During the recent 40 years, the quantity of energy sources globally has been reduced, and the consequence of this situation that the oil in the world becomes more expensive. Many manufacturers have been forced to initiate the development of completely new concepts of developing commercial aircraft which would be more rational regarding fuel consumption by completely retaining the best quality of passenger services. A continuous uptrend of the propellant cost globally since 1990s has forced not only smaller companies but also the most powerful enterprises in aviation industry, such as the “General Electric”, to return to the research and development programs of Turbo Prop engines. In the case of the aircraft DHC Dash 8 Q 400, the engineering preparation of the flight for calculating the changes of travel propellant while the switch of the flight altitude was being done. By analyzing nine various levels of flight, the conclusion has been indisputably reached that regardless of the vast altitudes of a flight and the horizontal distance covered during climb and descent, the fuel consumption is significantly lower than while flying at much lower altitudes with much lower horizontal distance in climb and descent. All the indicators that have been reached undeniably confirm the fact that a flight at great altitudes enables lower consumption of fuel and less necessary time of the flights. By such analysis and setting sustainable aircraft fuels into equations, numerous improvements in the world of aviation, which directly influence the quality of life on the global level, are achieved. Likewise, it will indicate the possibility of substitution of classical hydrocarbon (fossil) fuels with biofuels which, while burning, release much lower emission of exhaust gases.
Potrzeba redukcji emisji CO2, zużycia energii i oszczędności zasobów stała się przedmiotem wielokierunkowych działań legislacyjnych. Duży potencjał oszczędności stanowi ograniczenie zużycia energii elektrycznej przez stosowane w napędach silniki elektryczne, zużywające ok. 70% całej energii elektrycznej w przemyśle.
W niniejszym artykule dokonano przeglądu literaturowego dotyczącego technologii bezpośredniego wychwytu dwutlenku węgla z powietrza, zwracając szczególną uwagę na zagadnienia takie jak badania nad opracowaniem wysoce efektywnych sorbentów, ekonomiczne aspekty funkcjonowania przedsiębiorstwa, współpraca ze źródłami OZE w ramach technologii Power-to-X czy oddziaływanie sorbentów na środowisko naturalne. Przedstawiono również aktualny stan projektów realizujących DAC. Zwrócono uwagę na konieczność rozwoju tej technologii, szczególnie mając na uwadze zachodzącą transformację energetyczną. Poruszono również problematykę energochłonności procesu.
EN
This article reviews the literature on direct atmospheric carbon capture (DAC) technology, paying partic ar attention to issues such as research into the development of highly efficient sorbents, the economics of the b›usiness, cooperation with RES sources as part of power—to-X technology or the environmental impact of sorbents. The current status of projects implementing DAC was also presented. Attention was drawn to the 'neces sity of developing this technology, particularly in view of the ongoing energy transition. The energy intensity of the process was also discussed.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Na podstawie danych FAO oraz z Monitoringu Chemizmu Gleb Ornych w Polsce przedstawiono bazowe sekwestracje węgla organicznego w glebach Polski w 2020 r., potencjalne sekwestracje w 2040 r. dla scenariusza bez wprowadzenia rolnictwa węglowego oraz potencjalne pochłanianie CO₂ dla scenariusza, w którym praktyki rolnictwa węglowego zwiększą o 20% dopływ węgla organicznego do gleby.
EN
The baseline sequestration of org. C in Polish soils in 2020 and in the 2040 perspective was statistically estimated and compared based on FAO data and data from the Agricultural Soil Chemistry Monitoring in Poland. Potential sequestration in 2040 for a scenario without the introduction of C farming and potential CO₂ sequestration for a scenario in which C farming practices increase soil org. C inputs by 20% were presented.
W ostatnich latach obserwuje się wzrost zainteresowania technologiami wychwytu, gospodarczego wykorzystania i składowania dwutlenku węgla (ang. carbon capture, utilization and storage – CCUS) we wszystkich sektorach przemysłu, gdzie inne metody w zakresie znaczącej redukcji emisji dwutlenku węgla (CO2) są niemożliwe, technologicznie niedostępne lub zbyt kosztowne. Aby ograniczyć wzrost globalnego ocieplenia i osiągnąć wyznaczone cele klimatyczne, skala technologii z łańcucha CCUS zgodnie z najnowszymi analizami musi wzrosnąć do gigaton sekwestrowanego CO2 rocznie. Technologie CCUS są często wspominane również w kontekście dążenia do osiągnięcia zerowego bilansu CO2 do roku 2050, gdzie innowacyjne rozwiązania oparte o wytwarzanie bioenergii połączone z wychwytem CO2 lub bezpośrednie usuwanie dwutlenku węgla z atmosfery mogą stanowić cenny wkład w osiągnięcie neutralności klimatycznej poprzez generowanie tzw. „ujemnych” emisji. Konieczność implementacji technologii z łańcucha CCUS jest często podkreślana przez uznane, międzynarodowe organizacje zajmujące się tematyką w obszarze nowych technologii, energetyki czy zmian klimatu. W związku z tym, niniejszy artykuł traktuje o rozwiązaniach w zakresie technologii łańcucha CCUS oraz skupia się na analizie stanu obecnego z uwzględnieniem perspektywy krajowej.
