CAPTAREA TRANSPORTUL SI STOCAREA DIOXIDULUI DE
CARBONfaza gazoasa
MARIN ZAMFIRESCU
CONTINUT
INTRODUCERE CONDITII DE CURGERE IN CAZUL UNEI SINGURE FAZE COMPORTAREA IN INSTALATIA DE COMPRIMARE CONSIDERATII PRIVIND TRANSPORTUL PRIN CONDUCTE REZERVOARE DE STOCARE CONCLUZII
TINTELE EUROPENE PRIVIND STOCAREA CO2
2020 derularea proiectelor demonstrative
2030 – diminuarea emisiilor de CO2 cu 50%
2050 – diminuarea emisiilor de CO2 cu 80%
TaraTotal CO2 captat
(milioane tone / an)
2020 2030 2050
Norvegia 6 10 22
Marea Britanie 20,6 36 86
Danemarca 1,8 6 22
Olanda 4,6 22 49
Germania 5,3 73 379
Polonia 1,8 89 133
Cehia 0 32 80
Slovacia 0 5 17
Estonia 0 6 10
Lituania 0 1 3
Ungaria 0 9 25
Romania 0 36 72
Bulgaria 0 13 39
Franta 1,5 6 94
Belgia 0 10 66
Suedia 0 2 41
Finlanda 0 7 70
TOTAL 42 360 1209
DIOXIDUL DE CARBON
Gaz incolor inodor in conditii standard In concentratie mai mare de 5000ppm
devine periculos Peste 50000ppm (0,5% ) devine periculos
pentru viata oamenilor si animalelor Prezent in fotosinteza Folosit in industria alimentara In industria de petrol si chimie La stingerea incendiilor In industria farmaceutica
DIAGRAMA DE STARE A DIOXIDULUI DE CARBON (CO2)PRESIUNE - ENTALPIE
TRANSPORTUL SI STOCAREA CO2 – EXEMPLE DE PROCESE TEHNOLOGICE
CAPTAREA, LICHEFIEREA ,TRANSPORTUL PRIN INTERMEDIUL CONDUCTELOR IN FAZA LICHIDA SI INJECTIA PRIN SONDE IN ZACAMINTE (DEPLETATE)SUBTERANE
TRANSPORTUL CU AJUTORUL VASELOR SPECIALE SI INJECTIA IN SONDE OFF – SHORE IN FAZA LICHIDA
CAPTAREA SEPARAREA ,COMPRIMAREA ,TRANSPORTUL SI INJECTIA IN FAZA GAZOASA
COMBINATII TEHNOLOGICE ALE PROCESELOR DE MAI SUS DICTATE DE POTENTIALUL ECONOMIC
FLUXUL TEHNOLOGIC AL ÎNMAGAZINĂRII GAZELOR NATURALE ÎN ZĂCĂMINTE
SUBTERANE, RESPECTIV AL STOCĂRII CO2 ÎN FAZĂ GAZOASĂ
Instalație de măsură
Stație de comprimare
Instalație tehnologică
de câmp
Pr ∆PST
Conductă
transport(injecție)
∆PC
∆PIT
Sondă
∆PCER
Sursa de gaze
(Rezervor) Zăcământ de înmagazinare
∆PS
PfsSursa de CO2
Instalație de captare CO2
Stație de comprimare
Conductă
transport (injecție)
SondăStație reglare
Zăcământ de stocare (Rezervor)
CALDURA CO2 IN PROCESUL DE STOCARE
CALDURA CO2 EVITA PERICOLUL FORMARII A DOUA FAZE IN FLUX, PRECUM SI APARITIA DE TEMPERATURI JOASE IN REZERVORUL DE DEPOZITARE
SCENARII PRIVIND TRANSPORTUL CO 2 PRIN CONDUCTE
- O singura conducta folosind injectia in domeniul rece ( riscuri tehnice foarte mari neevaluate)
- O singura conducta echipata cu incalzitoare ( electrice sau cu gaze)- O singura conducta izolata termic unde co2 primeste caldura in
processul de comprimare cu incalzitoare numai la pornire (Solutie preferata)
- Doua conducte izolate termic(dual) a doua ca retur cu incalzitoare
DATE NECESARE PENTRU STABILIREA PROCESULUI DE COMPRIMARE A CO2
PRESIUNEA IN ASPIRATIA COMPRESOARELOR ( pa ) PRESIUNEA IN REFULAREA ACESTORA ( pr) DEBITUL CO2 COMPRIMAT ( Q co2) TEMPERATURA LA ASPIRATIE ( Ta ) COMPOZITIA GAZULUI CARACTERISTICILE CO2 IN CONDITIILE DE ASPIRATIE
Parametrii care conditioneaza procesul de injectie a co2
Presiunea in aspiratia compresoarelor este data de sistemul de captare si separare a CO2
Presiunea de refulare a compresoarelor este variabila si dictata de caderile de presiune din aval de statia de compresoare
pr = Pfs + ∆ps + ∆pcer + ∆psr + ∆pc
Unde : Pfs - presiunea de fund a sondei∆ps – caderea de presiune in tevile de injectie∆pcer – caderea de presiune in capul de eruptie∆psr – caderea de presiune in statia de reglare∆pc – caderea de presiune in conducta de transport
Obs. Daca pCER < pfs presiunea la refulare este conditionata numai de conducta de injectie si de p respectiv T necesare mentinerii fazei gazoase.
