Il rapido sviluppo dei cicli energetici di anidride carbonica supercritica (sCO₂), dello stoccaggio del carbonio CCUS e delle tecnologie di estrazione supercritica sta guidando la crescente domanda di pompe booster per CO₂ ad alte-prestazioni.
Essendo uno dei componenti principali dell'apparecchiatura in un sistema sCO₂, la pompa booster funziona in condizioni difficili in cui le proprietà del fluido possono cambiare significativamente vicino al punto critico. L'erogazione stabile della pressione, la tenuta affidabile e la resistenza all'instabilità del flusso sono quindi sfide tecniche chiave.
A livello globale, i principali produttori hanno accumulato una notevole esperienza nei sistemi di pompe ad alta-potenza e lunga-durata, mentre gli istituti di ricerca cinesi e i produttori di apparecchiature stanno accelerando lo sviluppo nazionale per la generazione di energia sCO₂ su scala di megawatt-, progetti CCUS e applicazioni industriali ad alta-pressione.
Perché le pompe booster a CO₂ supercritica sono tecnicamente impegnative
La CO₂ supercritica ha proprietà fisiche molto diverse dai liquidi convenzionali.
Vicino al punto critico, piccoli cambiamenti di pressione e temperatura possono causare grandi cambiamenti di densità e comprimibilità. Ciò impone requisiti più elevati in termini di progettazione della pompa, sistemi di tenuta, stabilità del flusso e controllo del sistema.
Le principali sfide tecniche includono:
- Sigillatura ad alta-pressione in condizioni supercritiche
- Erogazione stabile del fluido vicino al punto critico
- Prevenzione del blocco del gas e della cavitazione-come instabilità
- Affidabilità a lungo-termine in condizioni di funzionamento continuo
- Controllo della pulsazione del flusso
- Compatibilità dei materiali
- Coordinamento pompa e sistema
- Monitoraggio delle condizioni in tempo reale-
Questi fattori hanno reso le pompe booster sCO₂ una tecnologia fondamentale nella produzione di energia, nella cattura del carbonio, nel trattamento chimico e nei sistemi di estrazione.
Principali Produttori Internazionali
Diversi produttori internazionali di pompe hanno sviluppato prodotti e tecnologie per applicazioni con CO₂ in fase supercritica o-densa.
Barbiere-Nicholsnegli Stati Uniti ha partecipato a programmi di ricerca sul ciclo energetico sCO₂-e si concentra su pompe booster centrifughe compatte e ad alta-velocità per piattaforme sperimentali e dimostrative.
LEWAin Germania è nota per le pompe a pistoni alternative ad alta-pressione, con punti di forza nella misurazione di precisione, nel controllo del flusso e nella tecnologia di tenuta. I suoi prodotti vengono utilizzati nell'estrazione supercritica, nel trattamento chimico e nei sistemi di ricerca ad alta-pressione.
SulzerEFlowserveconcentrarsi maggiormente su soluzioni di pompaggio centrifugo a-flusso di grandi dimensioni per il trasporto di CO₂ in fase-densa e applicazioni di condutture CCUS, dove il funzionamento continuo a lungo-termine e l'elevata efficienza sono importanti.
URACAè specializzata nella tecnologia delle pompe alternative ad alta-pressione e fornisce soluzioni con pompe a stantuffo per applicazioni di processo ad alta-pressione, compresi sistemi di estrazione supercritica e-circuiti di test.
ERMETICOè nota per la tecnologia delle pompe a motore-incapsulate senza guarnizioni, che offre vantaggi nelle applicazioni in cui la prevenzione delle perdite è una delle principali preoccupazioni.
Sviluppo di pompe a CO₂ supercritica in Cina
La Cina ha compiuto rapidi progressi nello sviluppo di apparecchiature per il pompaggio di CO₂ in fase supercritica e densa.
Attualmente, le pompe a portata piccola- e media-per applicazioni di laboratorio e su scala pilota-hanno raggiunto un livello di localizzazione relativamente elevato. Allo stesso tempo, i produttori nazionali stanno lavorando per migliorare i sistemi di pompe ad alta-portata e ad alta{5}pressione per CCUS, un migliore recupero del petrolio e progetti di generazione di energia sCO₂ su scala di megawatt-sCO₂-.
I produttori cinesi rappresentativi si stanno concentrando su diversi percorsi tecnici, tra cui:
- Pompe a pistoni alternative ad alta-pressione
- Pompe per CO₂ a fase-densa-di grande flusso
- Sistemi booster-azionati a gas
- Pacchetti pompa integrati montati su skid-
- Pompe centrifughe multi-stadio
- Sistemi intelligenti di controllo della pressione e del flusso
Nanjing Yalong: pompe a pistoni ad alta-pressione per applicazioni con CO₂ supercritica
Nanjing Yalong Petrochemical Equipment Technology Co., Ltd. si concentra sullo sviluppo e sulla produzione dipompe alternative e a pistoni ad alta-pressioneper applicazioni esigenti nel settore petrolifero, petrolchimico, energetico e di ricerca.
