Finner grensene for urenheter i CO2-rør

korrosjon; ife:rør; CO2-transport Hugo Ryvik
I dag fins det lite dokumentasjon som viser hvilke urenheter som kan aksepteres i CO2 under rørtransport. Institutt for energiteknikk skal finne ut av det, og sørge for at det blir skikkelig dokumentert.
Prosjekt støttet av CLIMIT: Elementært svovel og korrosjon dannet i forsøk med CO2 og urenheter. Foto: IFE

​​​Elementært svovel og korrosjon dannet i forsøk med CO2 og urenheter der konsentrasjonene av urenhetene var godt innenfor anbefalingene. Foto: IFE

 

Forskjellige urenheter i CO2 kan føre til korrosjon i transportrørene og dannelse av syrer som det ikke er ønskelig å få inn i reservoarene. Derfor er det viktig å få kartlagt og dokumentert akseptable grenseverdier for de forskjellige urenhetene før det blir bygd anlegg for fangst, transport og lagring av CO2.

– Det er publisert en del anbefalinger og spesifikasjoner for hvor mye urenheter som kan aksepteres, men det er ikke testet ut eller brukt i praksis. Vi ser helt klart at det dannes betydelige mengder syrer, spesielt uønsket svovelsyre og salpetersyre, under spesifikasjoner som i dag er antatt for å være ok, sier Arne Dugstad fra Institutt for energiteknikk (IFE) på Kjeller.

Viderefører prosjekt

(Arne Dugstad fra IFE)

Arne Dugstad, forskningssjef ved IFE, leder prosjektet. Foto: IFE

IFE er i sluttfasen av et treårig CLIMIT-prosjekt som ser på korrosjon og urenheter ved CO2-transport i rørledninger, ledet av Dugstad. I desember fikk instituttet innvilget støtte fra CLIMIT til et nytt, treårig prosjekt på samme tema.

I prosjektet skal forskerne finne ut mer om hvilke typer urenheter CO2-en kan inneholde under rørtransport fra fangststed til lagringssted uten at det oppstår korrosjon, felles ut svovel, eller dannes ren svovelsyre eller andre uønskede syrer.

– Det kan oppstå reaksjoner mellom urenhetene som fins i CO2-en eller med rørveggen. Når urenheter reagerer med hverandre, kan det dannes stoffer som ikke er bra få inn i reservoarene hvor CO2-en skal lagres. Noen reaksjoner mellom urenheter kan også føre til at det dannes mer vann, forteller Dugstad.

Hjelp til rørdesign

Det endelige målet er å få fram programvare som kan fortelle hvordan du best kan designe rørsystemene. Dette er særlig viktig når punktutslipp fra flere kilder skal samles i et felles rør. Da kan CO2-strømmer som hver for seg er akseptable, gi problemer når de blandes.

I det pågående prosjektet ble det bygd en forsøksrigg på IFE hvor det blir undersøkt hva som skjer ved forskjellige urenheter i CO2-en. I oppfølgingsprosjektet skal det kjøres flere tester i riggen.​

Urenheter kan endre vannløseligheten

Rørledninger for gasstransport blir laget av karbonstål, et materiale som går i oppløsning hvis det kommer i kontakt med vann som er i likevekt med CO2-en. Enda verre kan det bli hvis det er andre syrer og urenheter i miksen, slik som SOx, NOx, O2, CO og H2S.

CO2 må derfor transporteres under vilkår der konsentrasjonene av urenheter og vann er så lave at det ikke feller ut en egen vannfase.

– Urenheter kan redusere den vannløselige grensen til en tidel eller enda lavere, forteller Dugstad.​

Kan gi kostnadsreduksjoner

På sikt kan ny, dokumentert kunnskap redusere kostnader ved at det kan optimaliseres hvilke urenheter som kan aksepteres, og hvilke som ikke kan aksepteres.

Et viktig poeng er at dagens fangstteknologier renser bort en del urenheter, men fremtidens teknologier kan gi høyere konsentrasjoner av urenheter som må renses bort i egne renseanlegg.

– Det er helt sikkert også noen urenheter du kan ha mer av i CO2 under gitte spesifikasjoner, sier Dugstad.​

Vil publisere mye

Forskerne har planer om å publisere mye av resultatene fra prosjektene. Det pågår en del andre prosjekter som ser på korrosjonsproblematikken, men de er små, og det er forbausende lite som er publisert fra disse prosjektene, påpeker Dugstad.

Prosjektlederen forteller om økende interesse for transport av CO2, og viser til at det er flere som ønsker samarbeid hvis de får etablert prosjekter.

– Vi håper å få i gang prosjekter på tilstøtende tema, slik som å komme frem til hva som er det beste tiltaket hvis du får inn CO2 med uønsket kvalitet i rørledningen, og bedre overvåkingsteknikker.​

Lang erfaring med korrosjon

IFE har over 30 års erfaring med å studere rørledninger og korrosjon. De siste 4-5 årene har en gruppe forskere jobbet aktivt med problemstillingen.

I det pågående prosjektet er Statoil, Total, Shell og Gassco inne som partnere.  IFE regner å få med oljeselskap i det nye prosjektet også, men i skrivende stund er det ikke endelig avklart hvilke selskaper som blir med. Prosjektet har avsparksmøte i mai. ​

IFE testrigg CO2 korrosjon i rør 810.jpg


 IFE åpnet i 2013 en testrigg som blir brukt til å studere korrosjon og kjemiske reaksjoner i flytende og superkritisk CO2 som inneholder urenheter. ​ Foto: IFE


 

Stort CO2-rør i Canada

Dugstad besøkte nylig Alberta i Canada, hvor et interessant rørprosjekt blir satt ut i livet. En 240 kilometer lang rørledning for CO2-transport, Alberta Carbon Trunk Line, blir bygd for å transportere CO2 fra to store punktutslipp til et oljefelt hvor gassen skal pumpes ned i bakken for å få opp mer olje fra reservoaret, såkalt Enhanced Oil Recovery (EOR).

Med hjelp av offentlige pengetilskudd blir røret overdimensjonert med tanke på at flere punktutslipp kan bli koblet på i fremtiden. De bygger rett og slett en rørledning for å komme i gang med CO2-håndtering.

– Det kan være lurt å bygge rørene først. Da blir det en mye lavere terskel for å få inn flere punktkilder i fremtiden. Det tar lang tid å bygge rørledninger, men det må til for å få i gang fangst og lagring av CO2 i stor skala. Manglende rør kan bli en stor flaskehals for å få i gang prosjekter.

Dugstad mener imidlertid at det i Canada er laget en CO2-spesifikasjon som ikke er bra nok for å legge inn fremtidige punktkilder.

– Det er de ikke særlig bekymret over. Begrunnelsen er at det er langt fram i tid før nye punktkilder kommer til. Disse må da eventuelt installere nødvendige renseanlegg før de kan koble seg på rørledningen, sier Dugstad.

Fakta om prosjektet

Tittel: Corrosion and cross chemical reactions in pipelines transporting CO2 with impurities. Prosjektnummer: 243624
Varighet: 2015-2018
Prosjektleder: IFE
Partnere: Oljeselskap (ikke endelig avklart i skrivende stund)
CLIMIT-støtte: 10 millioner kroner (80 %).  Industripartnere bidrar med 20 %.


 

korrosjon; ife:rør; CO2-transport


CLIMIT © 2017