Le CO2 et le CO2 supercritique (CO2 sc) servent l’industrie depuis des décennies. Toutefois, le CO2 produit lors du processus de fabrication ne peut plus être rejeté dans l’atmosphère. De manière croissante, il est donc capté, stocké ou utilisé. Des défis supplémentaires à relever apparaissent quant aux caractéristiques et au dimensionnement des vannes.
Les vannes de régulation axiale Mokveld participent aux solutions de captage (utilisation) et stockage de carbone (C(U)SC), car elles conviennent parfaitement aux applications impliquant le CO2 et le CO2 sc. Citons les vannes de régulation anti-pompage, les vannes zéro émission, les vannes d’écoulement axial, les clapets anti-retour, essentiellement la gamme complète des produits Mokveld. La conception de régulation axiale du flux, qui permet un écoulement rationalisé et une faible perte de pression, l'absence de cavités et l'utilisation d'élastomères non sensibles à la décompression explosive présentent des avantages inhérents à ce type de produit.
Lors du processus de captage (utilisation) et de stockage, la limitation maximale des fuites est primordiale car le CO2 est un GES puissant. Comparé aux autres conceptions de vannes, la conception monobloc des vannes de régulation axiale Mokveld réduit les voies de fuite, permettant de réaliser des réductions du Domaine 1, et des réductions du poids. Les processus de fabrication de Mokveld consomment peu d’énergie, ce qui réduit les émissions de GES du Domaine 3 pour nos clients.
Mokveld a fourni les premières vannes destinées au traitement du CO2 à la fin des années 80. Les livraisons mondiales à nos clients recouvraient les vannes anti-pompage haute pression, les clapets anti-retour et les vannes d’étranglement par injection. L’expérience acquise grâce à ces livraisons a été intégrée aux conceptions actuelles.
Généralement, les processus de captage (utilisation) de carbone extraient le CO2 en phase gazeuse. Il peut être transporté en phase gazeuse pour être utilisé. Aux Pays-Bas, par exemple, le CO2 sert à améliorer la croissance des plantes dans les serres. Cependant, le CO2 est souvent utilisé en phase supercritique (CO2 sc), où les applications varient, par exemple, pour le dégraissage, mais aussi pour remplacer la vapeur dans la production d'électricité.
Pour les projets de captage (utilisation) et de stockage du carbone, le CO2 est comprimé en liquide pour être transporté par bateau ou comprimé en CO2 sc pour être injecté dans des nappes aquifères ou des réservoirs d'hydrocarbures (épuisés). Dans ce dernier cas, il peut s'agir d'une récupération assistée des hydrocarbures (RAH) ou d'un stockage à vie.
L'état supercritique du CO2 se produit à une pression et une température basses (73,8 bars, 31,3 °C). Le CO2 sc se comporte comme un fluide compressible, mais avec la densité d'un liquide. À proximité du point critique, connu sous le nom de delta de Widom, le fluide présente d'importantes anomalies de comportement, ce qui nécessite d'évaluer les conditions de sortie de la vanne et d'en tenir compte lors du dimensionnement et de la sélection de la vanne. Les changements de phase, l'effet Joule-Thomson, peuvent entraîner un écoulement multiphasique, la formation de clathrate de CO2 (similaire à la formation d'hydrates dans la production de gaz naturel) et peut-être même de la glace sèche en fonction des impuretés présentes dans le gaz.
Pour dimensionner correctement une vanne et sélectionner le bon Cv et le bon type de cage, il est extrêmement important d'utiliser les propriétés correctes du fluide à l'entrée et à la sortie de la vanne. Cela inclut les valeurs en amont et en aval pour la température, la densité, la compressibilité et le facteur k (cp/cv).
Le concept d'écoulement axial, dans lequel le flux entre dans la tuyauterie directement après être sorti de la cage, évitant ainsi les turbulences supplémentaires, est une bonne solution.
La compréhension du diagramme de phase et du comportement du fluide dans des conditions supercritiques ou denses est nécessaire pour sélectionner la meilleure vanne. Par exemple, les changements importants de densité sont la raison pour laquelle il est préférable d'éviter les vannes dotées de cavités, où le fluide peut être « piégé ». Les changements de pression ou de température à l'intérieur de la cavité peuvent entraîner une modification de la densité du fluide et conduire à des pressions excessives au sein de la cavité.
Le CO2 contenant de l'eau, même à très faible concentration, peut former de l'acide carbonique et il est corrosif pour l'acier au carbone. Les matériaux en acier inoxydable 13 % Cr 4 % Ni présentent une très bonne résistance à la corrosion par le CO2. Comme indiqué ci-dessus, les températures qui peuvent survenir nécessitent une attention particulière quant à la sélection des matériaux.
Les applications sur le CO2 sc requièrent également une attention particulière pour la sélection des joints. Comme indiqué ci-dessus, le CO2 sc possède des capacités de dégraissage susceptibles d’affecter, par exemple, les performances des joints toriques et de tout système d'étanchéité nécessitant une lubrification ou une injection de graisse.
Il existe également un risque accru de décompression rapide des gaz dans les élastomères en raison de la solubilité du CO2 sc.
Les vannes Mokveld utilisent l'acier inoxydable 13% Cr 4% Ni depuis des décennies, aussi bien pour le corps de la vanne que pour les pièces internes. Notre technologie d'étanchéité se compose uniquement de thermoplastiques, ce qui garantit la longévité de nos vannes.
Les ingénieurs Mokveld peuvent vous assister à l’étape initiale du projet. Nous pouvons vous aider à sélectionner les vannes adaptées à votre application CO2 (sc), à définir la configuration du processus, à dimensionner correctement les vannes et à sélectionner les matériaux. Tout cela pour vous aider à obtenir la meilleure solution de vanne possible destinée à votre application CSC ou CUSC.
Si vous souhaitez obtenir plus d’informations concernant nos solutions de vannes pour vos projets de captage (utilisation) et stockage de carbone, contactez-nous. En tant qu’experts en ingénierie de systèmes de vannes, nous offrons un service clientèle fiable ; nous pouvons vous aider à dimensionner et à sélectionner vos vannes, à assurer l‘ingénierie des processus, la sélection des matériaux, ainsi que la budgétisation.
Pour vos questions concernant nos équipements installés, contactez notre équipe d’assistance produits. Notre équipe d’assistance produits est disponible pour toutes vos questions à propos de nos produits de base installés.
