Le développement rapide des cycles d'alimentation au dioxyde de carbone supercritique (sCO₂), du stockage du carbone CCUS et des technologies d'extraction supercritique entraîne une demande croissante de pompes de surpression au CO₂ hautes-performances.
En tant qu'élément essentiel d'un système sCO₂, la pompe de surpression fonctionne dans des conditions exigeantes où les propriétés du fluide peuvent changer considérablement à proximité du point critique. Une distribution de pression stable, une étanchéité fiable et une résistance à l’instabilité du débit constituent donc des défis techniques majeurs.
À l'échelle mondiale, les principaux fabricants ont accumulé une expérience considérable dans les systèmes de pompes à haute-puissance et longue durée de vie-, tandis que les instituts de recherche et les fabricants d'équipements chinois accélèrent le développement national de la production d'énergie sCO₂ à l'échelle du mégawatt-, des projets CCUS et des applications industrielles à haute-pression.
Pourquoi les pompes de surpression au CO₂ supercritiques sont techniquement difficiles
Le CO₂ supercritique a des propriétés physiques très différentes de celles des liquides conventionnels.
À proximité du point critique, de petits changements de pression et de température peuvent entraîner d’importants changements de densité et de compressibilité. Cela impose des exigences plus élevées en matière de conception de pompe, de systèmes d'étanchéité, de stabilité du débit et de contrôle du système.
Les principaux défis techniques comprennent :
- Étanchéité à haute-pression dans des conditions supercritiques
- Livraison de fluide stable près du point critique
- Prévention des blocages de gaz et des instabilités de type cavitation-
- Fiabilité à long terme-en fonctionnement continu
- Contrôle des pulsations de débit
- Compatibilité des matériaux
- Coordination des pompes et des systèmes
- Surveillance des conditions en temps réel{{0}
Ces facteurs ont fait des pompes de surpression sCO₂ une technologie essentielle dans les systèmes de production d’électricité, de captage du carbone, de traitement chimique et d’extraction.
Principaux fabricants internationaux
Plusieurs fabricants internationaux de pompes ont développé des produits et des technologies pour les applications CO₂ en phase supercritique ou dense.
Barbier-Nicholsaux États-Unis, a participé à des programmes de recherche sur le cycle d'énergie sCO₂-et se concentre sur des pompes de surpression centrifuges compactes-à grande vitesse pour les plates-formes expérimentales et de démonstration.
LÉWAen Allemagne est connue pour ses pompes à piston alternatif haute-pression, dotées de points forts en matière de dosage de précision, de contrôle du débit et de technologie d'étanchéité. Ses produits sont utilisés dans les systèmes d'extraction supercritique, de traitement chimique et de recherche à haute-pression.
SulzeretFluxserveconcentrez-vous davantage sur les solutions de pompage centrifuge à grand débit-pour les applications de transport de CO₂ en phase dense-et de pipelines CCUS, où un fonctionnement continu à long-terme et une efficacité élevée sont importants.
URACAse spécialise dans la technologie des pompes alternatives à haute-pression et fournit des solutions de pompes à piston pour les applications de processus à haute-pression, y compris les systèmes d'extraction supercritique et de boucle de test-.
HERMÉTIQUEest connu pour sa technologie de pompes à moteur-en conserve sans joint, offrant des avantages dans les applications où la prévention des fuites est une préoccupation majeure.
Développement de pompes à CO₂ supercritiques en Chine
La Chine a réalisé des progrès rapides dans le développement d'équipements de pompage de CO₂ en phase supercritique et dense.
À l'heure actuelle, les pompes à petit- et moyen-débits destinées aux applications en laboratoire et à l'échelle pilote-ont atteint un niveau de localisation relativement élevé. Dans le même temps, les fabricants nationaux s'efforcent d'améliorer les systèmes de pompes à grand-débit et haute-pression pour les projets de production d'énergie CCUS, de récupération assistée du pétrole et de génération d'électricité sCO₂ à l'échelle du mégawatt-sCO₂-.
Les fabricants chinois représentatifs se concentrent sur plusieurs voies techniques, notamment :
- Pompes à piston alternatif haute-pression
- Pompes à CO₂ à phase dense à grand-débit-
- Systèmes de surpression-à gaz
- Ensembles de pompes intégrées montées sur skid-
- Pompes centrifuges multicellulaires-
- Systèmes intelligents de contrôle de pression et de débit
Nanjing Yalong : Pompes à piston haute-haute pression pour les applications au CO₂ supercritique
Nanjing Yalong Petrochemical Equipment Technology Co., Ltd. se concentre sur le développement et la fabrication depompes à piston et à piston haute pressionpour les applications exigeantes du pétrole, de la pétrochimie, de l’énergie et de la recherche.
