O CO₂ e o CO₂ supercrítico (sCO₂) têm sido utilizados na indústria há décadas. Entretanto, o CO₂ produzido durante um processo de fabricação não pode mais ser emitido na atmosfera. Portanto, o gás é capturado, armazenado ou utilizado cada vez mais. Para especificação e dimensionamento das válvulas, surgem desafios adicionais.
As válvulas de fluxo axiais da Mokveld desempenham um papel importante nas soluções sustentáveis para CC(U)S, uma vez que são altamente adequadas para aplicações com CO₂ e sCO₂. Podem ser válvulas antissurto, válvulas de alívio de sobrepressão, válvulas de emissão zero, válvulas de estrangulamento axiais, válvulas de retenção, basicamente o escopo completo de produtos da Mokveld. O projeto de fluxo axial tem as vantagens inerentes de gerar uma trajetória de fluxo agilizada e com baixa perda de pressão, evitando cavidades, e o uso de elastômeros insensíveis para descompressão explosiva.
Durante o processo de captura e armazenamento, a minimização de vazamentos é de suma importância, uma vez que o CO₂ é um poderoso GEE. O projeto das válvulas de fluxo axiais inteiriças da Mokveld reduz os percursos de vazamento, reduzindo o Escopo 1 e o peso em comparação a outros projetos de válvulas. Os processos de fabricação da Mokveld têm baixo consumo de energia, reduzindo as emissões de GEE do Escopo 3 de seus clientes.
O Mokveld forneceu as primeiras válvulas para serviços com CO₂ no final dos anos 80. Em todo o mundo, a empresa fornece a seus clientes válvulas antissurto de alta pressão, válvulas de retenção e válvulas de estrangulamento por injeção. A experiência obtida com esses fornecimentos foi incorporada aos projetos atuais.
Os processos de captura de carbono geralmente extraem CO₂ durante a fase gasosa. Ele pode ser transportado na fase gasosa para utilização. Na Holanda, por exemplo, o gás CO₂ é utilizado para melhorar o crescimento de plantas em estufas. Entretanto, o CO₂ é comumente utilizado na fase supercrítica (sCO₂), em que as aplicações variam, p. ex., como desengraxante, mas também como substituição ao vapor para geração de energia.
Em projetos de captura e armazenamento de carbono, o CO₂ é comprimido à forma líquida, para ser transportado em navios, ou à forma de sCO₂, para injeção em aquíferos ou reservatórios de hidrocarbonetos (esgotados). Neste último caso, pode ser utilizado para recuperação avançada de petróleo (EOR) ou armazenamento vitalício.
O estado supercrítico do CO₂ ocorre a uma pressão baixa (73,8 bar) e a uma temperatura baixa (31,3 °C). O sCO₂ se comporta como um fluido compactável, porém, com a densidade de um líquido. Ao se aproximar do ponto crítico, conhecido como linha de Widom, o fluido apresenta fortes anomalias no seu comportamento, que exigem que as conduções de descarga das válvulas sejam avaliadas e levadas em conta no dimensionamento e na escolha das válvulas. Mudanças de fase, com efeito Joule-Thomson, podem resultar em um fluxo polifásico, na formação de clatratos de CO₂ (semelhante à formação de hidratos na produção de gás natural) e possivelmente até de gelo seco, conforme as impurezas no gás.
Para dimensionar corretamente uma válvula e escolher o Cv e o tipo de gaiola mais adequados, é de máxima importância que as propriedades corretas do fluido no ponto de admissão, bem como no ponto de descarga da válvula, sejam consideradas. Incluem-se aqui valores a montante e a jusante para temperatura, densidade, compressibilidade e fator k (cp/cv).
O conceito de fluxo axial, considerando o fluxo na admissão da tubulação imediatamente após a descarga da gaiola e evitando assim turbulência adicional é uma solução adequada.
É necessário compreender o diagrama de fases e o comportamento do fluido sob condições supercríticas ou densas, para escolher as válvulas corretamente. Por exemplo, as fortes mudanças na densidade são o motivo pelo qual as válvulas com cavidades, em que o fluido pode ser 'retido', devem ser evitadas. Mudanças na pressão ou na temperatura na região da cavidade podem resultar em alterações na densidade do fluido e gerar pressões em excesso na cavidade.
Quando o CO₂ contém água, mesmo em concentrações muito baixas, pode se formar ácido carbônico, que é um corrosivo do aço-carbono. Materiais à base de aço inoxidável com 13% de Cr e 4% de Ni são muito mais resistentes à corrosão causada por CO₂. Conforme indicado acima, as temperaturas que podem ocorrer exigem atenção em relação à escolha do material.
Aplicações com sCO₂ também exigem atenção quanto à definição das vedações. Conforme indicado acima, o sCO₂ pode agir como um desengraxante, o que pode afetar, por exemplo, o desempenho de anéis de vedação e de qualquer sistema de vedação que requeira lubrificação/injeção de graxa.
Também existe um risco acentuado de rápida descompressão do gás em elastômeros, devido à solubilidade do sCO₂.
As válvulas Mokveld vêm utilizando aço inoxidável com 13% de Cr e 4% de Ni há décadas, tanto no corpo das válvulas como nas peças internas. A tecnologia de vedação da empresa consiste no uso de termoplásticos apenas, assegurando uma solução de longa duração para as válvulas.
Os engenheiros da Mokveld podem prestar assistência nas etapas iniciais do projeto. Podemos ajudar você a escolher as válvulas mais adequada para a sua aplicação com (s)CO₂, que definirão o layout do processo, o dimensionamento correto das válvulas e a definições dos materiais utilizados. Tudo isto pode ajudar você a formular a melhor solução possível em termos de válvulas, para a sua aplicação com CCS ou CCUS.
Se você quiser obter mais informações sobre nossas soluções de válvulas para captura (utilização) e armazenamento de carbono, fale conosco. Como especialista em sistemas de engenharia de válvulas, a Mokveld presta serviços confiáveis de atendimento ao cliente e pode oferecer o suporte de que você precisa para o dimensionamento e a escolha das válvulas, a engenharia do processo, a seleção de materiais e orçamentos.
Se tiver dúvidas em relação aos equipamentos instalados, entre em contato com a equipe de suporte para produtos da Mokveld. A equipe de suporte para produtos da Mokveld estará ao seu dispor para esclarecer qualquer dúvida relativa à base instalada da Mokveld.
