WIKA, conocida por sus soluciones de medición personalizadas, se acaba de asociar con un contratista EPC para suministrar tramos calibrados (para medida de caudal) que se instalarán en una importante instalación estadounidense que captura y utiliza dióxido de carbono.
A pesar de que los consumidores y las empresas de todo el mundo utilizan cada vez más energías renovables, las principales fuentes de combustible y materias primas siguen siendo el petróleo y el gas natural y lo seguirán siendo en un futuro próximo. Polímeros para plásticos y productos textiles, fertilizantes, hidrógeno como combustible para el transporte y en procesos químicos – la gran mayoría de estos importantes compuestos tienen su origen en los combustibles fósiles. Además, los grandes yacimientos de gas natural son la fuente del helio utilizado en aplicaciones aeroespaciales, equipos sanitarios de alta tecnología y la producción de semiconductores.
De aquí a un futuro en el que ya no se extraigan hidrocarburos del subsuelo, la captura de carbono es una de las tecnologías más eficaces y eficientes para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, alcanzar el balance neto cero e incluso llegar a ser carbono negativo durante este periodo de transición.
¿Qué es la captura de carbono y cómo funciona?
La captura de carbono es el proceso industrial de aislar y atrapar el dióxido de carbono antes y/o después de la combustión de combustibles fósiles. El CO2 capturado se recoge y, a continuación, se almacena a largo plazo o se utiliza en otra aplicación. Por eso, la captura de carbono (CC) suele denominarse captura y almacenamiento de carbono (CAC) o captura, almacenamiento y uso del carbono (CCUS).
Es importante señalar que la captura de carbono no consiste en eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera. Ese proceso se denomina captura directa en el aire, una tecnología que utiliza sustancias absorbentes para filtrar el CO2 del aire.
Tecnologías para la captura, almacenamiento y uso del carbono
Existen distintos procesos eficaces para capturar dióxido de carbono. En general, las tecnologías se clasifican en procesos químicos, físicos (membranas), criogénicos o biológicos (vegetación).
Fig. 1: Esquema simplificado de una unidad de aminas
Un buen ejemplo de un proceso químico es la unidad de aminas, para la captura de carbono antes o después de la combustión. Este equipo – que se encuentra en refinerías, plantas de fertilizantes, instalaciones de gas natural licuado (GNL), etc. – se compone de dos columnas interconectadas (Figura 1). En la columna de contacto, el disolvente de amina entra en contacto con el gas de proceso y absorbe el CO2 y los compuestos del azufre. La solución de amina, ahora saturada de gases ácidos (mina rica), entra en la columna separadora, donde el vapor retira los compuestos no deseados para que la amina regenerada (amina pobre) pueda enviarse de nuevo a la columna de contacto para volver a utilizarse. Mientras tanto, los gases ácidos se envían a otras unidades para su posterior separación y refinado.
Las aminas también se utilizan en la captura de carbono después de la combustión, para eliminar CO2 y otros compuestos de gases de combustión.
Una tecnología más reciente para eliminar el dióxido de carbono es la congelación, disponible tanto en la pre-combustión como en la post-combustión/post-producción.
- Controlled Freeze Zone™ (CFZ) o Zona de congelación controlada es un proceso de destilación en un solo paso en el que un refrigerante enfría el gas de proceso sucio a aproximadamente unos -46 °C (-50 °F)y, a continuación, utiliza la congelación y descongelación controladas para separar los gases ácidos (CO2y H2S) del metano.
- La captura criogénica de CO2 también utiliza bajas temperaturas y alta presión, primero secando y después enfriando el gas de combustión de modo que el CO2 solidifique/licue y se separe. También se eliminan toxinas como el mercurio y los compuestos de azufre. Lo que queda es un gas ligero, compuesto en su mayoría por nitrógeno (N2), que se emite a través de la chimenea.
Captura de carbono (CO2)
Qué ocurre después de la captura de carbono
Una vez extraído el CO2 del proceso sucio o de los gases de combustión, se comprime y, a continuación, se captura (almacena) o se utiliza.
La captura consiste en inyectar CO2 licuado en el subsuelo. En el sistema geológico, el carbono entra en formaciones rocosas porosas mediante pozos de inyección específicos, y queda atrapado bajo tierra por capas de basalto. Al mismo tiempo, las sustancias químicas del basalto se combinan con el carbono capturado para formar carbonatos sólidos.
