一种二氧化碳安全存放装置及使用方法与流程

1.本发明涉及一种二氧化碳安全存放装置及使用方法，属于二氧化碳安全存放技术领域。


背景技术：

2.二氧化碳既是一种温室效应十分显著的气体，同时也是重要的工业原料。由于工业生产中大量燃烧煤炭、石油和天然气，以及汽车大量排放尾气导致大气中二氧化碳含量急剧增加，从而导致全球气温显著增加。本发明提出一种二氧化碳的保存手段，将从工业尾气中分离出的二氧化碳保存起来，防止扩散到大气中，既避免了大气中的二氧化碳含量进一步上升，又将二氧化碳作为一种重要工业原料保存起来。本发明将干冰（固态二氧化碳）和高压液体二氧化碳混合物沉入深水环境，利用干冰（固态二氧化碳）和高压液体二氧化碳混合物与水的密度差，自行将二氧化碳沉入深水底，做长久保存。


技术实现要素：

3.本发明装置将储槽中的液体二氧化碳（（216.6k，500kpa（a））～（228k，800kpa（a）））加压到6300kpa（a）（219.8k），并用干冰（二氧化碳固体，194.7k）气化潜热做冷源，过冷高压液体二氧化碳（219.8k，6300kpa（a）），将高压液体二氧化碳与干冰的混合液浆输送入深度大于600的深水区域，依靠混合液浆与水的密度差自行沉入到深水底永久保存，本发明装置还可以利用高压液体二氧化碳（275.5k，6300kpa（a）））除去混合液浆入水口的结冰，解决因结冰导致的液体二氧化碳输送管道堵塞。
4.本发明所提供的技术方案是：一种二氧化碳安全存放装置，它包括液体二氧化碳储罐，所述液体二氧化碳储罐出口连接液体二氧化碳截止阀进口，液体二氧化碳截止阀出口分别连接加压泵进口和第三十六截止阀进口，其中加压泵出口分别连接液体二氧化碳回储槽截止阀进口、排气阀进口、高压液体二氧化碳截止阀进口、第五截止阀进口、第二十四截止阀出口、减压阀进口，所述加压泵出口与第五截止阀之间设置有超压安全阀、压力表a、温度计b、温度计c，所述第五截止阀出口连接液体二氧化碳换热器冷端进口，液体二氧化碳换热器冷端出口分别连接第十三截止阀进口、第十四截止阀进口，所述液体二氧化碳换热器冷端出口与第十三截止阀进口之间设置温度计d，第十三截止阀出口分别连接混合器液体进口和截止阀出口，所述混合器顶部排气口连接第十七截止阀进口，其固体进口连接第十六截止阀出口。
5.作为优选：所述混合器底部出口分别与换热器出口和第三十八截止阀进口连接，其中混合器底部出口与第三十八截止阀进口之间设置温度计a，第三十八截止阀出口连接流量计进口，流量计出口连接水底输运保温管路进口，水底输运保温管路出口排放液体二氧化碳。
6.作为优选：所述第十七截止阀出口和第十二截止阀出口共同连接压缩机进口，并且在压缩机进口设置压力表b，该压缩机出口连接液体二氧化碳换热器热端进口，并且在压
缩机出口设置压力表c，液体二氧化碳换热器热端出口连接第二十四截止阀进口，第二十四截止阀出口设置温度计c。
7.作为优选：所述液体二氧化碳换热器热端进口连接第八截止阀出口，液体二氧化碳换热器热端出口连接液体泵进口，液体泵出口连接汽化器进口，汽化器出口连接第八截止阀进口，第十四截止阀出口直接通入水底输运保温管路出口附近，以防止水底输运保温管路出口结冰。
8.作为优选：所述第十二截止阀进口连接干冰产生装置排气口，第十六截止阀进口连接干冰产生装置出口，干冰产生装置进口连接减压阀出口，第三十六截止阀出口连接换热器进口，换热器出口连接至截止阀进口与加压泵出口之间管路，第十三截止阀出口连接液体二氧化碳储罐回液口，排气阀出口直接连大气，液体二氧化碳储罐进料口接受运输过来的液体二氧化碳。
9.一种二氧化碳安全存放装置的使用方法，所述方法包括如下步骤：1）本发明装置启动前，需对整个装置管道进行吹扫，用二氧化碳气体置换管道内空气，防止管道结冰堵塞，吹扫管道时，打开除液体二氧化碳回储槽截止阀之外的所有阀门，液体二氧化碳储罐出来的液体二氧化碳经过第三十六截止阀进入换热器，在换热器中汽化，成为二氧化成气体，吹扫系统管道15～20min，吹扫完成后，关闭系统所有阀门，并测试系统仪表，保证测量的准确性；2）打开液体二氧化碳截止阀，系统开始接受来自液体二氧化碳储罐，启动加压泵，打开液体二氧化碳回储槽截止阀，预冷加压泵3～5min，打开第八截止阀，启动液体泵，冷媒通过液体二氧化碳换热器热端给高压液体二氧化碳提供热量，缓慢关闭液体二氧化碳回储