Pour les applications CO₂ supercritique, Nanjing Yalong a développéPompes à piston haute pression-séries 3CQ et 5CQ, couvrant une large plage de pression pour différentes exigences expérimentales et industrielles.
L'approche technique de l'entreprise se concentre sur :
- Structure de pompe alternative haute-pression
- Livraison de fluide stable
- Pulsation de débit réduite
- Performances d'étanchéité fiables
- Conception de piston-résistante à l'usure
- Adaptation aux conditions supercritiques et à haute-pression de CO₂
Les pistons en céramique sont utilisés dans des configurations sélectionnées pour améliorer la résistance à l'usure et supporter une durée de vie plus longue dans des conditions de fonctionnement exigeantes.
Les solutions de pompes à CO₂ supercritiques de Nanjing Yalong peuvent être appliquées dans :
- plates-formes de test de cycle d'énergie sCO₂-
- Laboratoires d'universités et d'instituts de recherche
- Systèmes d'extraction supercritiques
- Traitement des produits chimiques et des nouveaux-matériaux
- Systèmes de circulation de CO₂ à haute-pression
- Projets pilotes-de recherche sur l'énergie à grande échelle
L'entreprise a également fourni des équipements de pompage à des universités et instituts de recherche nationaux, soutenant le développement de plates-formes de test de fluides à haute pression et de cycles électriques au CO₂ supercritique.
Principales tendances du marché mondial des pompes sCO₂
L’orientation globale du développement des équipements de pompage de CO₂ supercritique devient de plus en plus claire.
Débit et puissance plus élevés
À mesure que la technologie sCO₂ passe de la recherche en laboratoire aux projets de démonstration et à l'échelle commerciale-, la demande évolue vers des débits plus élevés, une puissance plus élevée et des périodes de fonctionnement continu plus longues.
Fiabilité d'étanchéité améliorée
L'étanchéité à haute-pression reste l'un des défis techniques les plus importants. Le développement futur des pompes continuera de se concentrer sur des matériaux d’étanchéité avancés, des taux de fuite plus faibles et des intervalles de maintenance plus longs.
Meilleure stabilité près du point critique
Les modifications des propriétés des fluides à proximité du point critique peuvent créer une instabilité de fonctionnement. Les fabricants de pompes améliorent donc la conception hydraulique, la configuration des extrémités du fluide et les stratégies de contrôle pour maintenir une pression et un débit stables.
Intégration montée sur skid-
Les systèmes montés sur châssis sont de plus en plus populaires car ils simplifient l'installation, la mise en service, le transport et la maintenance sur site.
Surveillance et contrôle intelligents
De plus en plus de projets intègrent-une surveillance en temps réel de la pression, de la température, des vibrations et du débit pour améliorer la sécurité opérationnelle et la capacité de maintenance prédictive.
Des équipements de recherche aux applications industrielles
Les fabricants internationaux ont toujours des avantages dans les systèmes de pompes à grande-puissance élevée-et longue durée de vie-, en particulier dans les grands projets de pipelines CCUS et de-production d'électricité.
Cependant, les fabricants chinois comblent rapidement l’écart grâce à des programmes de recherche, des projets de démonstration et le développement d’équipements localisés.
Pour les applications de recherche à faible- et moyen-débits, les solutions de pompes domestiques sont déjà largement disponibles. La prochaine étape de développement portera sur :
- Systèmes de pompes à grand-débit et haute-pression
- Fiabilité à long terme-
- Technologie d'étanchéité supercritique
- Opération de condition-variable
- Contrôle intégré du système de pompe-
- Vérification de projets à l'échelle industrielle-
Perspectives
À mesure que de plus en plus de plates-formes de démonstration de production d'électricité au CO₂ et de projets CCUS progressent, la demande de pompes de surpression au CO₂ supercritiques fiables devrait continuer de croître.
L'industrie passe des équipements à l'échelle du laboratoire-à des systèmes de pompes plus grands, plus intégrés et plus intelligents.
Pour les fabricants chinois tels queNanjing Yalong Équipement pétrochimique Technology Co., Ltd., le marché actuel représente une opportunité importante pour accélérer l'industrialisation de la technologie des pompes à CO₂ supercritiques à haute pression et fournir des solutions d'équipement plus localisées pour les applications liées à l'énergie, au captage du carbone, au traitement chimique et à la recherche.