Recuperación mejorada de petróleo mediante dióxido de carbono (CO2 EOR)
El CO2 aislado de los gases sucios no es lo bastante puro para fabricar bebidas carbonatadas, pero es útil para la recuperación mejorada de petróleo (EOR). La EOR de CO2 es un método muy popular en Estados Unidos para extraer petróleo de yacimientos que se han vuelto improductivos con otros métodos de recuperación. Similar a la captura de carbono, la EOR consiste en inyectar CO2 líquido en estratos rocosos porosos, donde reduce la viscosidad del crudo para que sea más fácil extraerlo.
Los tramos calibrados de WIKA miden el flujo de CO2 capturado
Una empresa internacional de petróleo y gas opera la mayor instalación de captura de carbono del mundo, ubicada en el oeste de Estados Unidos, como parte de su negocio para extraer helio y gas natural. Para reducir aún más las emisiones de gases de efecto invernadero, la compañía energética está aumentando sus capacidades en CCUS. Entre los equipos necesarios para este proyecto de expansión se encuentran los patines de caudal, que miden y controlan la cantidad de líquido CO2 que se canaliza a los emplazamientos de EOR cercanos y se bombea a cavidades subterráneas.
La empresa energética seleccionó una empresa europea de EPC (ingeniería, adquisición y construcción) para suministrar patines de caudal adicionales para el proyecto. Cuando el contratista EPC necesitaba conjuntos de caudalímetros fabricados según sus especificaciones precisas, se pusieron en contacto con WIKA.
Un tramo calibrado especialmente diseñado
Dado que no hay dos proyectos iguales, los especialistas en caudal de WIKA están acostumbrados a diseñar soluciones a medida de medición de caudal. Este cliente EPC tiene una larga relación con WIKA y ya está familiarizado con nuestra capacidad para diseñar conjuntos especializados, aunque no sean estándar. Cuando nos preguntaron si podíamos fabricar las unidades según sus especificaciones, estuvimos encantados de ayudarles.
Los detalles:
• Tramos calibrados para medir y controlar el caudal de CO2 líquido a alta presión
• Ubicación: estación de medición del caudal de salida tras la captura de carbono
• Sección de tubería de 8 pulgadas
• Placas de orificio com elementos primarios de caudal
• Montaje de orificios de doble cámara
• Transmisor de presión diferencial
• Transmisor de temperatura con termopar
Conjunto de tramo calibrado de doble cámara
El contratista EPC solicitó un conjunto de tramo calibrado de doble cámara para cubrir todo el rango de caudal mínimo-máximo para esta aplicación concreta. Querían dos tamaños diferentes de placas de orificio (OP) porque cada placa tiene un rango corto. Así, cuando el caudal cambia a un valor que está fuera del rango de un OP, el operario puede cambiar al otro. Una ventaja adicional del diseño de doble cámara es la posibilidad de redundancia: si hay que sustituir una placa de orificio, se pone en servicio la otra. De este modo, el mantenimiento puede realizarse sin tener que detener las operaciones y despresurizar el proceso.
A medida que el CO2 líquido fluye a través de los dos pequeños puertos de cada placa de orificio, un transmisor de presión diferencial (DPT) conectado a los puertos mide la presión presión diferencial; el instrumento también mide la presión manométrica. A escasa distancia, en el tubo del medidor, se encuentra un transmisor de temperatura. El transmisor de presión diferencial toma el valor DP medido, lo corrige en función de la presión y la temperatura del caudal, y envía este valor compensado como una señal electrónica (4…20 mA) a un ordenador de caudal. Este ordenador obtiene entonces el caudal real basándose en una serie de señales.
Construimos los conjuntos de caudal personalizados con los siguientes productos WIKA:
• Tramo calibrado FLC-MR
• Placa de orificio FLC-OP
• Transmisor de presión diferencial DPT-20
• Transmisor digital de temperatura con protocolo HART®
WIKA, un socio de confianza para soluciones de caudal personalizadas
Nuestros expertos en productos son conocidos por trabajar estrechamente con el cliente y proponer soluciones de instrumentación innovadoras que van más allá de la petición original. La medición del caudal es un parámetro muy importante, especialmente en los sistemas de intercambio de custodia. WIKA no sólo ha sido capaz de proporcionar un conjunto de caudalímetro de alta precisión, sino que ha diseñado un sistema que permanece en línea las 24 horas del día, los 7 días de la semana, incluso cuando se cambia la placa orificio.
Nuestra amplia gama de instrumentos de calidad es siempre un punto fuerte cuando se trata de proyectos EPC. Otra razón por la que este contratista se asoció con WIKA fue porque apreciaba nuestra innovación, flexibilidad y profundo conocimiento de las soluciones de medición de caudal. A su vez, estamos agradecidos por nuestra contribución a la reducción del nivel de dióxido de carbono atmosférico.