TCM-rapport; CO₂-fangst – drifts- og prosesskontroll

Gjennom mer enn 10 år med teknologitestingskampanjer med 24/7 drift, har TCM utviklet betydelig læring og erfaring på dette området. Hovedsakelig på det fleksible aminanlegget, men også på andre TCM-teststeder.

Lang erfaring med CO₂-fangst

TCM har over 20 000 timer med testdata med de ikke-proprietære aminløsningsmidlene MEA og CESAR 1. På TCM har man i denne sammenheng  undersøkt og dokumentert ulike nivåer i fangstprosessen. En rekke løsemiddelsystemer, røykgass-sammensetninger, prosessparametere, driftsstrategier og analyseteknikker er testet for å forbedre forståelsen, forbedre ytelsen og redusere risiko og kostnader forbundet med CO₂-fangst. Det er utgitt seks forskjellige publikasjoner. – Vi er stolte over erfaringen vi har fått og ser at testresultatene våre nå blir tatt i bruk av stadig flere fullskalaaktører. Og vi deler mer enn gjerne vår ekspertise, avslutter Ismail Shah, administrerende direktør.

Anlegget blir påvirket av opp- og nedstenging

Verdien av å ha fleksible CCS-anlegg som håndterer ulik tilgang på kraft blir større med høyere innslag av fornybart (f. eks. solenergi og vind) i energitilførselen. Oppstarts- og nedstengningssykluser av kraftverk med CCS blir stadig hyppigere, noe som mulig kan øke flyktige utslipp. Mens oppstart og nedstengning av kraftverk har blitt karakterisert, er effekten av oppstart og nedstengning på CCS-anlegg fortsatt uklar. TCM har sammen med ulike samarbeidspartnere blant annet sett på dette.

Kvantifisere resterende CO₂-utslipp, energibehov og tidskrav ved oppstart og nedstengning i aminbaserte CO₂-fangstanlegg

Det ble utført en serie oppstarts- og nedstengningstester i mars, juni og november 2020 ved teknologisenteret Mongstad (TCM). I disse testene ble det brukt CESAR-1 for å fange opp CO₂ fra røykgass (~4 mol% CO₂) som kommer ut fra det naturgassfyrte CCGT (combined cycle gas turbine) kombinert med røykgass fra varme- og kraftanlegg (CHP). Disse testene gir verdifull innsikt i hvordan nøkkelprosess-parametere og driftsstrategier kan bidra til å minimere forstyrrelser (f. eks. tids- og energibehov) og CO₂-utslipp under oppstart og nedstenging av CO₂-fangstanlegg.

Ytelsesforbedring kan oppnås gjennom å:

• Optimalisere oppløsningsmiddelvolumet
• Tidspunktet for strømtilgjengelighet
• Nøkkelprosessparametere som CO₂-belastning av løsemiddel eller aminkonsentrasjon

Kilde: Evaluating performance during start-up and shut down of the TCM CO₂ capture facility (2022)

CO₂ produktkvalitet

Kvaliteten på CO₂-produktstrømmen som produseres av fangstprosessen, inkludert nivåene og typene av urenheter som er til stede, er et stadig viktigere tema på grunn av innvirkningen på CO₂-transport og -lagring. Dette har blitt reflektert i CO₂-spesifikasjoner satt av prosjekter som for eksempel Northern Lights. I 2018 publiserte TCM en fullstendig karakterisering av CO₂-produktstrømmen med hjelp av analyser i regi av Airborne Labs med støtte fra TCMs online instrumentering. Dette inkluderte også testing av effekten av solventnedbrytning og visse prosessparametere som gjelder kvaliteten på CO₂-produktstrømmen.

Kilde: CO₂ product quality: assessment of the range and level of impurities in the CO₂ product stream from MEA testing at the Technology Centre Mongstad (TCM) (2018.

De seks rapportene som er publisert innenfor dette fagområdet

• Evaluating performance during start-up and shut down of the TCM CO₂ capture facility (2022)
• Start-up and Shutdown Protocol for Natural Gas-fired Power Stations with CO₂ Capture (2022)
• Demonstrating flexible operation of the Technology Centre Mongstad (TCM) CO₂ capture plant (2020)
• Demonstration of non-linear model predictive control of post-combustion CO₂ capture processes (2019)
• Experimental results of transient testing at the amine plant at Technology Centre Mongstad: Open-loop responses and performance of decentralized control structures for load changes (2018)
• Scale-up and Transient Operation of CO₂ Capture Plants at CO₂ Technology Centre Mongstad (2014)