本發(fā)明涉及對(duì)二氧化碳?jí)嚎s以便對(duì)其進(jìn)行運(yùn)輸和封存(儲(chǔ)存)的領(lǐng)域。在對(duì)抗全球變暖這一背景內(nèi)，需要巨大努力來(lái)減少釋放到大氣中的二氧化碳(co2)量。開(kāi)發(fā)co2捕獲和儲(chǔ)存設(shè)施是大幅減少來(lái)自污染最嚴(yán)重行業(yè)的排放并實(shí)現(xiàn)軟能源轉(zhuǎn)型的最有希望的方式之一。這些系統(tǒng)旨在捕獲和處理這些行業(yè)所排放的co2并將其封存在地下、在合適的地質(zhì)層中或人工儲(chǔ)器中。

背景技術(shù)：

1、用于儲(chǔ)存捕獲的二氧化碳的已知技術(shù)在于，對(duì)呈氣體形式的二氧化碳進(jìn)行壓縮、然后將其冷卻，以便將它轉(zhuǎn)化為液相或超臨界相來(lái)對(duì)其進(jìn)行運(yùn)輸和儲(chǔ)存。

2、專(zhuān)利申請(qǐng)wo-2011/101,296涉及一種通過(guò)將二氧化碳維持處于氣相來(lái)對(duì)其進(jìn)行壓縮的方法。氣體壓力在相繼的壓縮級(jí)中增加，直到超過(guò)臨界壓力。然后，流被冷卻到所期望的溫度以便進(jìn)行運(yùn)輸。

3、專(zhuān)利申請(qǐng)jp-2010/266,154涉及一種將處于氣態(tài)的二氧化碳?jí)嚎s到嚴(yán)格低于臨界壓力的壓力。然后，將二氧化碳冷卻到完全液態(tài)。隨后，在液態(tài)下對(duì)其進(jìn)行壓縮，直到達(dá)到臨界壓力。

4、對(duì)于這些方法，二氧化碳需要非常高的純度級(jí)別：雜質(zhì)一方面可能產(chǎn)生產(chǎn)量損失和/或單相壓縮系統(tǒng)(液體或氣體)的惡化，且另一方面可能修改流體的相變特性(特別是向超臨界狀態(tài)轉(zhuǎn)變的臨界點(diǎn))。

5、申請(qǐng)人提交的專(zhuān)利申請(qǐng)fr-2,891,609(us-2009/075,219)也是已知的，該專(zhuān)利申請(qǐng)包括一種用于使用多相泵進(jìn)行二氧化碳捕獲和壓縮的方法。

6、然而，在該方法中，向超臨界狀態(tài)的轉(zhuǎn)變發(fā)生在多相泵內(nèi)，這對(duì)于泵的操作和該方法來(lái)說(shuō)不是最佳的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種用于以改進(jìn)的能量效率對(duì)流體進(jìn)行壓縮的方法和系統(tǒng)，該流體包括二氧化碳并且很可能含有高含量雜質(zhì)(優(yōu)選地至少5％的雜質(zhì))，包括非凝結(jié)性氣體。

2、因此，本發(fā)明涉及一種用于對(duì)流體進(jìn)行壓縮的方法，該流體包括至少80％的二氧化碳，該方法包括至少以下步驟：

3、a)在一個(gè)或多個(gè)壓縮級(jí)中將流體壓縮到大于8巴且嚴(yán)格小于50巴的壓力，

4、b)將壓縮流體冷卻到在-50℃和15℃之間的溫度，流體壓力維持為大于8巴且嚴(yán)格小于50巴，以便部分地液化流體的二氧化碳，流體的氣體體積分?jǐn)?shù)的范圍為介于1％和99％之間，

5、c)實(shí)施將冷卻后的壓縮流體多相壓縮到嚴(yán)格低于流體的臨界壓力的壓力，多相壓縮是在一個(gè)或多個(gè)多相壓縮級(jí)中實(shí)施的，

6、d)優(yōu)選地冷卻來(lái)自多相壓縮的流體，以便至少完全液化流體的二氧化碳，

7、e)對(duì)流體進(jìn)行壓縮，使得流體壓力超過(guò)流體的臨界點(diǎn)，優(yōu)選地達(dá)到低于60℃的溫度。

8、有利地，在步驟a)中使用單個(gè)整體齒輪式壓縮機(jī)對(duì)流體進(jìn)行壓縮。

9、優(yōu)選地，在步驟a)中的至少兩個(gè)壓縮級(jí)之間，流體經(jīng)冷卻以便維持在10℃和100℃之間的溫度。

10、有利地，在步驟a)中的至少一個(gè)壓縮級(jí)之后對(duì)流體進(jìn)行冷卻之后，將處于液態(tài)的流體與處于氣態(tài)的流體分離。

11、根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)型，使用螺旋同軸型多相泵來(lái)實(shí)施多相壓縮。

12、優(yōu)選地，多相壓縮在若干多相壓縮級(jí)中實(shí)施，并且流體優(yōu)選地由冷卻器、優(yōu)選地水冷卻器在至少兩個(gè)多相壓縮級(jí)之間進(jìn)行冷卻。

13、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，流體是包括介于0％和20％之間的雜質(zhì)的二氧化碳。

14、根據(jù)本發(fā)明的變體，在冷卻來(lái)自多相壓縮級(jí)的流體的步驟d)之后，當(dāng)雜質(zhì)含有非凝結(jié)性氣體時(shí)，對(duì)流體進(jìn)行處理以將氣體體積分?jǐn)?shù)減小到低于5％的值，優(yōu)選地通過(guò)氣/液分離。

