CO2 и сверхкритический CO2 (sCO2) используются в промышленности десятилетиями. Однако CO2, образующийся в процессе производства, больше не может выбрасываться в атмосферу. Поэтому его все больше и больше улавливают, хранят или используют. Для спецификации и размеров клапанов возникают дополнительные проблемы.
Клапаны осевого потока компании Mokveld играют свою роль в устойчивых решениях для CC(U)S, поскольку они отлично подходят для приложений с CO2 и sCO2. Это могут быть антипомпажные клапаны, клапаны с нулевым выбросом, осевые дроссельные клапаны, обратные клапаны - в основном полный спектр продукции Mokveld. Конструкция на основе осевого потока, обеспечивающая ламинарное течение с низкой потерей давления, отсутствие полостей и использование не чувствительных к взрывной декомпрессии эластомеров являются присущими им преимуществами.
В процессе улавливания и хранения первостепенное значение имеет минимизация утечек, поскольку CO2 является мощным парниковым газом. Цельная конструкция осевых клапанов Mokveld сокращает пути утечки, уменьшая сферу охвата 1 и вес по сравнению с другими конструкциями клапанов. Производственные процессы Mokveld требуют мало энергии, что снижает выбросы парникового газа со сферой охвата 3 для наших клиентов.
Компания Mokveld поставила первые клапаны для работы с CO2 в конце 80-х годов. Поставки нашим клиентам по всему миру включали противопомпажные клапаны высокого давления, обратные клапаны и инжекционные дроссельные клапаны. Опыт, полученный в ходе этих поставок, был использован в сегодняшних конструкциях.
Процессы улавливания углерода обычно извлекают CO2 в газообразной фазе. Он может транспортироваться в газообразной фазе для использования; например, в Нидерландах газ CO2 используется для улучшения роста растений в теплицах. Однако CO2 часто используется в сверхкритической фазе (sCO2), области применения которой бывают разными: например, обезжиривание, а также в качестве замены пара при производстве электроэнергии.
В проектах по улавливанию и хранению углерода CO2 сжимается до жидкого состояния для транспортировки судами или до sCO2 для закачки в водоносные горизонты или (истощенные) углеводородные пласты. В последнем случае это может быть увеличение нефтеотдачи пластов (УНП) или хранение в течение всего срока службы.
Сверхкритическое состояние CO2 возникает при низком давлении и температуре (73,8 бар, 31,3°C). sCO2 ведет себя как сжимаемый флюид, однако с плотностью жидкости. Вблизи критической точки, известной как область Уидома, этот флюид демонстрирует большие аномалии поведения, что требует оценки и учета условий на выходе клапана при выборе клапана и его размера. Фазовые изменения, эффект Джоуля-Томсона могут привести к многофазному потоку, образованию клатрата CO2 (аналогично образованию гидрата при добыче природного газа) и, возможно, даже сухого льда в зависимости от примесей в газе.
Для правильного выбора размера клапана и Cv и типа клетки крайне важно использовать правильные свойства флюида на входе и выходе клапана. Это значения температуры, плотности, сжимаемости и k-фактора (cp/cv) на входе и выходе клапана.
Хорошим решением является концепция осевого потока, при которой поток поступает в трубопровод сразу после выхода из клетки, что позволяет избежать дополнительных турбулентностей.
Для выбора наилучшего клапана требуется понимание фазовой диаграммы и поведения флюида в сверхкритических или плотных состояниях. Например, из-за огромных изменений плотности клапанов с полостями, где флюид может «захватываться», лучше избегать. Изменения давления или температуры внутри полости могут привести к изменению плотности флюида, и вызвать избыточное давление в полости.
CO2, содержащий воду, даже в очень низких концентрациях, может образовывать угольную кислоту и вызывать коррозию углеродистой стали. Материалы из нержавеющей стали 13% Cr 4% Ni обладают очень хорошей коррозионной стойкостью к CO2. Как указано выше, температуры, которые могут возникнуть, требуют внимания при выборе материала.
При выборе уплотнений также требуют внимания области применения sCO2. Как указано выше, sCO2 обладает обезжиривающими свойствами, которые могут повлиять, например, на эксплуатационные показатели кольцевых уплотнений и любой системы уплотнений, требующей консистентной смазки и впрыска.
Также существует повышенный риск быстрой декомпрессии газа в эластомерах из-за растворимости sCO2.
В клапанах Mokveld десятилетиями использовалась нержавеющая сталь 13% Cr 4% Ni как для корпуса, так и для внутренних деталей. Наша технология уплотнения состоит только из термопластиков, что обеспечивает долговечность клапанного решения.
Инженеры Mokveld могут оказать помощь на ранней стадии проекта. Мы можем помочь вам выбрать подходящие клапаны для вашей области применения (s)CO2, определить конфигурацию технологического процесса, правильный размер клапана и материал. Все, чтобы помочь вам достичь наилучшего возможного решения по клапанам для вашей области применения CCS или CCUS.
Если вы хотите получить больше информации о наших решениях в области клапанов для ваших проектов по улавливанию (использованию) и хранению углерода, свяжитесь с нами. Как эксперты в области инженерных клапанных систем мы способны предоставлять клиентам надежные услуги и оказывать вам поддержку в вопросах выбора и клапанов и их размеров, технологического проектирования, выбора материалов и бюджетного ценообразования.
По вопросам, касающимся установленного нами оборудования, вы можете обратиться в нашу службу поддержки продуктов. Наша служба поддержки продуктов к вашим услугам по всем вопросам, касающимся нашей установленной базы.