槽截止阀的同时缓慢打开第五截止阀，来自加压泵出口的高压液体二氧化碳进入液体二氧化碳换热器冷端复热至275.5k温度；3）打开第十三截止阀，高温高压二氧化碳进入混合器，缓慢打开第三十八截止阀，高温高压二氧化碳通过流量计进入水底运输保温管路，用来排出水底运输保温管路内积水，等水底运输保温管路内积水排出后，缓慢打开减压阀，高压液体二氧化碳进入干冰生产装置，产生194.7k低温干冰，打开第十二截止阀、第十七截止阀，启动压缩机，干冰生产装置、混合器中产生的低温二氧化碳气体汇流后进入压缩机，打开第二十四截止阀，加压后二氧化碳气体通过液体二氧化碳换热器热端返回加压泵出口，循环利用；4） 打开第十六截止阀，干冰输送入混合器，缓慢关闭第十三截止阀，同时缓慢打开截止阀，高压液体二氧化碳进入混合器，高压液体二氧化碳与来自干冰生产装置的干冰混合，成为混合液浆，混合液浆密度1189kgm-3，第十三截止阀只在本发明装置启动时开启，正常运行时处于关闭状态；5）混合液浆通过第三十八截止阀，进入水底运输保温管路，通过水底运输保温管路将混合液浆输送到深度550～650m的深水区域，此时混合液浆密度大于水的密度，混合液浆依靠自重沉入深水底。
10.作为优选：所述混合液浆中的干冰汽化潜热保证了在水底运输保温管路中下降时液体二氧化碳不汽化，550～650m的深水区域，水温常年维持在9.3℃，出水底运输保温管路出口后温度在212k，与水接触后迅速在周围形成冰层，阻隔了混合液浆与周边水的换热，从而保证混合液浆能够安全沉入深水底。
11.作为优选：所述水底运输保温管路因涌出混合浆液导致结冰堵塞出口的情况出现概率不大，第五截止阀、液体泵、第十四截止阀均处于关闭状态，只有当水底运输保温管路出口出现结冰，导致流量计显示流量减小时，才会开通第五截止阀、第十四截止阀流路。
12.作为优选：所述水底运输保温管路出口出现结冰现象时，启动液体泵、缓慢打开第五截止阀、第十四截止阀，高温高压二氧化碳进入水底运输保温管路出口附近，利用275.5k温度的液体二氧化碳融化结冰，当除冰完成后，关闭液体泵，并缓慢关闭第五截止阀第十四截止阀（14）。
13.本发明提供的一种二氧化碳安全存放装置及使用方法，将液体二氧化碳（（216.6k，500kpa（a））～（228k，800kpa（a）））加压到6300kpa（a）（219.8k），并用干冰（二氧化碳固体，194.7k）气化潜热做冷源，过冷高压液体二氧化碳（219.8k，6300kpa（a）），将高压液体二氧化碳与干冰的混合液浆输送入深度大于600的深水区域，依靠混合液浆与水的密度差自行沉入到深水底永久保存，并利用高压液体二氧化碳（275.5k，6300kpa（a）））除去混合液浆入水口的结冰，解决因结冰导致的液体二氧化碳输送管道堵塞问题。
附图说明
14.图 1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
15.为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
16.如图1所示，一种二氧化碳安全存放装置，它包括液体二氧化碳储罐1，所述液体二氧化碳储罐1出口连接液体二氧化碳截止阀2进口，液体二氧化碳截止阀2出口分别连接加压泵4进口和第三十六截止阀36进口，其中加压泵4出口分别连接液体二氧化碳回储槽截止阀3进口、排气阀39进口、高压液体二氧化碳截止阀15进口、第五截止阀5进口、第二十四截止阀24出口、减压阀6进口，所述加压泵4出口与第五截止阀5之间设置有超压安全阀25、压力表a27、温度计b26、温度计c28，所述第五截止阀5出口连接液体二氧化碳换热器7冷端进口，液体二氧化碳换热器7冷端出口分别连接第十三截止阀13进口、第十四截止阀14进口，所述液体二氧化碳换热器7冷端出口与第十三截止阀13进口之间设置温度计d31，第十三截止阀13出口分别连接混合器19液体进口和截止阀15出口，所述混合器19顶部排气口连接第十七截止阀17进口，其固体进口连接第十六截止阀16出口。
17.所述混合器19底部出口分别与换热器37出口和第三十八截止阀38进口连接，其中混合器19底部出口与第三十八截止阀38进口之间设置温度计a21，第三十八截止阀38出口连接流量计22进口，流量计22出口连接水底输运保温管路23进口，水底输运保温管路23出口排放液体二氧化碳。
