يتم استخدام ثاني أكسيد الكربون (CO2) وثاني أكسيد الكربون فوق الحرج (sCO2) في الصناعة منذ عقود ومع ذلك، لم يعُد من الممكن إطلاق ثاني أكسيد الكربون الذي يتم إنتاجه خلال عمليات التصنيع في الغلاف الجوي. لذا يتم احتجازه وتخزينه أو استخدامه بشكل متزايد. كما تطرأ تحديات إضافية تتعلق بمواصفات الصمامات وتحديد حجمها.
تؤدي صمامات التدفق المحوري من Mokveld دورًا مهمًا في الحلول المستدامة لاحتجاز الكربون (استخدامه) وتخزينه، حيث إنها مناسبة للغاية للتطبيقات التي تشمل ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون فوق الحرج. قد تشمل هذه صمامات مضادة للاندفاع، وصمامات الانبعاثات الصفرية، وصمامات الخنق المحورية، وصمامات الفحص، وجميع منتجات Mokveld بشكل عام. يُعدّ تصميم التدفق المحوري الذي يوفر مسارًا انسيابيًا وفقدانًا منخفضًا للضغط، بالإضافة إلى عدم وجود تجاويف، واستخدام المطاطيات المقاومة للتفكك التفجيري من المزايا الجوهرية.
خلال عملية الاحتجاز والتخزين، يُعدّ تقليل التسربات إلى الحد الأدنى أمرًا بالغ الأهمية لأن غاز ثاني أكسيد الكربون يُعدّ من غازات الاحتباس الحراري القوية. يعمل التصميم ذو القطعة الواحدة لصمامات التدفق المحور من Mokveld على تقليل مسارات التسرب وتقليل انبعاثات "النطاق 1" والوزن مقارنةً بتصميمات الصمامات الأخرى. تتمتع عمليات التصنيع التابعة لشركة Mokveld بانخفاض في استهلاك الطاقة ما يقلل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من "النطاق 3" بالنسبة لعملائنا.
قامت Mokveld بتوريد أولى صمامات لخدمة ثاني أكسيد الكربون في أواخر الثمانينات. شملت الشحنات العالمية لعملائنا صمامات مضادة للاندفاع للضغط العالي، وصمامات الفحص، وصمامات الخنق للحقن. وتم دمج الخبرة المكتسبة من هذه الشحنات في التصميمات الحالية.
عادةً ما تقوم عمليات احتجاز الكربون باستخلاص ثاني أكسيد الكربون في الحالة الغازية. وقد يتم نقله في الحالة الغازية لاستخدامه، على سبيل المثال، يُستخدم غاز ثاني أكسيد الكربون في هولندا لتحسين نمو النباتات في الصوبات الزراعية. ومع ذلك، يُستخدم ثاني أكسيد الكربون عادةً فيكان سائلًا قابلًا للضغط الحالة فوق الحرجة (sCO2)، حيث تتنوع تطبيقاته، مثل إزالة الشحوم، وكذلك كبديل للبخار في توليد الطاقة.
في مشروعات احتجاز الكربون وتخزينه يتم ضغط ثاني أكسيد الكربون إلى سائل لنقله عبر السفن أو ضغطه إلى ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج للحقن في الخزانات الجوفية أو خزانات الهيدروكربونات (المستنفدة). بالنسبة للأخير، قد يكون هذا إما الاستخلاص المعزز للنفط (EOR) أو التخزين الدائم.
تحدث الحالة فوق الحرجة لثاني اكسيد الكربون عند ضغط ودرجة حرارة منخفضين (73.8 بار، 31.3 درجة مئوية). يعمل ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج كما لو كان سائل قابل للانضغاط، ولكن بكثافة سائل. بالقرب من النقطة الحرجة، المعروفة بمنطقة ويدوم "Widom"، يُظهر السائل انحرافات كبيرة في سلوكه، ما يستدعي تقييم حالات منفذ الصمام وأخذها في الاعتبار في أثناء تحديد حجم الصمام واختياره. قد تؤدي تغيرات الطور، تأثير جول-طومسون، إلى تدفق متعدد الأطوار، وتكوين مركب احتباسي لثاني أكسيد الكربون (وهو مشابه لتكوين الهيدرات في إنتاج الغاز الطبيعي)، وقد يتكون أيضًا الثلج الجاف حسب الشوائب الموجودة في الغاز.
