Connu pour ses solutions d’instrumentation personnalisés, WIKA s’est récemment associé à une société EPC pour fournir des plaques à orifices devant être installées dans une grande installation qui capture et utilise le dioxyde de carbone. Découvrez l’application !

Même si les consommateurs et les entreprises du monde entier adoptent de plus en plus les énergies renouvelables, les principales sources de combustible et de matières premières demeurent le pétrole et le gaz naturel, et le demeureront encore dans un avenir proche. Polymères pour plastiques et textiles, engrais, hydrogène en tant que combustible de transport et dans les process chimiques, la grande majorité de ces composés importants trouvent leur origine dans les combustibles fossiles. De plus, les dépôts de gaz naturel sont la source de l’hélium utilisé dans les applications aérospatiale, les équipements de soins de haute technologie et la production de semi-conducteurs.

D’ici un avenir où les hydrocarbures ne seront plus extraits du sol, la capture du carbone est l’une des technologies les plus efficaces pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, atteindre le zéro net et même devenir négatif en carbone pendant cette période de transition.

Qu’est-ce que la capture de carbone et comment fonctionne-t-elle ?


Le captage du carbone est le process industriel d’isolement et de piégeage du dioxyde de carbone avant et/ou après avoir brûlé les combustibles fossiles. Le CO2 capturé est collecté, puis, soit stocké à long terme, soit utilisé dans une autre application. C’est pourquoi le captage du carbone (CC) est souvent appelé capture et stockage du carbone (CCS) ou capture, utilisation et stockage/séquestration du carbone (CCUS).

Notez que le captage du carbone n’élimine pas le dioxyde de carbone de l’atmosphère. Ce process est appelé capture directe d’air, une technologie qui utilise des sorbants pour filtrer le CO2 depuis l’air.

 

Technologies pour la capture, l’utilisation et le stockage du carbone


Il existe plusieurs process efficaces pour capturer le dioxyde de carbone. Les technologies sont généralement classées comme chimiques, physiques (membranes), cryogéniques ou biologiques (végétation).

Diagramme simplifié d’une unité d’amine

Un bon exemple de process chimique est l’unité d’amine, pour le captage du carbone avant ou après la combustion. Cet équipement se trouve dans les raffineries, les usines d’engrais, les installations de gaz naturel liquéfié (GNL), etc.

Elle se compose de deux colonnes interconnectées (figure 1). Dans la colonne du contacteur, le solvant aminé entre en contact avec le gaz de traitement et absorbe le CO2 et les composés sulfurés. La solution d’amine, maintenant saturée de gaz acides (amine riche), entre dans la colonne de décapage, où la vapeur élimine les composés indésirables, de sorte que l’amine régénérée (amine maigre) puisse être renvoyée dans la colonne du contactor pour être réutilisée. Pendant ce temps, les gaz acides sont envoyés à d’autres unités pour séparation et raffinage.

Les amines sont également utilisées pour capturer le carbone après combustion, pour éliminer le CO2 et autres composés des gaz de combustion.

Une technologie plus récente pour éliminer le dioxyde de carbone consiste à le congeler, ce qui est possible à la fois en pré-combustion et en post-combustion/post-production.

  • Controlled Freeze Zone™ (CFZ) est un process de distillation en une seule étape où un réfrigérant refroidit le gaz de process sale à environ −46 °C (−50 °F), puis utilise la congélation et le décongélation contrôlées pour séparer les gaz acides (CO2 et H2S) en méthane.

  • Capture CO2 cryogénique, utilise également une basse température et une pression élevée, en séchant puis en refroidissant les gaz de combustion de manière à ce que le CO2 se solidifie/liquéfie et se sépare. Les toxines telles que le mercure et les composés sulfurés sont également éliminés. Ce qui reste est un gaz léger, composé principalement d’azote (N2), qui est émis par la cheminée.

Séquestration du CO2

Que se passe-t-il après la capture du carbone ?

 

Une fois que le CO2 est extrait du process polluant ou des gaz de combustion, il est comprimé puis stocké ou utilisé.

La séquestration consiste à injecter du CO2 liquéfié dans le sous-sol. Dans la séquestration géologique, le carbone pénètre dans les formations rocheuses poreuses par des puits d’injection dédiés, et est piégé sous terre par des couches de basalte. De plus, les produits chimiques contenus dans le basalte se combinent avec le carbone séquestré pour former des carbonates solides.

