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