Til hovedinnhold

163-1 Flytendegjøring CO2

163-1 Flytendegjøring CO2

Simulering og/eller eksperimentell undersøkelse av flytendegjøring og separasjon av CO2 i forsøksoppsett

Forenklet illustrasjon av flytendegjørings-/separasjonsprosessen
Forenklet illustrasjon av flytendegjørings-/separasjonsprosessen

Motivasjon og relevans

CO2-fangst, -transport og -lagring (CCS) er en essensiell klimateknologi når vi nå skal jobbe for å nå 1,5-gradersmålet, i kjølvannet av Paris-avtalen. Prinsippet med CCS er at man separerer CO2 fra eksosgassen fra kraftproduksjon eller industrielle prosesser som søppelforbrenning for fjernvarmeproduksjon (som gjøres i flere store byer i Norge), metallproduksjon eller sementproduksjon. Sementproduksjon alene står for omlag 5% av alle verdens menneskeskapte CO2-utslipp.

Bakgrunn

SINTEF Energi leder EU-prosjektet CEMCAP  som undersøker flere forskjellige teknologier for å fange CO2 fra sementproduksjon. Vi jobber med å utvikle en ny teknologi for fangst eller separasjon av CO2 ved å kjøle ned eksosgassen til lave temperaturer slik at CO2 går over til væskefase, mens de andre gassene forblir i gassfase. Slik kan vi effektivt skille CO2 fra de andre gassene. I disse dager bygger vi opp en laboratoriepilot for denne prosessen som vi snart skal begynne å teste. I det følgende gir vi en overordnet beskrivelse av denne prosessen.

For gassblandinger med relativt høy konsentrasjon av CO2 er nedkjøling under trykk en effektiv måte å skille ut CO2 fra lettere komponenter (f.eks. nitrogen). I vårt oppsett komprimeres en blanding av CO2 og nitrogen til rundt 100 bar eller høyere og kjøles i en varmeveksler. Etter struping/trykkreduksjon til rundt 30 bar, er temperaturen redusert til om lag -50°C. Separasjonen av flytende CO2 skjer i en gass-/væskeseparator (1. separasjonstrinn). Væskeproduktet varmes så noe opp før trykk reduseres ytterligere, og separeres på nytt ved omtrent samme temperatur i en ny gass-/væskeseparator (2. separasjonstrinn). Det flytende CO2-produktet fra 2. separasjonstrinn brukes så til å forkjøle høytrykksstrømmen fra kompressorene i varmeveksleren. De tre separerte strømmene fra henholdsvis 1. og 2. separasjonstrinn resirkuleres til et større blandebatteri.

Et forsøk med dette oppsettet består typisk av følgende faser:

  1. Fylling av gasser (CO2 og nitrogen)
  2. Oppstart av oppsettet fra varm (romtemperatur) tilstand
  3. Stasjonær ("steady state") fase med måling av massestrømmer og komposisjoner av de ulike strømmene
  4. Nedstenging av forsøket

Oppgaven består i å

  • gjøre seg kjent med prosessen og laboratorieriggen
  • basert på kompetanse, interesse og status i laboratoriet, enten
    • utføre forsøksserier med laboratorieriggen og dokumentere resultater og driftserfaringer
    • utføre relevante prosess-simuleringer relatert til forsøksoppsettet ved hjelp av egnet dataverktøy
  • skrive rapport som dokumenterer arbeidet og resultatene

Du kan lese mer om CEMCAP delprosjektet WP11 Membrane-assisted CO2 liquefaction på denne siden.

Forutsetninger

  • Interesse for laboratorieaktivitet
  • Interesse for termodynamikk og/eller fluiddynamikk
  • Kjennskap til datasimuleringer av varme- og strømningsprosesser

Medveiledere:  Hans Georg Jacob Stang og  Stian Trædal

Søknadsfristen er utgått.