Per le applicazioni con CO₂ supercritica, si è sviluppata Nanjing YalongPompe a pistoni ad alta-pressione serie 3CQ e 5CQ, coprendo un ampio intervallo di pressioni per diverse esigenze sperimentali e industriali.
L'approccio tecnico dell'azienda si concentra su:
- Struttura della pompa alternativa ad alta-pressione
- Consegna stabile del fluido
- Pulsazioni di flusso ridotte
- Prestazioni di tenuta affidabili
- Design dello stantuffo-resistente all'usura
- Adattamento alle condizioni di CO₂ supercritiche e ad alta-pressione
Gli stantuffi in ceramica vengono utilizzati in configurazioni selezionate per migliorare la resistenza all'usura e supportare una maggiore durata in condizioni operative difficili.
Le soluzioni di pompe a CO₂ supercritica di Nanjing Yalong possono essere applicate in:
- piattaforme di test del ciclo energetico-di sCO₂
- Laboratori universitari e di istituti di ricerca
- Sistemi di estrazione supercritica
- Lavorazione di prodotti chimici e-nuovi materiali
- Sistemi di circolazione di CO₂ ad alta-pressione
- Progetti pilota di ricerca energetica su scala-
L'azienda ha inoltre fornito apparecchiature di pompaggio per università e istituti di ricerca nazionali, supportando lo sviluppo di cicli di alimentazione a CO₂ supercritica-e piattaforme di test dei fluidi ad alta-pressione.
Tendenze chiave nel mercato globale delle pompe sCO₂
La direzione generale dello sviluppo delle apparecchiature di pompaggio della CO₂ supercritica sta diventando sempre più chiara.
Flusso e potenza più elevati
Man mano che la tecnologia sCO₂ passa dalla ricerca di laboratorio ai progetti dimostrativi e su scala commerciale-, la domanda si sta spostando verso portate maggiori, potenza più elevata e periodi di funzionamento continuo più lunghi.
Maggiore affidabilità della tenuta
La tenuta ad alta-pressione rimane una delle sfide tecniche più importanti. Lo sviluppo futuro delle pompe continuerà a concentrarsi su materiali di tenuta avanzati, tassi di perdita più bassi e intervalli di manutenzione più lunghi.
Migliore stabilità vicino al punto critico
I cambiamenti-delle proprietà fluide in prossimità del punto critico possono creare instabilità operativa. I produttori di pompe stanno quindi migliorando la progettazione idraulica, la configurazione-delle estremità del fluido e le strategie di controllo per mantenere pressione e flusso stabili.
Integrazione-montata su skid
I sistemi montati su skid-stanno diventando sempre più popolari perché semplificano l'installazione, la messa in servizio, il trasporto e la-manutenzione in loco.
Monitoraggio e controllo intelligenti
Sempre più progetti prevedono il monitoraggio in tempo reale-di pressione, temperatura, vibrazioni e flusso per migliorare la sicurezza operativa e la capacità di manutenzione predittiva.
Dalle apparecchiature di ricerca alle applicazioni industriali
I produttori internazionali hanno ancora vantaggi nei sistemi di pompe su larga-scala, ad alta-potenza e a lunga-durata, in particolare nei grandi progetti di condutture CCUS e di generazione di energia-.
Tuttavia, i produttori cinesi stanno rapidamente colmando il divario attraverso programmi di ricerca, progetti dimostrativi e sviluppo di apparecchiature localizzate.
Per le applicazioni di ricerca sui flussi piccoli- e medi-, le soluzioni di pompe domestiche sono già ampiamente disponibili. La prossima fase di sviluppo si concentrerà su:
- Sistemi di pompe ad alta-pressione a-flusso di grandi dimensioni
- Affidabilità a lungo-termine
- Tecnologia di tenuta supercritica
- Operazione di condizione-variabile
- Controllo integrato del sistema-della pompa
- Verifica di progetti su scala-industriale
Veduta
Man mano che aumentano le piattaforme dimostrative per la generazione di energia-sCO₂ e i progetti CCUS, si prevede che la domanda di pompe booster affidabili per CO₂ supercritica continuerà a crescere.
Il settore si sta spostando da apparecchiature su scala di laboratorio- verso sistemi di pompaggio più grandi, più integrati e più intelligenti.
Per i produttori cinesi comeNanjing Yalong Petrochemical Equipment Technology Co., Ltd., il mercato attuale rappresenta un'importante opportunità per accelerare l'industrializzazione della tecnologia delle pompe a CO₂ supercritica ad alta-pressione e fornire soluzioni di apparecchiature più localizzate per l'energia, la cattura del carbonio, il trattamento chimico e le applicazioni di ricerca.