DIOXIDUL DE CARBON - PROPRIETATI
Masa molara : 44,011: Punct de fierbere : - 78,4 0C si p = 101,325 kPa ; Punct de solidificare : - 56,56 0C ; p = 101,325 kPa ; Punct triplu : - 56,56 0C si p = 518 kPa ( 5,18 bar) ; Presiune critica : 7377 kpa (abs) ; Temperatura critica : 304,13 K ; Volum critic/unit de masa : 0,00214 m3 /kg Densitatea in faza lichida : 816,33 la 101,325 kPa si 15 0C Densitatea in faza lichida : 0,05391 m3/kmol la p = 101,325 kPa si 15 0C ; Densitatea relativa in faza gazoasa :1,5197 (aer =1 )la p = 101,325 kPa si 15 0C ; Densitatea in faza gazoasa : 0,53727 m3 gaz / kg ;la p = 101,325 kPa si 15 0C ; Caldura specifica la presiunea constanta : 34 ,7 la – 25 0C ( kj/kmol 0C ) 38,212 la 50 0C ( kj/kmol 0C ) 42,095 la 150 0C ( kj/kmol 0C )
Legile comprimarii gazelor
Adiabatica pVk= C, (nu include schimbul de caldura cu exteriorul) Politropica pV n = C , include schimbul de caldura cu exteriorul)
Unde : p = presiunea ( Pascal )V = volum in (mc )k = exponent adiabaticn = exponent politropick = cp /cv raportul caldurilor specifice la presiune constanta
respectiv la volum constant ,p,V,k,n, variabile in raport cu T,p,V
CILINDRU COMPRESOR
DIAGRAMA LUCRULUI MECANIC IN CAZUL PISTONULUI CU DUBLU EFECT
14
Aspiratie
Refulare
Pa
Pr
Volum
Pvk=C
CARACTERISTICI ALE PROCESULUI DE COMPRIMARE
pVk= C ( Izentropic daca procesul este reversibil); r = pr/pa ; ratia de comprimare exprimata in unitati absolute de
presiune; rt = (pr/pa )1/s ratia pe treapta ,unde s reprezinta numarul treptelor de
comprimare ; s se stabileste in functie de temperatura de refulare Tr Tr = Ta ( r )(k-1)/k unde k = cp /cv raportul caldurilor specifice la presiune
constanta respectiv la volum constant , Tr stabileste numarul treptelor de comprimare. La gaze Tr este limitat
la cca 175 0C In cazul CO2 temperatura de refulare se stabileste de furnizorul
compresorului dat fiind interesul pentru o valoare cat mai mare Temperatura reala Tr ad = Ta + (Tr + Ta)/ηad
DISIPAREA CĂLDURII IN CAZUL UNUI COMPRESOR ALTERNATIV IN DOUA TREPTE
PENTRU GAZE NATURALE
Cămăşile cilindrilor prin circuitul de apă - 17%
Răcitor final - 42%
Radiaţie în atmosferă - 5% Schimbătorul de caldura intermediar - 36%
IN CAZUL COMPRIMARII CO2 cca 78 % din caldura se poate transmite fluxului de gaze prin eliminarea schimbatoarelor de caldura
CONDUCTA PENTRU TRANSPORTUL CO2
