一种有机固体废料制备地下封存含碳液体的方法及系统

1.本发明属于有机固体废料碳封存相关技术领域，更具体地，涉及一种有机固体废料制备地下封存含碳液体的方法及系统。


背景技术：

2.有机固体废料作为重要碳源之一，将其直接弃置不仅会造成一定程度的环境污染，有机固体废料在空气中的缓慢氧化还会产生大量的碳排放。例如，以农林废弃物为例，每年产生约10亿吨农林废弃物，直接就地焚烧或弃置会造成大约16.5亿吨碳排放，约占总碳排放量的10～15％，但目前仍尚无成熟的碳减排方法，碳减排潜力巨大。此外，针对城市垃圾和工业污泥等有机固体废料的碳减排方法虽然相对成熟，但主要以填埋为主，填埋过程输运成本高，对环境场地使用成本高。
3.将有机固体废料液化转化为含碳液体具有碳含量密度高、易储存和运输等优势，便于进一步进行地质封存，实现大规模碳减排。基于此，本发明提出了一种利用有机固体废料制备利于地下封存的含碳液体方法及系统。


技术实现要素：

4.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种有机固体废料制备地下封存含碳液体的方法及系统，解决有机固体废料在地质环境中进行碳封存的问题。
5.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种有机固体废料制备地下封存含碳液体的方法，该方法包括下列步骤：
6.s1将有机固体废料进行检测并按照检测的结果进行分类，以此获得多种不同类别的有机固体废料；对不同类别的有机固体废料分别采用不同的液化方法和参数进行液化转化，以此获得不同的含碳液体；
7.s2获取预封存地点的地质参数，将所述含碳液体在所述地质参数下进行固化，记录固化时间，将该固化时间与预设时间阈值进行比较，当小于预设时间阈值时，保存该固化时间对应的液化方法和参数，当大于所述预设时间阈值时，调整所述液化方法和参数，直至固化时间小于所述预设时间阈值；
8.s3更新有机固体废料或地质参数，返回步骤s1，直至形成不同类别的有机固体废料在不同地质参数下的液化方法和参数与固化时间一一对应的数据库；
9.s4对于待处理的有机固体废料，利用步骤s1中的方法进行分类获得不同类别的有机固体废料后，对于该不同类别的有机固体废料，根据实际的地质参数和固化时间在所述数据库中进行匹配，以此获得相应的液化方法和参数，按照该液化方法和参数对有机固体废料进行碳封存，以此获得满足地质参数和固化时间要求的含碳液体。
10.进一步优选地，在步骤s1中，所述有机固体废料包括但不限于农林废弃物、工业有机废弃物、食品生产废弃物、生活垃圾等一种或多种的组合。
11.进一步优选地，在步骤s1中，所述检测按照下列方法进行：两步硫酸水解测定生物
质三组分含量法、密度测定法、工业分析、元素分析、拉曼光谱、红外光谱等一种或多种的组合。
12.进一步优选地，在步骤s1中，所述分类按照物化特性进行分类，所述物化特性为黏度、密度、元素组成、碳骨架结构和活性官能团组成。
13.进一步优选地，在步骤s1中，所述液化方法为热溶、萃取、热解液化或水热液化。
14.进一步优选地，在步骤s1中，所述液化的参数为温度、压力、升温速率、萃取剂和催化剂中的一种或多种。
15.进一步优选地，在步骤s2中，所述地质参数为矿物组成、温度和压力中的一种或多种。
16.按照本发明的另一个方面，提供了一种上述所述的一种有机固体废料制备地下封存含碳液体的方法应用的系统，该系统包括：检测分类模块、液化转化模块、实验测试模块，数据存储和检索匹配模块，其中：
17.所述检测分类模块用于将有机固体废料进行检测，按照物化特性进行分类；
18.所述液化转化模块用于将有机固体废料转化为含碳液体；
19.所述实验测试模块用于将得到的含碳液体进行实验测试，判断含碳液体是否满足预设固化条件；
20.所述数据存储用于存储不同地质参数下、不同类别有机固体废料的液化方法和参数数据；
21.所述检索匹配模块用于在给定有机固体废料信息后快速检索匹配，快速获取针对不同地质条件下的利于封存的含碳液体液化方法及参数。
22.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具备下列有益效果：
23.1.本发明方法通过将有机固体废料进行预检测分类，可以获得性质较为一致且相对稳定的含碳液体，可以有效避免因为有机固体废料来源不一导致获得的含碳液体在后续通过管道封存至地下时管道内结焦堵塞，造成事故；