EN
The increase of interests concerning the carbon capture, utilization and storage (CCUS) is seen current years in such industry sectors, in which other methods of a significant reduction of carbon dioxide (CO2) are not possible, technologically inaccessible or too costly. In order to limit the global warming and to achieve the determined climatic goals, the technology scale from the CCUS chain, according to the most recent analyses, must increase to gigatons of sequestered CO2 annually. CCUS technologies are often mentioned also in a context of striving to achieve zero CO2 balance to the year 2050. Innovatory solutions based on bioenergy production, joined with the capture of CO2 or a direct removal of carbon dioxide from the atmosphere, can constitute a valuable contribution in achieving the climatic neutrality by generating the so-called ‘negative’ emissions. The necessity of implementations of technologies from the CCUS chain is often emphasised by recognized international organisations dealing with problems of new technologies, energy and climate changes. In relation to that, the hereby paper concerns solutions in the field of CCUS chain technology and focuses on the analysis of the current state with taking into account the national perspective.
W ostatnich latach obserwuje się wzrost zainteresowania technologiami wychwytu, gospodarczego wykorzystania i składowania dwutlenku węgla (ang. carbon capture, utilization and storage – CCUS) we wszystkich sektorach przemysłu, gdzie inne metody w zakresie znaczącej redukcji emisji CO2 s ąniemożliwe, technologicznie niedostępne lub zbyt kosztowne. Technologie CCUS s ączęsto wspominane również w kontekście dążenia do osiągnięcia zerowego bilansu CO2 do roku 2050, gdzie innowacyjne rozwiązania oparte o wytwarzanie bioenergii połączone z wychwytem CO2 lub bezpośrednie usuwanie dwutlenku węgla z atmosfery mogą stanowić cenny wkład w osiągnięcie neutralności klimatycznej poprzez generowanie tzw. „ujemnych” emisji. Konieczność implementacji technologii z łańcucha CCUS jest często podkreślana przez uznane, międzynarodowe organizacje zajmujące się tematyką w obszarze nowych technologii, energetyki czy zmian klimatu. W związku z tym, niniejszy artykuł traktuje o rozwiązaniach w zakresie technologii łańcucha CCUS oraz skupia się na analizie stanu obecnego z uwzględnieniem perspektywy krajowej.
EN
Last years an increase in interests of technologies of carbon capture, utilization and storage of carbon dioxide (CCUS) has been noticed in such sectors of industry in which other methods of a significant reduction of carbon dioxide emission are not possible, technologically unavailable or too costly. The CCUS technologies are often mentioned in a context of striving to achieve the zero balance of CO2 up to the year 2050. Innovatory solutions based on the production of bioenergy combined with a capture of CO2 or with a direct removal of carbon dioxide from the atmosphere can constitute a valuable contribution in reaching climatic neutrality by generating the so-called „negative” emissions. The necessity of implementing the technology from the CCUS chain is often emphasised by known and recognized international organisations dealing with new technologies, power engineering or climate changes. On account of this, the hereby paper concentrates on solutions within the CCUS technology chain and on analysis of the current state with taking into account the country perspective.
The corrosion protection effect of the new S-1 reagent in media with the pH values of 2.0, 4.0, 6.0, as well as carbon dioxide and hydrogen sulfide added separately and combined to the mentioned media, was first tested under laboratory conditions. The protective effect of reagent S-1 was weak in the corrosion medium without hydrogen sulfide and carbon dioxide. However, as the acidity of the medium and the concentration of the reagent increases, the corrosion protection efficiency of the inhibitor also increases. The highest effect is observed at pH = 2.0 and reagent concentration of 30 mg/l. The corrosion protection effect of the reagent reaches 97% under these conditions. In the media with pH = 4.0 and pH = 6.0 without carbon dioxide and hydrogen sulfide, the protective effect of the inhibitor at the optimal concentration of 30 mg/l is 66% and 64%, respectively. In the medium with added carbon dioxide, the protective effect of inhibitor S-1 decreases at pH = 2.0 and, on the contrary, increases at the values of pH = 4.0 and pH = 6.0. Also, as the pressure of carbon dioxide in the medium increases, the protective effect of inhibitor S-1 increases. When hydrogen sulfide is added to the medium, it causes an increase in the corrosion rate and the protection efficiency of inhibitor S-1. However, in the medium without inhibitor, the increase of hydrogen sulfide concentration only up to CH2S = 400 mg/l is accompanied by an increase in the corrosion rate at all values of pH. The addition of 1000 mg/l of hydrogen sulfide to the corrosion medium leads to the decrease in the corrosion rate in the medium without inhibitors and a slight decrease in the protective effect at the concentration of the inhibitor Cinh = 10 mg/l. As the concentration of inhibitor S-1 increases in the medium with the addition of carbon dioxide and hydrogen, its corrosion protection effect also increases. In the range of Cinh = 10–30 mg/l, when PCO2 = 0.5 atm and CH2S = 200 mg/l, the protective effect is estimated at 38–99%, and when CH2S = 1000 mg/l, it is estimated at 17–79%. At PCO2 = 1.0 atm, the value of protective effect is 22–95% and 14–76%, and finally at PCO2 = 2.0 atm, the value of the corrosion protection effect of inhibitor S-1 is estimated at 44–92% and 15–75%, respectively. The coexistence of carbon dioxide and hydrogen sulfide in an aggressive medium leads to an increase in the protective effect of inhibitor S-1 compared to the medium containing only carbon dioxide, and reduces it in comparison to the medium with hydrogen sulfide. An increase in carbon dioxide pressure in the presence of hydrogen sulfide causes a decrease in the protective effect of inhibitor S-1. The protective effect of inhibitor S-1 is lower in the medium with hydrogen sulfide concentration of 1000 mg/l compared to a concentration of 200 mg/l. This case is also observed in the carbon dioxide free medium.