 

Récupération d’huile de dioxyde de carbone (CO2 EOR)

Le CO2 isolé des gaz sales n’est pas assez pur pour fabriquer des boissons gazeuses, mais il est utile pour la récupération d’huile améliorée (EOR). La récupération assistée du CO2 est une méthode très utilisée aux États-Unis pour extraire le pétrole des champs devenus improductifs par d’autres méthodes de récupération. Similaire à la séquestration du carbone, l’EOR consiste à injecter du CO2 liquide dans des couches rocheuses poreuses, où il réduit la viscosité du pétrole brut, de sorte qu’il soit plus facile à extraire.

 

Les sections de mesure WIKA mesurent le débit de CO2 capturé


Une société internationale de production de pétrole et de gaz exploite la plus grande installation de capture de carbone au monde, située dans l’ouest des États-Unis, dans le cadre de ses activités d’extraction d’hélium et de gaz naturel. Pour réduire encore les émissions de gaz à effet de serre, l’entreprise accroît ses capacités en matière de CCUS. Parmi les équipements nécessaires à ce projet d’expansion figurent des skids de débit, qui mesurent et contrôlent la quantité de CO2 liquide qui est acheminée vers les sites de EOR situés à proximité et pompée dans les cavités souterraines.

L’entreprise a choisi un partenaire EPC européen (ingénierie, approvisionnement et construction) pour fournir des skids de débit supplémentaires pour le projet. Lorsque l’entreprise EPC a eu besoin d’un assemblage de mesure de débit fabriqué selon ses spécifications précises, il a contacté WIKA.

Une section de mesure spécialement conçue à cet effet


Comme il n’y a pas deux projets identiques, les spécialistes en débit WIKA ont l’habitude de concevoir des solutions de mesure de débit personnalisées. Cette société EPC entretient une relation de longue date avec WIKA et est déjà familiarisé avec notre capacité à concevoir des installations spécifiques, même non standards. Lorsqu’ils nous ont demandé si nous pouvions fabriquer des unités selon leurs spécifications, nous avons été heureux de les aider.

Les particularités :

  • La section de mesure permet de mesurer et de contrôler le débit de CO2 liquide sous haute pression
  • Emplacement : station de mesure du débit de sortie après la capture du carbone
  • Section de tuyauterie de 8 pouces
  • Plaques à orifice comme éléments primaires de débit
  • Montage à orifice à deux chambres
  • Transmetteur de pression différentielle
  • Transmetteur de température avec thermocouple


Installation de mesure à deux chambres

La société EPC a demandé une plaque à orifice à deux chambres pour couvrir la totalité de la plage de débit minimum-maximum pour cette application particulière. Ils voulaient deux tailles différentes de plaques à orifices (PO) car chaque plaque a une courte portée. Ainsi, lorsque le débit passe à une valeur qui est hors de l’étendue de la PO, un opérateur peut commuter vers l’autre. Un avantage supplémentaire de la version à deux chambres est la redondance : si une plaque à orifice doit être remplacée, l’autre est mise en service. Ainsi, le service peut être effectué sans avoir à arrêter les opérations et à dépressuriser le process.

Comme le CO2 liquide s’écoule à travers les deux petits ports de chaque plaque à orifice, un transmetteur de pression différentielle (DPT) relié aux ports mesure la pression différentielle; l’instrument mesure aussi la pression relative. Un transmetteur de température se trouve un peu plus loin dans le tube du compteur. Le transmetteur de pression différentielle prend la valeur DP mesurée, la corrige en fonction de la pression et de la température du débit, et envoie cette valeur compensée sous forme de signal électronique (4…20 mA) à un calculateur de débit. Cet calculateur produit alors le débit réel basé sur une série de signaux.

Nous avons construit les montages de débit sur mesure en utilisant les produits WIKA suivants :

WIKA, un partenaire de confiance pour les solutions de débit personnalisées

Nos experts produits sont connus pour travailler en étroite collaboration avec les client et proposer des solutions d’instrumentation innovantes qui vont au-delà de la demande initiale. La mesure de débit est un paramètre très important, en particulier dans les systèmes de transfert de garde. WIKA a été en mesure de fournir non seulement un assemblage de débitmètrie de haute précision, mais aussi de concevoir un système qui reste en ligne 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, même si l’orifice de la plaque change.

Notre large gamme d’instruments de qualité est toujours une force en ce qui concerne les projets EPC. L’une des raisons addtionnelles de ce partenariat avec WIKA réside dans la capacité de WIKA à faire preuve d’innovation, de flexibilité et d’une connaissance approfondie des solutions de mesure de débit. En retour, nous apprécions le rôle que nous sommes capables de jouer dans la réduction du niveau de dioxyde de carbone dans l’atmosphère.

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