24.2.本发明方法以含碳液体在地质条件下的完全固化时间为指标，综合考虑封存地质特性、有机固体废料原料特性和液化转化方法等多因素耦合，采用实验室小规模实验模拟真实地质封存环境不断迭代，能以最大限度的低成本获得符合存地质特性和有机固体废料原料特性的含碳液体液化转化方法；
25.3.本发明系统所形成的数据库不仅可以快速给出给定的有机固体废料液化转化为含碳液体的方法及参数，还可以进一步利用大数据分析给出我国不同城市地域有机固体废料的种类和可适配的液化转化方法，具备大数据挖掘的潜力。
附图说明
26.图1是按照本发明的优选实施例所构建的有机固体废料地下封存含碳液体的方法。
具体实施方式
27.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
28.一种有机固体废料制备地下封存含碳液体的方法，该方法包括下列步骤：
29.s1将待处理的有机固体废料进行检测，按照物化特性进行分类，获得不同类别的有机固体废料；
30.s2将s1获得的有机固体废料采用预设的液化方法及参数进行液化转化，获得含碳液体；
31.s3获取预封存地点的地质参数，将s2获得的含碳液体进行在该参数下进行固化实验，记录含碳液体完全固化所需的时间，与预设值进行对比；
32.s4若含碳液体在s3中完全固化所需时间小于等于预设值，将预封存地点的地质参数，该含碳液体的液化方法及参数录入数据库，若含碳液体在s3中完全固化所需时间大于预设值，调整液化方法或参数，重复s2和s3，直至实验测试合格，将预封存地点的地质参数，该含碳液体的液化方法及参数录入数据库；
33.s5重复s2、s3、s4，构建匹配不同地质参数下、不同类别有机固体废料的液化方法和参数数据库；
34.s6针对待处理的某有机固体废料，采用s1中的检测方法进行检测分类后与s5中的数据库进行匹配检索，获取针对不同地质条件下的液化方法及参数，从而制备利于地下封存的含碳液体。
35.进一步地，在s1中，所述有机固体废料包括但不限于农林废弃物、工业有机废弃物、食品生产废弃物、生活垃圾等一种或多种的组合；
36.进一步地，在s1中，所述检测方法包括但不限于两步硫酸水解测定生物质三组分含量法、密度测定法、工业分析、元素分析、拉曼光谱、红外光谱等一种或多种的组合；
37.进一步地，在s1中，所述物化特性包括但不限于黏度、密度、元素组成、碳骨架结构、活性官能团组成等；
38.进一步地，在s2中，所述液化方法包括但不限于热溶、萃取、热解液化、水热液化等；
39.进一步地，在s2中，所述参数类别包括但不限于温度、压力、升温速率、萃取剂、催化剂等；
40.进一步地，在s3中，所述地质参数包括但不限于矿物组成、温度、压力等；
41.进一步地，在s3中，所述预设值为0.5～12h；
42.下面将结合具体的实施例进一步说明本发明。
43.实施例
44.s1.将某农林废物弃物有机固体废料利用两步硫酸水解测定生物质三组分含量法获得其纤维素、半纤维素、木质素三组分含量组成分别为35.18％、25.37％、19.74％。首先采用500℃，慢升温速率(0.5～5℃/s)进行热解液化，冷凝后获得含碳液体，取地下1km处地质温度60℃，压力10mpa为含碳液体固化实验测试条件，测得2h后完全固化，大于设计的固化时间0.5h，进一步调整改变液化参数至550℃，快升温速率(＞200℃/s)进行热解液化，冷凝后获得含碳液体继续在温度60℃、压力10mpa条件下固化测试，0.5h后完全固化，小于等
于设计的固化时间0.5h，符合要求，将该样品的三组分含量、热解方法及参数，封存地质条件、完全固化时间的等参数录入数据库，以备检索。
45.s2.将某工业造纸污泥有机固体废料利用工业分析测定其物料组成为：挥发分50.6％、固定碳7.2％、水分5％、灰分37.2％。首先采用400℃，中等升温速率(20～50℃/s)进行热解液化，冷凝后获得含碳液体，取地下600km处地质温度48℃，压力6mpa为含碳液体固化实验测试条件，测得10h后完全固化，小于等于设计的固化时间12h，符合要求，将该样品的工业分析结果、热解方法及参数，封存地质条件、完全固化时间的等参数录入数据库，以备检索。
46.s3.将待封存的某农林废弃物有机固体废料利用两步硫酸水解测定生物质三组分含量法获得其纤维素、半纤维素、木质素三组分含量组成分别为32.12％、27.56％、21.08％。与数据库中数据进行检索匹配，检索得到其与实施例中1的农林废弃物三组成含量差异不超过10％，因此在地下1km处，地质条件为温度60℃、压力10mpa下，采用热解液化方法，550℃，快升温速率(＞200℃/s)的参数可以获得利于封存的含碳液体。