Conducta se poate dimensiona cunoscand :
- Presiunea de refulare la compresor (Pr )- Temperatura de refulare la plecarea din
statia de compresoare - Debitul CO2 ce urmeaza sa fie
transportat - Diagrama de stare a CO2
- Lungimea traseului- Conditiile de temperatura si presiune la
capul de eruptie
IMPURITATILE IN CO2 (APA ,H2,CH4, N2 )
MODIFICA PARAMETRII COMPRESORULUI PRIN SCHIMBAREA ECHILIBRULUI DE FAZE
AFECTEAZA INTEGRITATEA CONDUCTEI :- PRIN FORMAREA DE HIDRATI CU APA- BLOCAREA CU HIDRATI A CURGERII- DISTRUGEREA CONDUCTEI PRIN DIFUZIA HIDROGENULUI
IN STRUCTURA OTELULUI
CRESC GRADUL DE PERICULOZITATE . RISC
EXPERIENTA PRIVIND TRANSPORTUL CO2 PRIN CONDUCTE
RESTRICTIE MAJORA PRIVIND TRAVERSAREA ZONELOR POPULATE
MENTINEREA PURITATII CO2 IN SISTEMUL DE STOCARE
PROIECTAREA SISTEMULUI PENTRU CONDITIILE DE EXPLOATARE SUB CELE SUPERCRITICE
EVITAREA DEPRESURIZARILOR BRUSTE CARE POT FRACTURA CONDUCTA
CE TREBUIE REGLEMENTAT :
Norme de proiectare Norme de distanta fata de obiectiveCerinte pentru sistemul de siguranta .Echipament ESDV cu
izolarea unor portiuni de conducta si evacuarea la cos.Limitele operarii in sigurantaInterventia in cazuri de avariiIntretinerea Gestionarea accidentelor majoreManagementul sistemului
TIPURI DE DEPOZITE PENTRU STOCAREA CO2
ZACAMINTE EPUIZATE DE HIDROCARBURI- PREFERABIL ZACAMINTE DE GAZE EPUIZATE CU
DESTINDERE ELASTICAORIZONTURI ACVIFEREFORMATIUNI SALIFERE ( STRATURI GROASE SAU DOMURI)ALTE FORMATIUNI GEOLOGICE DE MARI, DIMENSIUNI CU
ETANSEITATE DOVEDITA
ETANSEITATEA REZERVOARELOR DE DEPOZITARE
VERIFICAREA SCURGERILOR IN TIMPUL PROCESULUI DE STOCARE
URMARIREA STOCULUI CEL PUTIN 30 ANI
Tipuri de rezervoare : cu destindere elastica A ; cu apa activa B;acvifer C
A B
C
CONCLUZII
ACTIVITATEA DE STOCARE A CO2 ESTE ASEMANATOARE CU DEPOZITAREA GAZELOR
STOCAREA CO2 IN FAZA GAZOSA ,FOLOSIND SISTEMUL PRIN COMPRIMARE PERMITE RECUPERAREA CALDURII DIN COMPRESOARE SI DEVINE PREFERABIL ALTOR PROCESE DE STOCARE.
APLICABILITATEA ORICARUI PROCES DE STOCARE A CO2 ESTE CONDITIONATA DE APARITIA : NORMELOR TEHNICE , STANDARDELOR , REGLEMENTARILOR TEHNICE ETC.
NECESAR : LEGISLATIE PENTRU INFRASTRUCTURA IN ACORD CU CEA EUROPEANAÎN DOMENIILE: - ECONOMIC- TEHNOLOGIC (CAPTARE, TRANSPORT, DEPOZITARE)- PERCEPTIE PUBLICĂ- INFRASTRUCTURĂ - ANGAJAMENTE INTERNATIONALE
STUDIUL TEHNICO ECONOMIC ESTE CEL CARE DECIDE ASUPRA PROCESULUI TEHNOLOGIC
MULTUMESC