Conosciuta per le soluzioni di misura personalizzate, WIKA ha recentemente collaborato con un appaltatore EPC per fornire una soluzione specifica di diaframmi calibrati da installare in un importante impianto americano per la cattura e l’utilizzo dell’anidride carbonica.

Anche se i consumatori e le imprese mondiali adottano sempre più spesso le energie rinnovabili, le principali fonti di combustibili e materie prime rimangono il petrolio e il gas naturale, e continueranno ad esserlo anche nel prossimo futuro.

Polimeri per le materie plastiche e i tessuti, i fertilizzanti, l’idrogeno come carburante per i trasporti e nei processi chimici: la maggior parte di questi importanti composti ha origine dai combustibili fossili. Inoltre, i giacimenti di gas naturale sono la fonte dell’elio utilizzato nelle applicazioni aerospaziali, nelle apparecchiature igienico-sanitarie ad alta tecnologia e nella produzione di semiconduttori.

Da qui a quando gli idrocarburi non verranno più estratti dal suolo, la cattura del carbonio è una delle tecnologie più efficaci ed efficienti per ridurre le emissioni di gas serra, raggiungere lo zero netto e persino diventare carbon negative durante questo periodo di transizione.

Che cos’è la cattura del carbonio e come funziona?

La cattura del carbonio è il processo industriale di isolamento e intrappolamento dell’anidride carbonica prima e/o dopo la combustione dei combustibili fossili. La CO2 catturata viene raccolta e poi stoccata a lungo termine (sequestrata) o utilizzata in un’altra applicazione. Ecco perché la cattura del carbonio (CC) è spesso definita come cattura e stoccaggio del carbonio (CCUS).

Si noti che la cattura del carbonio non consiste nel rimuovere l’anidride carbonica dall’atmosfera. Questo processo è chiamato cattura diretta dell’aria, una tecnologia che utilizza sorbenti per filtrare la CO2 dall’aria.

Tecnologie per la cattura, l’utilizzo e lo stoccaggio del carbonio

Esistono diversi processi efficaci per la cattura dell’anidride carbonica. Le tecnologie sono generalmente classificate come chimiche, fisiche (membrane), criogeniche o biologiche (vegetazione).

Schema unità amminica

Fig. 1: Schema semplificato di un’unità amminica

Un buon esempio di processo chimico è l’unità di ammina, per la cattura del carbonio prima o dopo la combustione. Queste apparecchiature – presenti nelle raffinerie, negli impianti di fertilizzazione, negli impianti di gas naturale liquefatto (LNG), ecc. – sono composte da due colonne interconnesse (figura 1). Nella colonna del contattore, il solvente amminico entra in contatto con il gas di processo e assorbe la CO2 e i composti di zolfo. La soluzione di ammina, ora satura di gas acidi (ammina ricca), entra nella colonna stripper, dove il vapore rimuove i composti indesiderati in modo che l’ammina rigenerata (ammina magra) possa essere rimandata nella colonna del contattore per essere riutilizzata. Nel frattempo, i gas acidi vengono inviati ad altre unità per un’ulteriore separazione e raffinazione.

Le ammine sono utilizzate anche nella cattura del carbonio post-combustione, per rimuovere la CO2 e altri composti dai gas di combustione.

Una tecnologia più recente per rimuovere l’anidride carbonica è il congelamento, disponibile sia in fase di pre-combustione che di post-combustione/post-produzione.

  • Il Controlled Freeze Zone™ (CFZ) è un processo di distillazione in un’unica fase in cui un refrigerante raffredda il gas di processo sporco a circa -46 °C (-50 °F), quindi utilizza il congelamento e lo scongelamento controllato per separare i gas acidi (CO2 e H2S) dal metano.
  • Anche la cattura criogenica della CO2 utilizza basse temperature e alte pressioni, prima essiccando e poi raffreddando i gas di scarico in modo che la CO2 si solidifichi/liquefaccia e si separi. Vengono inoltre eliminate tossine come il mercurio e i composti dello zolfo. Ciò che rimane è un gas leggero, composto principalmente da azoto (N2), che viene emesso attraverso la ciminiera.
Sequestro della C02

Fig. 2: Sequestro della CO2 

Cosa succede dopo la cattura del carbonio

Dopo aver rimosso la CO2 dal processo sporco o dai gas di scarico, viene compressa e quindi sequestrata (immagazzinata) o utilizzata.

Il sequestro consiste nell’iniettare CO2 liquefatta in profondità nel sottosuolo. Nel sequestro geologico, il carbonio entra in formazioni rocciose porose attraverso pozzi di iniezione dedicati e viene intrappolato nel sottosuolo da strati di basalto. Inoltre, le sostanze chimiche presenti nel basalto si combinano con il carbonio sequestrato per formare carbonati solidi.

