К вопросу о транспортировке сжиженного углекислого газа

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью улавливания и утилизации одного из основных видов парниковых газов - углекислого газа (СО2). Данная необходимость в первую очередь связана со все возрастающими выбросами СО2, три четверти которых приходится на сжигание различных видов топлива. Одним из основных звеньев цепочки улавливания и утилизации СО2 является его транспортировка от мест улавливания к местам утилизации или захоронения. Цель: провести анализ и систематизацию международных методик расчета трубопроводного транспорта сжиженного углекислого газа (LСО2) для определения отличий в численных результатах, в том числе факторов, учитываемых и не учитываемых в рассматриваемых методах, а также провести анализ водного вида транспорта в качестве альтернативы трубопроводному. Объекты: сжиженный углекислый газ, трубопровод для транспортировки LСО2. Методы: численное моделирование трубопроводного транспорта LСО2 согласно международным методикам для оценки требуемого диаметра, способного обеспечить заданный расход перекачки, анализ полученных результатов. Результаты. Выполнен обзор существующих методик расчета LСО2 трубопроводов, проведено численное моделирование и анализ полученных результатов, в ходе чего было выявлено, что большинство моделей игнорируют влияние примесей, которые, однако, влияют на технологические параметры эксплуатации и моделирование LСО2 трубопроводов, что приведет к неточностям при их проектировании и эксплуатации. В дополнение было выявлено, что скорость жидкости в трубопроводе рассчитывается по параметрам в начальном сечении, что соответствует минимальному ее значению в трубопроводе, и принимается равной ей по всему трубопроводу без учета расширения LСО2 от изменения температуры и давления по его длине и, следовательно, без учета дополнительных потерь давления и изменения иных технологических параметров, которые напрямую могут влиять на безопасность эксплуатации и экономическую эффективность проектируемого или эксплуатируемого LСО2 трубопровода. Также следует отметить, что уравнения определения диаметра, зависящие от длины трубопровода, не подходят для оценки оптимального диаметра трубопровода. Что же касается альтернатив трубопроводному транспорту, то в первую очередь стоит отметить возможность перевозки танкерами на большие расстояния либо возможность использования LСО2 для увеличения дебита месторождений на шельфе и в труднодоступных местах прибрежной зоны

The relevance of the study is caused by the need to capture and utilize one of the main types of greenhouse gases - carbon dioxide (CO2). This need is primarily related to the ever-increasing CO2 emissions, three quarters of which are accounted for by the combustion of various fuels. The main aim is to analyze and systematize international methods for calculating the pipeline transport of liquefied carbon dioxide (LCO2) to determine differences in numerical results, including factors taken into account and not taken into account in the methods under consideration, as well as to analyze water transport type as an alternative to pipeline transport. Objects: liquefied carbon dioxide, a pipeline for transporting LCO2. Methods: numerical modeling of LCO2 pipeline transport according to international methods to estimate the required diameter capable of providing a given pumping flow rate, analysis of the results obtained. Results. The authors have carried out a review of existing methods for calculating LCO2 pipelines, carried out numerical modeling and analysis of the results, during which it was revealed that most models ignore the influence of impurities, which, however, affect the technological parameters of operation and modeling of LCO2 pipelines, which will lead to inaccuracies in their design and operation. In addition, it was found that the fluid velocity in the pipeline is calculated according to the parameters in the initial section, which corresponds to its minimum value in the pipeline, and is assumed to be equal to it throughout the pipeline without taking into account the expansion of LCO2 from changes in temperature and pressure along its length and, consequently, without taking into account additional pressure losses and changes in other technological parameters that they can directly affect the operational safety and economic efficiency of the designed or operated LCO2 pipeline. It should also be noted that the diameter determination equations depending on the length of the pipeline are not suitable for estimating the optimal diameter of the pipeline. As for alternatives to pipeline transport, first of all, it is worth noting the possibility of transportation by tankers over long distances or the possibility of using LCO2 to increase the flow rate of deposits on the shelf and in hard-to-reach places of the coastal zone