لتحديد حجم الصمام بشكل دقيق واختيار قيمة معامل التدفق ونوع القفص المناسبين، من الأهمية القصوى استخدام خصائص السائل الصحيحة عند مدخل الصمام وكذلك عند مخرجه. يشمل ذلك قيم درجة الحرارة، والكثافة، والقابلية للانضغاط، ومعامل السعة الحرارية (عند الضغط /الحجم الثابت) في اتجاه التدفق قبل الصمام وبعده.
يُعدّ مفهوم التدفق المحوري حلًا جيدًا، إذ يدخل التدفق في مسار الأنابيب مباشرةً بعد الخروج من القفص وبذلك يتجنب الاضطرابات الزائدة.
يُعدّ فهم مخطط الأطوار وسلوك السوائل في ظل الظروف فوق الحرجة أو الكثافة العالية أمرًا ضروريًا لاختيار الصمام الأفضل. على سبيل المثال، التغيرات الكبيرة في الكثافة هي السبب في أن الصمامات التي تحتوي على تجاويف قد "تحتجز" السائل، ويُفضل تجنب استخدامها. كما قد تؤدي التغييرات في الضغط ودرجة الحرارة بداخل التجويف إلى تغيير كثافة السائل وتسبب ضغوطًا مفرطة في التجويف.
يمكن لثاني أكسيد الكربون المحتوي على ماء، حتى في التركيزات المنخفضة للغاية، أن يشكل حمض الكربونيك ويؤدي إلى تآكل الفولاذ الكربوني. تتمتع مواد الفولاذ المقاوم للصدأ التي تحتوي على 13% كروم و4% نيكل بمقاومة ممتازة للتآكل الناتج عن ثاني أكسيد الكربون. وكما ذكر أعلاه، قد تتطلب درجات الحرارة التي قد تحدث اهتمامًا خاصًا عند اختيار المواد.
قد تتطلب أيضًا تطبيقات ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج اهتمامًا خاصًا عند اختيار موانع التسريب. وكما هو مبين أعلاه، يتمتع ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج بالقدرة على إزالة الشحوم التي قد تؤثر على سبيل المثال على أداء الحلقة على شكل حرف "O" وأي نظام مانع تسريب يتطلب تزييتًا أو حقن الشحم.
هناك أيضًا خطر متزايد في تخفيف الضغط السريع للغاز في اللدائن المرنة بسبب قابلية الذوبان لثاني أكسيد الكربون فوق الحرج.
استخدمت صمامات Mokveld الفولاذ المقاوم للصدأ الذي يحتوي على 13% كروم و4% نيكل لعقود سواء في تصنيع هيكل الصمام أو الأجزاء الداخلية. تتألف تقنية منع التسريب لدينا فقط من اللدائن الحرارية لضمان توفير حل طويل الأمد للصمام.
يمكن لمهندسي Mokveld تقديم المساعدة في المرحلة الأولية للمشروع؛ إذ يمكننا مساعدتك في اختيار الصمامات المناسبة لتطبيقات ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج، وتحديد مخطط العملية، وتحديد الحجم الأمثل للصمامات، واختيار المواد المناسبة. كل ذلك لمساعدتك في الحصول على أفضل حل لصمامات تطبيقات احتجاز الكربون وتخزينه (CCS) أو احتجاز الكربون واستخدامه وتخزينه (CCUS).
إذا كنت بحاجة للحصول على المزيد من المعلومات عن حلول الصمامات المتعلقة بمشروعات احتجاز الكربون (استخدامه) وتخزينه الخاصة بك، فيُرجى التواصل معنا. بصفتنا خبراء في أنظمة الصمامات الهندسية، نحن قادرون على تقديم خدمات عملاء موثوقة، كما يمكننا دعمكم في تحديد حجم الصمامات واختيارها، وهندسة العمليات، واختيار المواد، وتقديم تقديرات الميزانية.
إذا كانت لديك أسئلة عن معداتنا التي تم تركيبها، فيمكنك التواصل مع فريق دعم المنتجات لدينا. يعمل فريق دعم المنتجات لدينا على خدمتك للرد على جميع استفساراتك المتعلقة بالقاعدة التي تم تركيبها.