La CO2 isolata dai gas sporchi non è abbastanza pura per la produzione di bevande gassate, ma è utile per il recupero del petrolio (EOR). Il CO2 EOR è un metodo popolare negli Stati Uniti per estrarre il petrolio da giacimenti diventati improduttivi con altri metodi di recupero. Simile al sequestro del carbonio, l’EOR prevede l’iniezione di CO2 liquida negli strati rocciosi porosi, dove riduce la viscosità del greggio per facilitarne l’estrazione.

I Meter Run di WIKA misurano la portata di CO2 catturata

Negli Stati Uniti, come parte della sua attività di estrazione di elio e gas naturale, un’azienda internazionale del settore oil & gas gestisce il più grande impianto di cattura del carbonio al mondo. Per ridurre ulteriormente le emissioni di gas serra, l’azienda sta aumentando le sue capacità nel settore CCUS. Tra le attrezzature necessarie per questo progetto di espansione ci sono gli skid di portata, che misurano e controllano la quantità di CO2 liquida che viene convogliata nei siti EOR vicini e pompata in cavità sotterranee.

L’azienda ha scelto un’azienda EPC (ingegneria, approvvigionamento e costruzione) europea per fornire ulteriori skid di portata per il progetto. Quando l’appaltatore EPC ha avuto bisogno di assemblaggi di flow meter prodotti secondo le sue precise specifiche, ha contattato WIKA.

Un meter run appositamente progettato

Poiché ogni progetto è unico, gli specialisti di WIKA sono abituati a sviluppare soluzioni su misura per la misura della portata. Questo cliente EPC, con cui WIKA ha un rapporto consolidato, conosce bene la nostra capacità di progettare gruppi su misura, anche al di fuori degli standard. Quando ci hanno chiesto se potevamo realizzare unità personalizzate in base alle loro esigenze, siamo stati lieti di offrirgli il nostro supporto.

Le specifiche:

  • I meter run per la misura e il controllo di portata di CO2  liquida in condizioni di alta pressione
  • Posizione: stazione del flow meter in uscita dopo la cattura del carbonio
  • Sezione tubo da 8 pollici
  • Diaframmi calibrati come elementi primari di portata
  • Assieme diaframmi a doppia camera
  • Trasmettitore di pressione differenziale
  • Trasmettitore di temperatura con termocoppia

Meter Run a doppia camera

L’appaltatore dell’EPC ha richiesto un meter run a doppia camera per coprire l’intero range di portata minima e massima previsto per questa applicazione specifica. Sono stati necessari due diaframmai calibrati di dimensioni diverse, poiché ciascuno ha un range di portata limitato. In questo modo, quando la portata supera l’intervallo di uno dei diaframmi, l’operatore può passare all’altro. Un ulteriore vantaggio del design a doppia camera è la ridondanza: se occorre sostituire uno dei due diaframmi, l’altro può essere immediatamente messo in servizio, permettendo la manutenzione senza interrompere le operazioni o depressurizzare il processo.

Quando la CO2 liquida scorre attraverso le due piccole porte di ciascun diaframma calibrato, un trasmettitore di pressione differenziale (DPT) collegato alle porte misura la pressione differenziale; lo strumento misura anche la pressione relativa. A breve distanza, nel tubo del misuratore, si trova una trasmittente di temperatura. Il trasmettitore di pressione differenziale prende il valore di pressione differenziale misurato, lo corregge in base alla pressione e alla temperatura del flusso e invia questo valore compensato come segnale elettronico (4 … 20 mA) a un calcolatore di portata che produce, quindi, la portata effettiva basata su una serie di segnali.

Abbiamo costruito i gruppi per la misura di portata personalizzati utilizzando i seguenti prodotti WIKA:

WIKA, un partner affidabile per soluzioni di misura della portata personalizzate

I nostri specialisti di prodotto sono noti per lavorare a stretto contatto con i clienti e proporre soluzioni di strumentazione innovative che vanno oltre la richiesta originale.

La nostra ampia gamma di strumenti di qualità è sempre un punto di forza quando si tratta di progetti EPC. Un altro motivo per cui questo appaltatore ha scelto WIKA è che ha apprezzato la nostra innovazione, flessibilità e profonda conoscenza delle soluzioni di misura di portata. A nostra volta, apprezziamo il ruolo che siamo in grado di svolgere nel ridurre il livello di anidride carbonica nell’atmosfera.

Sul nostro sito web troverete ulteriori informazioni su WIKA e una panoramica di prodotti, settori e servizi offerti. Nello shop online WIKA troverete anche una vasta gamma di strumenti di misura standard. Non esitate a contattarci per qualsiasi domanda o informazione.

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