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专利号: 2024101672048
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种利用关闭矿井封存和转化二氧化碳的方法,其特征在于,所述关闭矿井包括顶面具有高度落差的采空区(15),通过铺设液体循环管(8)覆盖其边界,在其较低侧设置液体注入管(6)和一氧化碳收集管(7),较高侧设置液体外流管(20)、气体注入管(19)和小分子收集管(21),且液体注入管(6)、液体外流管(20)的两端均分别联通地面(1)和液体循环管(8),气体注入管(19)、小分子收集管(21)和一氧化碳收集管(7)的两端均分别联通地面(1)和采空区(15);在采空区(15)底部设置催化装置(13),催化装置(13)与一氧化碳收集管(7)之间设有一氧化碳过滤膜(11),一氧化碳过滤膜(11)的边界嵌入液体循环管(8);将二氧化碳经气体注入管(19)通入采空区(15)内封存,同时质轻的小分子杂质气体经小分子收集管(21)分离收集,部分二氧化碳经催化装置(13)转化为一氧化碳,一氧化碳穿过一氧化碳过滤膜(11)被一氧化碳收集管(7)收集。

2.根据权利要求1所述的一种利用关闭矿井封存和转化二氧化碳的方法,其特征在于,所述关闭矿井所属地质构造自上而下包括地面(1)、含水地层(2)、隔水地层(4)、气化煤层(5)和岩石层(10),所述采空区(15)的底部位于气化煤层(5),顶部较高侧位于隔水地层(4),顶部较低侧位于气化煤层(5)。

3.根据权利要求1所述的一种利用关闭矿井封存和转化二氧化碳的方法,其特征在于,所述液体循环管(8)冷进热出,用于吸收热量、平衡气压。

4.根据权利要求1所述的一种利用关闭矿井封存和转化二氧化碳的方法,其特征在于,所述小分子收集管(21)不贯穿液体循环管(8),其位于采空区(15)的端口中嵌有小分子膜(17)。

5.根据权利要求1所述的一种利用关闭矿井封存和转化二氧化碳的方法,其特征在于,所述采空区(15)内设有用于吸附二氧化碳的吸附材料(14)。

6.根据权利要求1所述的一种利用关闭矿井封存和转化二氧化碳的方法,其特征在于,所述一氧化碳过滤膜(11)与一氧化碳收集管(7)之间设有第一多功能传感器(9),所述催化装置(13)与一氧化碳过滤膜(11)之间设有第二多功能传感器(12);所述液体循环管(8)上靠近采空区(15)顶部较低侧处设有第一温压传感器(16),所述采空区(15)顶部较高侧设有第二温压传感器(18)。

7.根据权利要求1所述的一种利用关闭矿井封存和转化二氧化碳的方法,其特征在于,所述气体注入管(19)位于采空区(15)的端口高于一氧化碳收集管(7)位于采空区(15)的端口,所述液体外流管(20)位于液体循环管(8)的端口高于液体注入管(6)位于液体循环管(8)的端口。

8.根据权利要求1所述的一种利用关闭矿井封存和转化二氧化碳的方法,其特征在于,所述催化装置(13)两两之间并行连接。

9.根据权利要求1所述的一种利用关闭矿井封存和转化二氧化碳的方法,其特征在于,所述催化装置(13)包括外壳(29)、盖板(35)和盖层(34),所述盖板(35)密封设于外壳(29)上方,盖板(35)上依次设有贯穿至盖层(34)中的二氧化碳注入管(23)、铂电极(25)、阴极(26)、阳极(27)和二氧化碳流出管(24);所述盖层(34)设于外壳(29)内,位于盖板(35)下方,盖层(34)内设有反应溶液(32)。

10.根据权利要求9所述的一种利用关闭矿井封存和转化二氧化碳的方法,其特征在于,所述二氧化碳注入管(23)和二氧化碳流出管(24)上均设有单向阀门(22);所述盖板(35)和盖层(34)的材质为铁氟龙;所述反应溶液(32)的底部设有搅拌器(31);所述阴极(26)和阳极(27)的底端分别连接有增强型阴极(33)和增强型阳极(30);所述盖板(35)上铂电极(25)、阴极(26)和阳极(27)贯穿的位置包覆有铁氟龙保护层(28);所述二氧化碳注入管(23)的出端口位于反应溶液(32)的底部,二氧化碳流出管(24)的入口端位于反应溶液(32)的顶部。