18.所述第十七截止阀17出口和第十二截止阀12出口共同连接压缩机18进口，并且在压缩机18进口设置压力表b29，该压缩机18出口连接液体二氧化碳换热器7热端进口32，并且在压缩机18出口设置压力表c30，液体二氧化碳换热器7热端出口34连接第二十四截止阀24进口，第二十四截止阀24出口设置温度计c28。
19.所述液体二氧化碳换热器7热端进口33连接第八截止阀8出口，液体二氧化碳换热
器7热端出口35连接液体泵10进口，液体泵10出口连接汽化器9进口，汽化器9出口连接第八截止阀8进口，第十四截止阀14出口直接通入水底输运保温管路23出口附近，以防止水底输运保温管路23出口结冰。
20.所述第十二截止阀12进口连接干冰产生装置11排气口，第十六截止阀16进口连接干冰产生装置11出口，干冰产生装置11进口连接减压阀6出口，第三十六截止阀36出口连接换热器37进口，换热器37出口连接至截止阀15进口与加压泵4出口之间管路，第十三截止阀13出口连接液体二氧化碳储罐1回液口，排气阀39出口直接连大气，液体二氧化碳储罐1进料口接受运输过来的液体二氧化碳20。
21.一种二氧化碳安全存放装置的使用方法，所述方法包括如下步骤：1）本发明装置启动前，需对整个装置管道进行吹扫，用二氧化碳气体置换管道内空气，防止管道结冰堵塞，吹扫管道时，打开除液体二氧化碳回储槽截止阀3之外的所有阀门，液体二氧化碳储罐1出来的液体二氧化碳经过第三十六截止阀36进入换热器37，在换热器37中汽化，成为二氧化成气体，吹扫系统管道15～20min，吹扫完成后，关闭系统所有阀门，并测试系统仪表，保证测量的准确性；2）打开液体二氧化碳截止阀2，系统开始接受来自液体二氧化碳储罐1，启动加压泵4，打开液体二氧化碳回储槽截止阀3，预冷加压泵43～5min，打开第八截止阀8，启动液体泵10，冷媒通过液体二氧化碳换热器7热端给高压液体二氧化碳提供热量，缓慢关闭液体二氧化碳回储槽截止阀3的同时缓慢打开第五截止阀5，来自加压泵4出口的高压液体二氧化碳进入液体二氧化碳换热器7冷端复热至275.5k温度；3）打开第十三截止阀13，高温高压二氧化碳进入混合器19，缓慢打开第三十八截止阀38，高温高压二氧化碳通过流量计22进入水底运输保温管路23，用来排出水底运输保温管路23内积水，等水底运输保温管路23内积水排出后，缓慢打开减压阀6，高压液体二氧化碳进入干冰生产装置11，产生194.7k低温干冰，打开第十二截止阀12、第十七截止阀17，启动压缩机18，干冰生产装置11、混合器19中产生的低温二氧化碳气体汇流后进入压缩机，打开第二十四截止阀24，加压后二氧化碳气体通过液体二氧化碳换热器7热端返回加压泵4出口，循环利用；4） 打开第十六截止阀16，干冰输送入混合器19，缓慢关闭第十三截止阀13，同时缓慢打开截止阀15，高压液体二氧化碳进入混合器19，高压液体二氧化碳与来自干冰生产装置11的干冰混合，成为混合液浆，混合液浆密度1189kgm-3，第十三截止阀13只在本发明装置启动时开启，正常运行时处于关闭状态；5）混合液浆通过第三十八截止阀38，进入水底运输保温管路23，通过水底运输保温管路23将混合液浆输送到深度550～650m的深水区域，此时混合液浆密度大于水的密度，混合液浆依靠自重沉入深水底。
22.所述混合液浆中的干冰汽化潜热保证了在水底运输保温管路23中下降时液体二氧化碳不汽化，550～650m的深水区域，水温常年维持在9.3℃，出水底运输保温管路23出口后温度在212k，与水接触后迅速在周围形成冰层，阻隔了混合液浆与周边水的换热，从而保证混合液浆能够安全沉入深水底。
23.所述水底运输保温管路23因涌出混合浆液导致结冰堵塞出口的情况出现概率不大，第五截止阀5、液体泵10、第十四截止阀14均处于关闭状态，只有当水底运输保温管路23
出口出现结冰，导致流量计显示流量减小时，才会开通第五截止阀5、第十四截止阀14流路。
24.所述水底运输保温管路23出口出现结冰现象时，启动液体泵10、缓慢打开第五截止阀5、第十四截止阀14，高温高压二氧化碳进入水底运输保温管路23出口附近，利用275.5k温度的液体二氧化碳融化结冰，当除冰完成后，关闭液体泵10，并缓慢关闭第五截止阀5第十四截止阀14。
具体实施例