15、本發(fā)明還涉及一種用于運(yùn)輸和儲(chǔ)存流體的方法，該流體包括至少80％的二氧化碳，其中，根據(jù)如上文所描述的壓縮方法對(duì)流體進(jìn)行壓縮，然后將流體運(yùn)輸?shù)絻?chǔ)存點(diǎn)并將其儲(chǔ)存在儲(chǔ)存點(diǎn)的儲(chǔ)存儲(chǔ)器中。

16、本發(fā)明還涉及一種用于對(duì)流體進(jìn)行壓縮的系統(tǒng)，該流體包括至少80％的二氧化碳，該壓縮系統(tǒng)相繼地包括至少一個(gè)壓縮器件、用于部分地液化流體的第一冷卻器件、多相泵、用于完全液化流體的第二冷卻器件、以及超臨界泵，壓縮器件優(yōu)選地由單個(gè)整體齒輪式壓縮機(jī)組成，該系統(tǒng)適合實(shí)施如上文所描述的方法。

17、有利地，該系統(tǒng)包括若干壓縮器件，并且第三冷卻器件、可能地接著是氣/液分離器優(yōu)選地布置在壓縮器件之間。

18、優(yōu)選地，該系統(tǒng)包括優(yōu)選地定位在第二冷卻器件和超臨界泵之間的至少一個(gè)氣/液分離器件。

技術(shù)特征：

1.一種用于對(duì)流體進(jìn)行壓縮的方法，所述流體包括至少80％的二氧化碳，所述方法包括至少以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟a)中使用單個(gè)整體齒輪式壓縮機(jī)對(duì)所述流體進(jìn)行壓縮(comp)。

3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在步驟a)中的至少兩個(gè)壓縮級(jí)之間，所述流體經(jīng)冷卻以便維持在10℃和100℃之間的溫度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在步驟a)中的至少一個(gè)壓縮級(jí)之后對(duì)所述流體進(jìn)行冷卻之后，將處于液態(tài)的所述流體與處于氣態(tài)的所述流體分離。

5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，使用螺旋同軸型多相泵來(lái)實(shí)施多相壓縮(pp)。

6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，多相壓縮(pp)在若干多相壓縮級(jí)中實(shí)施，并且所述流體優(yōu)選地由冷卻器、優(yōu)選地水冷卻器在至少兩個(gè)多相壓縮級(jí)之間進(jìn)行冷卻。

7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述流體是包括介于0％和20％之間的雜質(zhì)的二氧化碳。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，在冷卻(ref2)來(lái)自多相壓縮(pp)的所述流體的步驟d)之后，當(dāng)所述雜質(zhì)含有非凝結(jié)性氣體時(shí)，對(duì)所述流體進(jìn)行處理以將所述氣體體積分?jǐn)?shù)減小到低于5％的值，優(yōu)選地通過(guò)氣/液分離。

9.一種用于運(yùn)輸和儲(chǔ)存流體的方法，所述流體包括至少80％的二氧化碳，其中，根據(jù)根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的壓縮方法對(duì)所述流體進(jìn)行壓縮，然后將所述流體運(yùn)輸?shù)絻?chǔ)存點(diǎn)并將其儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)存點(diǎn)的儲(chǔ)存儲(chǔ)器中。

10.一種用于對(duì)流體進(jìn)行壓縮的系統(tǒng)，所述流體包括至少80％的二氧化碳，所述壓縮系統(tǒng)相繼地包括至少一個(gè)壓縮器件(c1、c2、c3、c4)、用于部分地液化所述流體的第一冷卻器件(20)、多相泵(30)、用于完全液化所述流體的第二冷卻器件(40)、以及超臨界泵(60)，壓縮器件(c1、c2、c3、c4)優(yōu)選地由單個(gè)整體齒輪式壓縮機(jī)組成，所述系統(tǒng)適合實(shí)施根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓縮系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括若干壓縮器件(c1、c2、c3、c4)，并且第三冷卻器件(r1、r2、r3)、可能地接著是氣/液分離器優(yōu)選地布置在所述壓縮器件之間。

12.根據(jù)權(quán)利要求10或11中任一項(xiàng)所述的壓縮系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括優(yōu)選地定位在第二冷卻器件(40)和超臨界泵(60)之間的至少一個(gè)氣/液分離器件。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種二氧化碳?jí)嚎s方法，其包括至少以下步驟：a)將流體壓縮(Comp)到大于8巴且嚴(yán)格小于50巴的壓力(P1)，b)將壓縮流體冷卻(Ref1)到在?50℃和15℃之間的溫度(T1’)，以便部分地液化流體，流體的氣體體積分?jǐn)?shù)的范圍為介于1％和99％之間，c)實(shí)施將冷卻后的壓縮流體多相壓縮(PP)到嚴(yán)格低于流體的臨界壓力的壓力(P3)，d)優(yōu)選地冷卻(Ref2)來(lái)自多相壓縮(PP)的流體，以便至少完全液化二氧化碳，e)對(duì)流體進(jìn)行壓縮(PSP)，使得流體壓力(P4)超過(guò)流體的臨界點(diǎn)。本發(fā)明還涉及一種用于二氧化碳的運(yùn)輸和儲(chǔ)存方法以及一種壓縮系統(tǒng)。

技術(shù)研發(fā)人員：V·莫恩洛科茲
受保護(hù)的技術(shù)使用者：IFP 新能源公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28