Project Invest Energy as
www.tel-tek.no
CCS Teknologiutfordringer – CO2
transport
John O. Pande, Project Invest Energy
Hans Aksel Haugen, Tel-Tek
Nils Eldrup, Tel-Tek
©Tel-Tek 2017.07.31

Transportkjeden – Teknologiske utfordringer
Erfaringer med CO2 til kommersielle forhold
Omstilling til CO2-lagring (og kanskje EOR)
Fysikalske egenskaper
1. Klargjøring for transport
- Kompresjon og tørking
2. Transport
- Rørledninger
- Skip, komprimert
- Skip, nedkjølt flytende
2
Project Invest Energy as

CO2 til kommersielle formål
• Etablert industri
• Yara (tidl. Hydrogas) har fraktet CO2 i skip
i >15 år
• 4 skip på ca 1000 t går i skytteltrafikk
• 15 baro trykk (- 28 oC), uten kjøleanlegg
(overtrykk betegnes ”baro” = barg = bar abs -1,013)
• < 0,2 bar/d trykkstigning pga kuldetap
(oppvarming)
• Snøhvit-rørledning i drift
• I Nord-Amerika er det mange års erfaring
med rørledninger for CO2
3
Project Invest Energy as

Eksempel på skip for nedkjølt flytende CO2 for Yara International
4
Project Invest Energy as

Eksempel på design basis
CO2 rågass ved ”battery limit”: 1,5 bara (0,49 baro), 28 oC
124 t/h (420 MW gasskraftverk, 85 % fangst av CO2)
Mettet med vanndamp. Inneholder normalt <0,5 % ikke
kondenserbare “inerter”, f.eks. CH4, N2, O2, CO
For transport av CO2 “dense phase” i rørledning:
>80 baro, 25 oC, <600 ppmv H2O, for å unngå korrosjon
For skipstransport av komprimert CO2:
40 - 80 baro, 0 - 25 oC, <600 ppmv H2O, for å unngå korrosjon
For skipstransport av nedkjølt flytende CO2:
5,8 baro, –50 oC <50 ppmv H2O for å unngå hydratdannelse
5
Project Invest Energy as

Fysikalske egenskaper til flytende CO2
• Lettflytende væske, nesten som vann (ca
1,1 t/m3)
• Bare flytende under trykk
• Trippelpunkt ved –56,6 oC og 4,17 baro
(5,18 bara).
• ”Tørris” med tetthet 1,6 t/m3 og -80 oC
• Kritisk punkt 31 oC og 73 baro
• Ikke blandbar med vann, noe løselig
6
Project Invest Energy as

Dense
Liquid
Gas
Twophase
7
Project Invest Energy as

DENSE CO2
Betegnelsen "dense phase” benyttes for superkritisk
CO2 ved trykk nær eller over Pc = 73 baro og nær eller
under Tc = 31 oC.
I det superkrititiske området er det ingen definerte eller
synlige grenser mellom flytende - dense - gass.
“Dense phase CO2” har tetthet i området 900 ± 100
kg/m3 og oppfører seg som en kompressibel væske
8
Project Invest Energy as

Density of CO2
as a function of pressure and temperature
1100
1000
-10 oC
900
0
Density kg/m3
800
10
700
20
600
30
500
40
400
60
300
80
200
100
100
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Pressure bar
9
Project Invest Energy as

HMS for CO2
• Ikke brennbar eller eksplosiv
• Ikke giftig i moderate konsentrasjoner (ca
4 % CO2 - tilsvarende åndedrettet - kan
tåles i en rømningssituasjon)
• Svært farlig i store konsentrasjoner (brå
død)
• Ved utslipp dannes en kald tung gass som
fordeler seg langs bakken
• Eventuelt dannes tørris á ca -80 oC
(fangdam er uten hensikt)
10
Project Invest Energy as

Kompresjon og tørking
Flytendegjøring
For å overføre CO2-gass til flytende, må gassen
komprimeres, kjøles og til slutt avspennes til lavere trykk
Temperaturen styres av trykket.
Ved å ”flashe” av 20 – 40 % av mengden kan
temperaturen senkes til -50 oC
11
Project Invest Energy as

