Impurity reactions in dense phase CO₂ – corrosion and solid formation (KDC-1)

Før det bygges fangst og renseanlegg må det dokumenteres hvilke CO₂-sammensetninger som kan transporters i rør og skip. Det er lite relevante felt- og labdata tilgjengelig og det er behov for pålitelig testutstyr og omfattende testing for å bestemme hva som er akseptable nivåer for forskjellige urenheter (H2O, H2S, NOx, SOx, CO, O2, glykol, amin) i CO₂en, spesielt når strømmene fra flere punktkilder samles i et nettverk.

En av de største eksperimentelle utfordringene er å kontrollere konsentrasjonen av urenhetene som er til stede i lave konsentrasjoner (ppm nivå) og som kan forbrukes hurtig pga. korrosjon og reaksjoner mellom urenhetene. I dette prosjektet er det bygget en testrigg som har et spesielt designet fødesystem for kontinuerlig dosering av flytende (dense phase) CO₂ og urenheter inn i en liten reaksjonsloop. Fra fødesystemet og reaksjonsloopen tas det ut CO₂ som går til en analyseenhet for å bestemme forskjeller i sammensetning og forbruket av urenheter.

Den nye testriggen er brukt til å studere og kvantifisere under hvilke forhold det dannes vandige faser som kan gi korrosjon og faste korrosjonsprodukter og under hvilke forhold det dannes elementært svovel som kan bli med CO₂-strømmen inn i reservoaret. For eksempel har forsøkene vist at det ikke blir signifikant korrosjon når innholdet av vann i dense phase CO₂ er under 1500 ppmv i området 4 – 50 °C og 50 – 150 bar, mens det kan dannes korrosive sure vandige faser ved lavere vanninnhold når det i tillegg er SO2 og NO2 tilstede i størrelsesorden 50 ppm. Risikoen for korrosjon øker ytterligere når det er oksygen til stede. Det er identifisert et sett av sammensetninger av CO₂ med urenheter der dannelse av korrosive faser vil være et problem. Dette vil utgjøre et første steg i å definere et operasjonsvindu for rørtransport av dense phase CO₂ med urenheter.

Institutt for energi­teknikk vil videreføre arbeidet med å kartlegge effekten av forskjellige kombinasjoner av urenheter i CO₂ i CLIMIT-prosjektet «Corrosion and cross chemical reactions in pipelines transporting CO₂ with impurities», prosjekt 243624/E20. Dette er et 3‑årig KPN-prosjekt med start i 2015 og med deltagere fra norsk og utenlandsk industri. Dette prosjektet vil bestemme grenseverdier for kombinasjoner av ulike urenheter i CO₂ med tanke på korrosjon og dannelse av separate faser, bestemme korrosjonsrater og reaksjoner i CO₂ med urenheter utenfor spesifikasjon, og implementere dataene i en database for likevektsberegninger. Testriggen som ble bygget i det forrige prosjektet vil bli ombygget og modifisert for å tilpasses behovene i det nye prosjektet.