。海洋封存是目前最具潜力的封存方式，其中深海封存需要将二氧化碳注入至3000 m以下海底，工程实施难度大；以二氧化碳水合物形式的浅中海底封存缺乏二氧化碳大规模注入和转化生成水合物工艺，可控性差。此外，这些开放式的海洋封存还存在对海洋环境的影响及泄露风险。
3、总之，目前缺乏将二氧化碳大规模封存在海底的装置及方法。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种海底液态二氧化碳封存装置及方法，用于解决目前缺乏将二氧化碳大规模封存在海底的装置及方法的问题。
2、为实现上述目的，本专利
3、第一方面，本专利技术公开了一种海底液态二氧化碳封存装置，包括一个储碳箱，
4、所述储碳箱的顶部设置有二氧化碳注入孔，且所述二氧化碳注入孔上设置有开关阀；
5、所述储碳箱的侧面靠近底部位置间隔设置有若干个排液孔，
6、所述二氧化碳注入孔和所述排液孔分别与所述储碳箱的内部的腔体相连通。
7、优选地，所述储碳箱为由耐腐蚀材料制成的储器。
8、优选地，所述储碳箱的结构为长方体或圆柱体。
9、当所述储碳箱的结构为长方体时，所述储碳箱的每一个侧面分别设置有一个排液孔。
10、当所述储碳箱的结构为圆柱体时，所述储碳箱的侧面间隔设置有四个排液孔。
11、第二方面，本专利技术公开了一种海底液态二氧化碳封存方法，采用上述的海底液态二氧化碳封存装置和注碳设施，其中，所述注碳设施为载有液态二氧化碳的船只或海上平台，所述注碳设施设置有二氧化碳液体出口，所述二氧化碳液体出口配置有卸载阀门；该方法包括以下步骤：
12、步骤s1：选定海底封存区域，将所述储碳箱的二氧化碳注入孔朝上置于所述海底封存区域的海洋表面上，并将海水注入所述储碳箱内，直至海水充满所述储碳箱；
13、步骤s2：在所述海底封存区域的海面上设置注碳设施，将注碳设施的二氧化碳液体出口与所述二氧化碳注入孔通过二氧化碳注入管路可拆卸对接连通后，将所述储碳箱沉入海底封存区域；
14、步骤s3：打开所述卸载阀门，注碳设施内的液态二氧化碳自二氧化碳液体出口输出，通过二氧化碳注入管路连流入至二氧化碳注入孔；
15、步骤s4：打开所述二氧化碳注入孔上的开关阀，二氧化碳注入管路内的液态二氧化碳通过二氧化碳注入孔注入到所述储碳箱内，同时所述储碳箱内的原有海水从侧面的排液孔排出；
16、其中，当注入到所述储碳箱内的液态二氧化碳到达液态二氧化碳注入总量的临界值时，遗留部分海水，关闭所述卸载阀门，停止向二氧化碳注入管路连流出液态二氧化碳；
17、步骤s5：关闭所述二氧化碳注入孔上的开关阀，拆卸注碳设施的二氧化碳液体出口与二氧化碳注入管路的对接，在二氧化碳注入管路的外端对接吸泵，通过吸泵回收二氧化碳注入管路内的液态二氧化碳。
18、其中，当所述卸载阀门打开时，注碳设施内的液态二氧化碳自二氧化碳液体出口输出；当所述卸载阀门关闭时，停止向二氧化碳注入管路输出液态二氧化碳。
19、其中，在所述步骤s1中，将二氧化碳注入孔保持敞开状态，使海水自发地从侧面的排液孔涌入储碳箱内，同时使所述储碳箱1整体逐渐下沉并最终实现海水充满所述储碳箱的内腔。
20、优选地，所述海底封存区域的深度范围为海面下400-3000米之间。
21、优选地，在所述步骤s4中，当所述储碳箱沉入海底并靠近海底沉积物上时，继续保持从二氧化碳注入孔注入液态二氧化碳，且所述液态二氧化碳注入的体积变化速率等于所述储碳箱内的原有海水从侧面的排液孔排出的体积变化速率。
22、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
23、（一）本专利技术公开的一种海底液态二氧化碳封存装置及方法，其中装置包括一个储碳箱，所述储碳箱的顶部设置有二氧化碳注入孔，所述储碳箱的侧面靠近底部位置间隔设置有若干个排液孔，该方法包括步骤：将该储碳箱注满海水后沉入海里；通过二氧化碳注入管路将海上平台或船只的液态二氧化碳注入储碳箱内，逐渐向下置换出大部分海水，留下小部分海水后，封堵液态二氧化碳注入孔，其中小部分海水与液体二氧化碳反应，在海底生成二氧化碳水合物，从而永久性封堵液态二氧化碳，彻底防止海底液态二氧化碳上浮逸散。