25.本发明装置启动前，需对整个装置管道进行吹扫，用二氧化碳气体置换管道内空气，防止管道结冰堵塞。吹扫管道时，打开除液体二氧化碳回储槽截止阀3之外的所有阀门，液体二氧化碳储罐1出来的液体二氧化碳经过第三十六截止阀36进入换热器37，在换热器37中汽化，成为二氧化成气体，吹扫系统管道15～20min。吹扫完成后，关闭系统所有阀门，并测试系统仪表，保证测量的准确性。
26.进一步，打开液体二氧化碳截止阀2，系统开始接受来自液体二氧化碳储罐1。启动加压泵4，打开液体二氧化碳回储槽截止阀3，预冷加压泵43～5min。打开第八截止阀8，启动液体泵10，冷媒通过液体二氧化碳换热器7的热端33、35给高压液体二氧化碳（219.8k，6300kpa（a））提供热量。缓慢关闭液体二氧化碳回储槽截止阀3的同时缓慢打开第五截止阀5，来自加压泵4出口的高压液体二氧化碳（219.8k，6300kpa（a））进入液体二氧化碳换热器7冷端复热至275.5k温度。
27.进一步，打开第十三截止阀13，高温高压二氧化碳（275.5k，6300kpa（a））进入混合器19。缓慢打开第三十八截止阀38，高温高压二氧化碳（275.5k，6300kpa（a））通过流量计22进入水底运输保温管路23，用来排出管道23内积水。
28.进一步，等水底运输保温管路23内积水排出后，缓慢打开减压阀6，高压液体二氧化碳（219.8k，6300kpa（a））进入干冰生产装置11，产生194.7k低温干冰。打开第十二截止阀12、第十七截止阀17，启动压缩机18，11、19中产生的低温二氧化碳气体汇流后进入压缩机。打开第二十四截止阀24，加压后二氧化碳气体通过液体二氧化碳换热器7热端32、34返回加压泵4出口，循环利用。
29.进一步，打开第十六截止阀16，干冰输送入混合器19。缓慢关闭第十三截止阀13，同时缓慢打开截止阀15，高压液体二氧化碳（219.8k，6300kpa（a））进入混合器19，高压液体二氧化碳（219.8k，6300kpa（a））与来自干冰生产装置11的干冰（194.7k）混合，成为混合液浆，混合液浆密度1189kgm-3。需要注意，第十三截止阀13只在本发明装置启动时开启，正常运行时处于关闭状态。
30.进一步，混合液浆通过第三十八截止阀38，进入水底运输保温管路23，通过水底运输保温管路23将混合液浆输送到深度550～650m的深水区域。注意，此时混合液浆密度（1189 kgm-3）大于水的密度（1000～1030kgm 3），混合液浆依靠自重沉入深水底。
31.需要注意，混合液浆中的干冰汽化潜热保证了在水底运输保温管路23中下降时液体二氧化碳不汽化。550～650m的深水区域，水温常年维持在9.3℃，出水底运输保温管路23出口后温度在212k，与水接触后迅速在周围形成冰层，阻隔了混合液浆与周边水的换热，从而保证混合液浆能够安全沉入深水底。
32.特别指出，一般情况下，水底运输保温管路23因涌出混合浆液导致结冰堵塞出口
的情况出现概率不大，本发明装置正常运行时，第五截止阀5、液体泵10、第十四截止阀14均处于关闭状态。只有当水底运输保温管路23出口出现结冰，导致流量计显示流量减小时，才会开通第五截止阀5、第十四截止阀14流路。
33.进一步，当水底运输保温管路23出口出现结冰现象时，启动液体泵10、缓慢打开第五截止阀5、第十四截止阀14，高温高压二氧化碳（275.5k，6300kpa（a））进入水底运输保温管路23出口附近，利用275.5k温度的液体二氧化碳融化结冰。当除冰完成后，关闭液体泵10，并缓慢关闭第五截止阀5第十四截止阀14。
34.发明一种二氧化碳安全存放技术及装置，将液体二氧化碳（（216.6k，500kpa（a））～（228k，800kpa（a）））加压到6300kpa（a）（219.8k），并用干冰（二氧化碳固体，194.7k）气化潜热做冷源，过冷高压液体二氧化碳（219.8k，6300kpa（a）），将高压液体二氧化碳与干冰的混合液浆输送入深度大于600的深水区域，依靠混合液浆与水的密度差自行沉入到深水底永久保存。本发明装置还可以利用高压液体二氧化碳（275.5k，6300kpa（a）））除去混合液浆入水口的结冰，解决因结冰导致的液体二氧化碳输送管道堵塞问题。
35.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。