Energi til klargjøring for transport
1. Komprimert CO2 for transport i rørledning eller skip
2. Flytende nedkjølt CO2 ved -50 oC
Henholdsvis 24 og 32 NOK/t CO2 ved 250 NOK/MWh
140
80
Pumping til 200 bar
(rørledning)
Rekomprimering av 40 %
flash
Kompresjon fra 5 til 70 barg
60
Kompresjon fra 0,5 til 5 barg
kWh/t CO2
120
100
40
20
Energi for drift av skip (”bunkers”,
er ikke med
0
1
2
12
Project Invest Energy as

Transport
- Rørledning
- Komprimert i skip
- Nedkjølt flytende i skip
13
Project Invest Energy as

Eksempel på 900 m3 tank levert i et stykke
Lager på land bør være ≥1,5 ganger skipsstørrelsen
14
Project Invest Energy as

Design av tanker og skip
Veggtykkelsen, og derved vekten av sylindriske tanker, er
proporsjonal med diameteren og det interne overtrykket
Tanker for nedkjølt flytende CO2 forutsettes derfor designet for
drift så nær trippelpunktet ved -56,6 oC og 4,8 baro som
praktisk mulig, dvs. rundt -50 oC og 5,8 baro (f.eks. 7 baro
mekanisk design = åpningstrykk for sikkerhetsventiler)
Tanker for komprimert CO2 vil derfor ha vesentlig større stålvekt
Dette kompenseres ved å lage tanker basert på lengder av
standard rørkvalitet, fremstilt så rasjonelt som mulig i et stålverk
spesialisert på produksjon av rørledninger.
Isolasjon er da unødvendig
15
Project Invest Energy as

Fremtidsperspektiv
Om det bygges 1000 renseanlegg i Europa av størrelse Kårstø
(1 million tonn CO2 per år), blir det omlag 25 % reduksjon av
Europas utslipp av fossilt CO2
Langtidsperspektiv
Et internasjonalt nettverk av store rørledninger må etableres
for å håndtere slike CO2 mengder
Kortidsperspektiv
Skip kan være aktuelle som en startløsning i en overgangsperiode
16
Project Invest Energy as

”Fangbare” CO2–utslipp
www.tel-tek.no
Industrien i
Grenland:
2,0 mill t.
Totalt ca. 10
mill. t ”fangbar”
CO2 pr. i dag
Kraftverk og
sementfabrikk
i Ålborg:
3,0 mill t
©Tel-Tek 2017.07.31
Raffineri
Lysekil:
1,7 mill t
Borealis i Stenungsund:
0,6 mill t
To raffineri + kraftverk
og avfallsforbrenningsanlegg i Gøteborg:
1,7 mill t
Värö bruk, tremasse,
1,0 mill t
www.tel-tek.no
Transport av CO2 fra kilde til
permanent lager
Rørledninger
•Skip – flytende, nedkjølt
•Skip – komprimert
•Ulike kombinasjoner av rør
og skip
(= 100 km)
CO2 foreligger på 3 – 8 lokasjoner,
Skal den fraktes til ett eller flere lagre?
©Tel-Tek 2017.07.31
Oppsummering
• CO2 fra røykgass fra post combustion fangst i
aminanlegg er meget ren og forventes å være
uproblematisk å håndtere (dette er ikke like opplagt ved
andre teknologivalg)
• Kompresjon og transport av CO2 er kjente teknologier
– Transport av komprimert CO2 i skip er en spennende ny mulighet
• Korrosjon og hydratdannelse kontrolleres ved å
begrense vanninnholdet
• Temperaturen styres v.h.a. trykket for å unngå
ukontrollert avblåsning og trykksenking som kan føre til
lave temperaturer og tørris av -80 °C
• Hovedutfordringen er å gjøre det enkelt og
kostnadseffektivt
19
Project Invest Energy as