24、（二）本专利技术公开的海底液态二氧化碳封存装置及方法，能够在目前技术条件下，达到二氧化碳的永久封存，且操作简单、快速、规模大、长期稳定、对海洋环境无影响。
25、此外，本专利技术还具有以下优点：
26、（1）装置结构简单，浇铸工艺成熟。装置下潜过程中，上下连接孔保证了装置内外压力相同，因此装置承压需求小。封存装置下沉至海底后，直接通过连接管线注入液态二氧化碳，无需建立注入井。液态二氧化碳注入完成后，连接管线可回收利用。
27、（2）液态二氧化碳注入过程即是液态二氧化碳驱替封存装置中海水的过程，对比沉积物中注入，该过程流动阻力小，注入效率高。
28、（3）液态二氧化碳注入完成后，液态二氧化碳占据封存装置的绝大部分内部空间，因此二氧化碳封存密度大。通过建立多个大体积的该封存装置，可实现大规模液态二氧化碳封存。
29、（4）不同于传统地质封存方法，该专利技术通过将液态二氧化碳注入至封存装置中进行封存，由于封存区域液态二氧化碳密度小于海水，下层海水能够保证液态二氧化碳无法直接流出至外部海水中。液态二氧化碳注入完成后，可能通过溶解效应向海水中逃逸，此时会在排水孔中自发形成二氧化碳水合物堵塞排水孔，阻止二氧化碳泄露，从而实现液态二氧化碳长期稳定封存。
30、（5）注入液态二氧化碳不与外部海水直接接触，因此对海洋生态环境无影响。
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1.一种海底液态二氧化碳封存装置，其特征在于，包括一个储碳箱（1），
2.根据权利要求1所述的海底液态二氧化碳封存装置，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的海底液态二氧化碳封存装置，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的海底液态二氧化碳封存装置，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的海底液态二氧化碳封存装置，其特征在于，
6.一种海底液态二氧化碳封存方法，采用权利要求1至5任一所述的海底液态二氧化碳封存装置和注碳设施（2），其中，所述注碳设施（2）为载有液态二氧化碳的船只或海上平台，所述注碳设施（2）设置有二氧化碳液体出口，所述二氧化碳液体出口配置有卸载阀门；
7.根据权利要求6所述的海底液态二氧化碳封存方法，其特征在于，
8.根据权利要求6所述的海底液态二氧化碳封存方法，其特征在于，
9.根据权利要求6所述的海底液态二氧化碳封存方法，其特征在于，所述海底封存区域的深度范围为海面下400-3000米之间。
10.根据权利要求6所述的海底液态二氧化碳封存方法，其特征在于，<...
【技术特征摘要】
1.一种海底液态二氧化碳封存装置，其特征在于，包括一个储碳箱（1），
2.根据权利要求1所述的海底液态二氧化碳封存装置，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的海底液态二氧化碳封存装置，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的海底液态二氧化碳封存装置，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的海底液态二氧化碳封存装置，其特征在于，
6.一种海底液态二氧化碳封存方法，采用权利要求1至5任一所述的海底液态二氧化碳封存装置和注碳设施（2），其中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：庞维新，郑利军，付强，陈光进，张笑寒，黄婷，杨博，温慧芸，李清平，周守为，黄兴，祝一健，肖朋，孙长宇，王晓辉，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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