Mesure critique des processus pour le captage, le stockage et l'utilisation du carbone : deuxième partie

Techniques analytiques et instrumentation

Première partie de cette série présentait les processus essentiels à la réussite et à la sécurité du fonctionnement du captage et du stockage du carbone (CSC). Cette deuxième partie examine les techniques analytiques que les ingénieurs peuvent utiliser pour vérifier la pureté du CO₂ capturé, détecter les traces de contaminants et prévenir les réactions corrosives ou dangereuses tout au long des phases de capture, de transport et d'injection géologique.

Les données en temps réel fournies par les chromatographes en phase gazeuse et les analyseurs d'humidité et d'oxygène garantissent le respect des réglementations environnementales et de sécurité strictes. Elles permettent également d'optimiser les processus, d'atténuer les risques et de détecter rapidement les fuites. Dans les sections suivantes, nous explorerons les principales méthodes analytiques indispensables à la CSC, en détaillant le fonctionnement de chaque technologie et sa contribution au maintien de l'intégrité structurelle des infrastructures, à la protection des sites de stockage souterrains et, en fin de compte, à la séquestration fiable et à long terme du dioxyde de carbone.

Techniques analytiques

Chromatographie en phase gazeuse (GC)

La chromatographie en phase gazeuse est utilisée pour mesurer la pureté du CO₂ en séparant et en quantifiant les impuretés à l'état de traces. Un chromatographe en phase gazeuse fonctionne en injectant un échantillon de gaz dans une colonne, où les différents composants se séparent en fonction de leur interaction avec le matériau de la colonne. Un détecteur quantifie ensuite ces composants, fournissant une analyse détaillée de la composition. Ces instruments sont essentiels dans le processus de capture et de stockage du carbone (CSC), car ils permettent d'analyser et de quantifier avec précision la composition des gaz.

Dans le processus CSC, le CO₂ est séparé des autres gaz dans les processus industriels ou les centrales électriques. Le GC joue un rôle clé en garantissant que le CO₂ capturé répond aux normes de pureté requises en analysant les flux de gaz. Cette analyse en temps réel permet aux opérateurs d'optimiser l'efficacité du processus de capture.

Après la capture, le CO₂ est transporté et injecté dans des formations géologiques pour être stocké. Le GC joue un rôle essentiel dans la surveillance de la composition du gaz avant et après l'injection afin de garantir sa pureté et de détecter toute fuite potentielle ou réaction indésirable.

La précision fournie par les mesures GC permet de respecter la réglementation, car elle garantit que le processus CSC est conforme aux normes environnementales et aux exigences légales. De plus, le GC contribue à la gestion des risques et à l'établissement de protocoles de sécurité en détectant les contaminants potentiels ou les gaz inattendus qui pourraient compromettre l'intégrité ou la sécurité du site de stockage, renforçant ainsi la fiabilité globale du processus CSC.

Analyseurs d'oxygène

Les analyseurs d'oxygène peuvent être utilisés pour mesurer la teneur en O₂ dans le flux de CO₂, à l'aide de capteurs électrochimiques ou thermoparamagnétiques. Les niveaux d'oxygène dans les processus de production peuvent atteindre des pourcentages élevés, mais le CO₂ séché injecté dans les puits est généralement maintenu à un niveau très bas (<40 ppmV). Cela est important pour éviter la corrosion et prévenir les réactions avec les formations géologiques qui pourraient compromettre l'intégrité du site de stockage. Les analyseurs assurent une surveillance continue et en temps réel afin de garantir que les niveaux d'oxygène restent dans les limites spécifiées, afin d'éviter les réactions oxydatives et la corrosion. Les capteurs sélectionnés doivent être compatibles avec l'utilisation dans le CO₂ et protégés contre les concentrations élevées d'O₂. En raison du H₂S et d'autres contaminants, un épurateur peut être nécessaire pour garantir une mesure représentative et une durée de vie prolongée du capteur.

Analyseurs d'humidité

Des mesures précises de la teneur en humidité sont essentielles pour maintenir la qualité et la sécurité du gaz transporté et stocké. Des mesures inexactes peuvent entraîner plusieurs problèmes, notamment la corrosion, le gel ou la formation d'hydrates dans les pipelines, ce qui peut provoquer des obstructions ou endommager les infrastructures.

De nombreuses industries, en particulier celles qui s'occupent du transport et du stockage du gaz, sont soumises à des réglementations et des normes strictes. Celles-ci exigent souvent que les instruments de mesure, tels que les analyseurs d'humidité, soient étalonnés par rapport à des normes nationales traçables afin de garantir leur cohérence et leur fiabilité. Le respect de ces réglementations permet d'éviter des sanctions juridiques et financières et garantit que le fonctionnement est conforme aux meilleures pratiques du secteur.

Résumé

Des instruments d'analyse précis sont au cœur d'un flux de travail CCS sûr, efficace et conforme. De la séparation haute résolution par chromatographie en phase gazeuse à la surveillance vigilante et continue des analyseurs d'oxygène et d'humidité, ces techniques fonctionnent ensemble pour vérifier la pureté du CO₂, détecter les contaminants insidieux et prévenir la corrosion ou la formation d'hydrates. En fournissant des informations en temps réel, elles permettent aux opérateurs d'ajuster les performances de capture, de prévenir les risques opérationnels et de démontrer leur conformité aux exigences réglementaires strictes et, en fin de compte, aux attentes de la société.

Dans la troisième partie, nous examinerons les avantages d'un contrôle amélioré des processus dans le CCS.

Informations utiles

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Ressources

Loi américaine sur les infrastructures et l'emploi : investissements dans la capture, l'utilisation et le stockage du carbone

Séquestration du CO2 chez Blue Flint Ethanol

Élimination du carbone et agriculture carbone dans l'UE

Production de biométhane dans l'UE

Norme européenne relative à la pureté du CO₂ (ISO 27913)