El CO2 y el CO2 supercrítico (sCO2) se han utilizado en el sector durante décadas. No obstante, el CO2 producido durante un proceso de fabricación ya no puede emitirse a la atmósfera. Por tanto, se captura, almacena o utiliza cada vez más. En la especificación y dimensionado de las válvulas surgen retos adicionales.
Las válvulas axiales de Mokveld juegan su papel en las soluciones sostenibles de captura, utilización y almacenamiento del carbono, ya que son muy adecuadas para aplicaciones con CO2 y sCO2. Pueden ser válvulas contra sobrepresiones, válvulas de emisiones cero, válvulas de estrangulamiento axiales, válvulas de retención y, básicamente, toda la gama de productos Mokveld. Son ventajas inherentes el diseño de flujo axial que ofrece un caudal hidrodinámico y con baja pérdida de presión, la ausencia de cavidades y el uso de elastómeros resistentes a la descompresión explosiva.
Durante el proceso de captura y almacenamiento, es primordial la minimización de fugas, ya que el CO2 es un potente gas de efecto invernadero. El diseño de las válvulas de flujo axial de Mokveld en una sola pieza reduce las vías de fuga, reduciendo el Alcance 1 y el peso en comparación con otros diseños de válvulas. Los procesos de fabricación de Mokveld tienen un bajo consumo de energía, reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero Alcance 3 de nuestros clientes.
Mokveld ya suministraba las primeras válvulas para servicio de CO2 a finales de los 80. El suministro a nivel mundial a nuestros clientes comprendía las válvulas contra sobrepresiones de alta presión, válvulas de retención y válvulas de estrangulamiento de inyección. La experiencia obtenida en estos suministros se ha incorporado a los diseños actuales.
Los procesos de captura de carbono suelen extraer CO2 en la fase gaseosa. Este puede transportarse en la fase gaseosa para su uso. Por ejemplo, en Países Bajos el CO2 se usa para mejorar el crecimiento de las plantas en los invernaderos. No obstante, el CO2 se suele usar en la fase supercrítica (sCO2), donde hay distintas aplicaciones, como el desengrasado, aunque también como sustituto del vapor en la generación de energía.
En los proyectos de captura y almacenamiento de carbono, el CO2 se comprime hasta la fase líquida para el transporte por barco o hasta la fase supercrítica (sCO2) para la inyección en acuíferos o yacimientos de hidrocarburos agotados. Para estos últimos, puede ser para la recuperación mejorada de petróleo o su almacenamiento de por vida.
El estado supercrítico del CO2 se produce a baja presión y temperatura (73,8 bar y 31,3 °C). El sCO2 se comporta como un fluido comprimible, aunque con la densidad de un líquido. Cerca del punto crítico, conocido como la zona Widom, el fluido muestra grandes anomalías en su comportamiento, necesitando una evaluación de las condiciones a la salida de la válvula y esto se debe tener en cuenta durante el dimensionado y selección. Los cambios de fase y el efecto Joule-Thomson pueden dar lugar a un flujo multifásico, la formación de clatrato de CO2 (similar a la formación de hidratos en la producción de gas natural) e incluso la posibilidad de hielo seco, según las impurezas del gas.
Para dimensionar adecuadamente una válvula y seleccionar el valor de Cv y el tipo de carcasa correctos, es de vital importancia que se usen las propiedades del fluido correctas a la entrada y la salida de la válvula. Esto incluye los valores aguas arriba y aguas abajo de la temperatura, densidad, compresibilidad y factor k (cp/cv).
El concepto de flujo axial, donde el fluido entra en la tubería directamente después de salir de la carcasa, evitando turbulencias adicionales, es una buena solución.
Es necesario conocer el diagrama de fase y el comportamiento del fluido en condiciones supercríticas o densas para elegir la mejor válvula. Por ejemplo, los grandes cambios de densidad son la razón por la que es mejor evitar las válvulas con cavidades, donde puede quedar atrapado el fluido. Los cambios de presión en la cavidad pueden dar lugar a un cambio en la densidad del fluido y generar presiones excesivas en dicha cavidad.
El CO2 que contiene agua, incluso en muy baja concentración, puede producir la formación de ácido carbónico, que es corrosivo para el acero al carbono. Los materiales de acero inoxidable con un 13 % de Cr y un 4 % de Ni tienen una muy buena resistencia a la corrosión frente al CO2. Como se ha mencionado anteriormente, las temperaturas que pueden producirse deben tenerse en cuenta en la selección del material.
En las aplicaciones con sCO2 también se debe prestar atención a la selección del sellado. Como vimos anteriormente, el sCO2 tiene una capacidad desengrasante, lo que puede afectar, por ejemplo, al rendimiento de las juntas tóricas y cualquier sistema de sellado que necesite lubricación o inyección de grasa.
También hay un mayor riesgo de descompresión rápida del gas en los elastómeros debido a la solubilidad del sCO2.
Las válvulas de Mokveld han usado aceros inoxidables con un 13 % Cr y 4 % de Ni durante décadas, tanto en el cuerpo de la válvula como en los elementos internos. Nuestra tecnología de sellado se compone solo de materiales termoplásticos que garantizan una solución para la válvula de larga duración.
Los técnicos de Mokveld pueden ofrecer asistencia en una etapa preliminar del proyecto. Podemos ayudarle a seleccionar las válvulas adecuadas según su aplicación de (s)CO2, definiendo la configuración del proceso, así como el correcto dimensionado de la válvula y la selección del material. Todo ello para ayudarle a lograr la mejor válvula posible para su aplicación de captura (uso) y almacenamiento de carbono.
Si desea obtener más información sobre nuestras válvulas para sus proyectos de captura (uso) y almacenamiento de carbono, contacte con nosotros. Como expertos en sistemas de válvulas, podemos ofrecer al cliente servicios fiables y ayudarle a dimensionar y seleccionar la válvula, en la ingeniería de proceso, la selección del material y la elaboración del presupuesto.
Para preguntas relativas a nuestros equipos instalados, puede contactar con nuestro equipo de soporte del producto. Nuestro equipo de soporte del producto está disponible a su servicio para todas las consultas relativas a nuestros equipos instalados.