47.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种有机固体废料制备地下封存含碳液体的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：s1将有机固体废料进行检测并按照检测的结果进行分类，以此获得多种不同类别的有机固体废料；对不同类别的有机固体废料分别采用不同的液化方法和参数进行液化转化，以此获得不同的含碳液体；s2获取预封存地点的地质参数，将所述含碳液体在所述地质参数下进行固化，记录固化时间，将该固化时间与预设时间阈值进行比较，当小于预设时间阈值时，保存该固化时间对应的液化方法和参数，当大于所述预设时间阈值时，调整所述液化方法和参数，直至固化时间小于所述预设时间阈值；s3更新有机固体废料或地质参数，返回步骤s1，直至形成不同类别的有机固体废料在不同地质参数下的液化方法和参数与固化时间一一对应的数据库；s4对于待处理的有机固体废料，利用步骤s1中的方法进行分类获得不同类别的有机固体废料后，对于该不同类别的有机固体废料，根据实际的地质参数和固化时间在所述数据库中进行匹配，以此获得相应的液化方法和参数，按照该液化方法和参数对有机固体废料进行碳封存，以此获得满足地质参数和固化时间要求的含碳液体。2.如权利要求1所述的一种有机固体废料制备地下封存含碳液体的方法，其特征在于，在步骤s1中，所述有机固体废料包括但不限于农林废弃物、工业有机废弃物、食品生产废弃物、生活垃圾等一种或多种的组合。3.如权利要求1所述的一种有机固体废料制备地下封存含碳液体的方法，其特征在于，在步骤s1中，所述检测按照下列方法进行：两步硫酸水解测定生物质三组分含量法、密度测定法、工业分析、元素分析、拉曼光谱、红外光谱等一种或多种的组合。4.如权利要求3所述的一种有机固体废料制备地下封存含碳液体的方法，其特征在于，在步骤s1中，所述分类按照物化特性进行分类，所述物化特性为黏度、密度、元素组成、碳骨架结构和活性官能团组成。5.如权利要求2或3所述的一种有机固体废料制备地下封存含碳液体的方法，其特征在于，在步骤s1中，所述液化方法为热溶、萃取、热解液化或水热液化。6.如权利要求5所述的一种有机固体废料制备地下封存含碳液体的方法，其特征在于，在步骤s1中，所述液化的参数为温度、压力、升温速率、萃取剂和催化剂中的一种或多种。7.如权利要求6所述的一种有机固体废料制备地下封存含碳液体的方法，其特征在于，在步骤s2中，所述地质参数为矿物组成、温度和压力中的一种或多种。8.一种权利要求1-7任一项所述的一种有机固体废料制备地下封存含碳液体的方法应用的系统，其特征在于，该系统包括：检测分类模块、液化转化模块、实验测试模块，数据存储和检索匹配模块，其中：所述检测分类模块用于将有机固体废料进行检测，按照物化特性进行分类；所述液化转化模块用于将有机固体废料转化为含碳液体；所述实验测试模块用于将得到的含碳液体进行实验测试，判断含碳液体是否满足预设固化条件；所述数据存储用于存储不同地质参数下、不同类别有机固体废料的液化方法和参数数据；
所述检索匹配模块用于在给定有机固体废料信息后快速检索匹配，快速获取针对不同地质条件下的利于封存的含碳液体液化方法及参数。

技术总结
本发明属于有机固体废料碳封存相关技术领域，并公开了一种有机固体废料制备地下封存含碳液体的方法及系统。该方法包括：S1将有机固体废料检测分类，对有机固体废料进行液化转化获得含碳液体；S2将含碳液体在地质参数下进行固化，将固化时间与预设时间阈值进行比较，当大于预设时间阈值时，调整液化方法和参数，直至固化时间小于预设时间阈值；S3构建有机固体废料在不同地质参数下的液化方法和参数与固化时间一一对应的数据库；S4对于待处理的有机固体废料，根据实际地质参数和固化时间在数据库中匹配获得液化方法和参数，按照液化方法和参数进行碳封存。通过本发明，解决有机固体废料液化封存中封存的液化方法和液化参数难以确定的问题。以确定的问题。以确定的问题。


技术研发人员：汪一 汪雪棚 熊依旻 邓伟 申启慧 向军 胡松 苏胜 胡勋 李佳硕 江龙 徐俊 许凯
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/7/7