Dichtungskompetenz für CCUS-Anwendungen
CCUS: Unverzichtbare Technologien zur Erreichung des Netto-Null-Ziels
Die globale Erwärmung schreitet rasant voran. Trotz technologischer Innovationen und weltweiter Anstrengungen zur Dekarbonisierung der Wirtschaft wird es weiterhin zahlreiche industrielle Prozesse geben, bei denen sich CO2-Emissionen nur schwer oder gar nicht vermeiden lassen. Um das Szenario "Netto-Null-Emissionen bis 2050" (NZE) zu erreichen, sind daher dringend Lösungen für das technische Senken von CO2 gefragt.
Carbon Capture and Storage (CCS)
CCS umfasst die Abscheidung und das Speichern von CO2, um zu verhindern, dass es am Ort der Entstehung in die Atmosphäre gelangt. Das CO2 stammt in der Regel aus großen, punktuellen Quellen wie Kraftwerken, der Erdgasverarbeitung, der Herstellung von blauem Wasserstoff und anderen Industrieanlagen, die entweder fossile Brennstoffe oder Biomasse als Brennstoff verwenden. Das abgeschiedene CO2 wird komprimiert und zur dauerhaften Speicherung in tiefe geologische Formationen verpresst.
Carbon Capture and Utilization (CCU)
CCU umfasst die Abscheidung von CO2 und dessen anschließende industrielle Nutzung. Aufgrund seiner vorteilhaften Eigenschaften wird CO2 bereits heute vielfältig eingesetzt, so z.B. als Lösungsmittel, in Kühlprozessen, in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, in der chemischen Reinigung oder in der Wasseraufbereitung. Der Einsatz von CCU kann somit fossile Kohlenstoffquellen ersetzen. Dies erweitert die Rohstoffbasis der Industrie, was ein großer Vorteil dieser Technologie ist.
Weltweit haben Energiewirtschaft, Industrie und Regierungen das Potenzial der CCUS-Technologien erkannt. So erwartet die Internationale Energieagentur (IEA) einen Anstieg der CO2-Abscheidung (Carbon Capture) von 40 Mio. t CO2 im Jahr 2021 auf 1,8 Gt CO2 im Jahr 2030 und 7,6 Gt CO2 im Jahr 2050
A
CO₂-Abscheidung
Vorverbrennung
Nachverbrennung
Oxyfuel-Verbrennung
B
CO₂-Verdichtung
C
CO₂-Transport
und Injektion
CO₂-Quellen
- Kraftwerke
- Raffinerien
- Erdgasaufbereitung
EagleBurgmann: Industrielle Dichtungslösungen für CCUS
Industrielle Dichtungen haben als Schlüsselkomponente eine hohe Relevanz für den sicheren Betrieb von Anlagen. Entlang der gesamten Wertschöpfungskette müssen die eingesetzten rotierenden Maschinen und statischen Anlagen während des Betriebs unterschiedlichen Bedingungen standhalten. Welche Dichtungslösung zum Einsatz kommt und wie diese für den jeweiligen Prozess ausgelegt ist, beeinflusst neben der Funktion auch die Betriebsleistung und Wirtschaftlichkeit der Anlage.
Das macht CO2 zur Herausforderung
Anwendungen mit CO2 können vor allem für die eingesetzte Pumpentechnik eine Herausforderung darstellen. Während CO2-Kompressoren überwiegend bei hohen Temperaturen und damit in thermodynamisch unkritischen Bereichen arbeiten, sind in Pumpen Phasenwechsel des CO2 möglich. Je nach Prozesstemperatur und dem Volumen bzw. vorherrschendem Druck liegt das CO2 in unterschiedlichen Aggregatzuständen vor: gasförmig, flüssig, fest oder in der überkritischen Phase.
Bei der Auslegung von Gleitringdichtungen müssen mögliche Phasenübergänge berücksichtigt werden. Denn im ungünstigsten Fall kann es aufgrund des sehr hohen Joule-Thomson-Koeffizienten von CO2 bei einer zu hohen Leckage-Rate zur Vereisung des Dichtspalts kommen.
Unser Produktprogramm beinhaltet daher Gleitringdichtungen, die speziell für den Einsatz in CO2-Pumpen und CO2-Kompressoren geeignet sind.Gemeinsam Innovationen vorantreiben
Als einer der weltweit führenden Hersteller erstklassiger Dichtungstechnik bietet EagleBurgmann zuverlässige Lösungen für alle Unternehmen, die in die Abscheidung, den Transport, die Speicherung und/oder die Nutzung von CO2 investieren möchten. Bewährte Standard-Dichtungslösungen passen wir an individuelle Anforderungen gemäß API Std 682 und anderen Industriestandards an, um die Gesamtlebenszykluskosten zu minimieren. Aber auch die Entwicklung neuer technischer Dichtungslösungen und -systeme ist möglich.
Nutzen auch Sie unser breites anwendungstechnisches Know-how für den sicheren und gewinnbringenden Einsatz von CCUS-Verfahren und die nachhaltige Transformation der Wirtschaft.
Verfahren der Kohlenstoffabscheidung
Für die CO2-Abscheidung aus industriellen Prozessen finden vor allem drei Verfahren Anwendung.
Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe in z.B. Gas- oder Kohlekraftwerken entstehen Rauchgase, die bis zu 15 % CO2 enthalten. Mit dem Post-Combustion-Carbon-Capture-Verfahren können rund 89 % des CO2 abgetrennt werden, bevor das durch die Verbrennung entstandene Rauchgas als Abgas in die Atmosphäre gelangt. Für den Einsatz dieser inzwischen ausgereiften Technologie müssen die Kraftwerke nur geringfügig technisch angepasst werden. Aber auch in Industrieanlagen, wie z.B. in Zementwerken, findet das Verfahren Anwendung.
Die Gleitringdichtungen, die in den Maschinen von PostCCC-Prozessen eingesetzt werden, müssen vor allem verschiedenen Lösungsmitteln mit unterschiedlicher CO2-Sättigung sowie Wasser und einer großen Temperaturspanne standhalten. Als Lösungsmittel werden beispielsweise Amine, Ammoniak, Ether oder Kaliumcarbonat eingesetzt.
Bei dem Pre-Combustion-Carbon-Capture-Verfahren wird fossilen Energieträgern der Kohlenstoff vor deren Verbrennung entfernt. Dafür wir der Brennstoff zunächst in ein Gasgemisch umgewandelt, das aus Wasserstoff und Kohlendioxid besteht. Nach Abtrennung der CO2-Moleküle kann das verbleibende wasserstoffreiche Gemisch als Kraftstoffquelle dienen.
Beim PreCCC-Verfahren sind die Gleitringdichtungen in den verschiedenen Prozessstufen ähnlichen Medien, aber einem großen Temperatur- und Druckbereich ausgesetzt.
Beim Oxyfuel-Combustion-Carbon-Capture-Verfahren wird der kohlenwasserstoffhaltige Energieträger in einer Atmosphäre verbrannt, die nicht aus Luft, sondern aus nahezu reinem Sauerstoff besteht. Das dabei entstehende Rauchgas besteht im Wesentlichen zu ca. 80 % aus CO2 und Wasserdampf. Der Wasserdampf wird anschließend auskondensiert und Begleitstoffe wie Stickstoff, Sauerstoff, Schwefeldioxid und Argon abgetrennt. Im Ergebnis entsteht ein hochkonzentrierter CO2-Strom von nahezu 100 %.
Dieses Verfahren ist aufgrund seiner Einfachheit kostengünstiger. Allerdings ist der vorgelagerte Prozess der Luftzerlegung energieintensiv.
Andere Ansätze zur Kohlenstoffabscheidung umfassen die Verwendung von Membranen, festen Adsorptionsmitteln, Filtern und festen Kreislaufverfahren, die technologisch unterschiedlich ausgereift sind.
Kohlenstofftransport und Kohlenstoffspeicherung
Der Aufbau einer funktionierenden CO2-Infrastruktur für den effizienten Transport und die sichere Speicherung wird entscheidend dafür sein, wie umfassend und schnell Verfahren zur Kohlenstoffabscheidung und -nutzung weltweit Anwendung finden.
CO2 kann grundsätzlich per Schiff, LKW, Bahn oder leitungsgebunden über Pipelines transportiert werden. Die Nutzung von Pipelines hat sich bewährt und ist inzwischen Stand der Technik. Zu dauerhaften Speicherung wird das abgeschiedene CO2 in tiefen geologischen Formationen verpresst. Dies sind z.B. erschöpfte Erdöl- und Erdgas-Lagerstätten, nicht abbaubaren Kohleflözen und Basalte. Speicherkapazitäten auf globaler, europäischer und auf nationalen Ebenen werden unterschiedlich bewertet und sind Gegenstand von Forschungsprojekten.
Kohlenstoff als wertvollen Rohstoff nutzen
Weltweit gibt es verstärkt Bestrebungen, abgeschiedenes CO2 im Sinne einer Kreislaufwirtschaft zu nutzen (CCU – Carbon Capture and Utilization). Dies erfolgt entweder direkt oder als Ausgangsstoff in industriellen und chemischen Prozessen, um wertvolle kohlenstoffhaltige Produkte herzustellen.
Nach Angaben der internationalen Energieagentur IEA werden etwa 10% des abgeschiedenen CO2 in synthetischen Kraftstoffen (SAF), Kunststoffen, Chemikalien, Düngemitteln oder Baumaterialien verwendet. Der Rest muss dauerhaft in tiefen geologischen Formationen gespeichert werden, wie zum Beispiel erschöpften Öl- und Gasreservoirs oder salzhaltigen Aquiferen.
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EagleBurgmann ist seit vielen Jahren ein zuverlässiger Full-Service-Partner der chemischen und petrochemischen Industrie sowie Flüssiggas- und Gasindustrie. Dadurch sind wir in der Lage, aktuelle Entwicklungen zu verfolgen und als innovativ denkender Lösungspartner die Transformation hin zum Net Zero aktiv mitzugestalten. Wir begleiten CCUS-Projekte von den ersten Überlegungen bis zum späteren Betrieb der Anlagen. Erstausrüster, Anwender und EPC-Unternehmen profitieren dabei von unserem fundierten technischen Know-how, unserer langjährigen branchenübergreifenden Erfahrung, einer erstklassigen Dichtungstechnik und einem umfassenden Service und Support.
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Case Study: WKA802 zum Abdichten eine CO2-Getriebekompressors
Dichtungslösung in der Düngemittelindustrie für eine CO2-Hochdruckanwendung.
White Paper
Advanced DGS design solution for multiphase CO₂ pump applications
Mit neuester Dichtungstechnik die Effizienz von CO₂-Prozessen und Energiekreisläufen optimieren.
(Dokumenten-Sprache: Englisch)