PL
Działanie antykorozyjne nowego odczynnika S-1 w agresywnych mediach o pH 2,0; 4,0; 6,0, a także dwutlenku węgla i siarkowodoru dodawanych osobno lub łącznie do tych mediów, zostało najpierw zbadane w warunkach laboratoryjnych. Działanie ochronne odczynnika S-1 było słabe w środowisku korozyjnym bez siarkowodoru i dwutlenku węgla. Jednak wraz ze wzrostem kwasowości medium i stężenia odczynnika wzrasta również skuteczność inhibitora w ochronie przed korozją. Najlepsze działanie antykorozyjne odnotowano przy wartości pH = 2,0 i stężeniu odczynnika 30 mg/l. Skuteczność ochronna odczynnika wynosi wówczas 97%. W medium o pH = 4,0 i pH = 6,0 bez dwutlenku węgla i siarkowodoru skuteczność ochronna inhibitora przy optymalnym stężeniu 30 mg/l wynosi odpowiednio 66 i 64%. W medium z dodatkiem dwutlenku węgla działanie ochronne inhibitora S-1 maleje przy wartości pH = 2,0 i odwrotnie wzrasta przy wartościach pH = 4,0 i pH = 6,0. Ponadto, wraz ze wzrostem ciśnienia dwutlenku węgla w środowisku wzrasta skuteczność ochronna inhibitora S-1. Dodanie siarkowodoru do medium powoduje wzrost tempa korozji i skuteczności ochronnej inhibitora S-1. Jednak w medium bez inhibitora wzrostowi stężenia siarkowodoru nawet do tak niskiej wartości jak CH2S = 400 mg/l towarzyszy wzrost tempa korozji przy wszystkich wartościach pH. Dodanie 1000 mg/l siarkowodoru do medium korozyjnego prowadzi do zmniejszenia tempa korozji w medium bez inhibitorów i nieznacznego zmniejszenia działania ochronnego przy stężeniu inhibitora Cinh = 10 mg/l. Wraz ze wzrostem stężenia inhibitora S-1 w medium z dodatkiem dwutlenku węgla i siarkowodoru, zwiększa się również jego działanie antykorozyjne. W zakresie Cinh = 10–30 mg/l, gdy PCO2 = 0,5 atm i CH2S = 200 mg/l, skuteczność ochronną szacuje się na 38–99%, natomiast przy CH2S = 1000 mg/l na 17–79%. Dla PCO2 = 1,0 atm skuteczność ochronna wynosi od 22–95% do 14–76%, a przy PCO2 = 2,0 atm skuteczność antykorozyjną inhibitora S-1 szacuje się odpowiednio na 44–92% i 15–75%. Jednoczesne występowanie dwutlenku węgla i siarkowodoru w agresywnym medium zwiększa skuteczność ochronną inhibitora S-1 w stosunku do medium zawierającego tylko dwutlenek węgla i zmniejsza ją w porównaniu do medium z siarkowodorem. Wzrost ciśnienia dwutlenku węgla w obecności siarkowodoru powoduje zmniejszenie skuteczności ochronnej inhibitora S-1. Ulega ona także zmniejszeniu w środowisku o stężeniu siarkowodoru 1000 mg/l w porównaniu do stężenia 200 mg/l. Ten przypadek obserwuje się również w środowisku bez dodatku dwutlenku węgla.
W artykule przedstawiono sposób oceny rozkładu temperatury w produkcyjnym otworze geotermalnym w sytuacji dopływu mieszaniny wody złożowej (solanki) oraz – planowanego jako główny nośnik energii cieplnej – dwutlenku węgla w zakresie nadkrytycznych parametrów ciśnienia i temperatury. We wstępie podkreślono znaczenie ograniczenia emisji dwutlenku węgla do atmosfery, omówiono krótko charakterystykę przemian fazowych CO2 oraz przedstawiono sposób jego alternatywnego zagospodarowania. Zyskującym w ostatnich latach na popularności sposobem ograniczenia szkodliwego oddziaływania dwutlenku węgla jest jego wykorzystanie jako medium roboczego przy pozyskiwaniu energii geotermalnej, tj. wprowadzenie go do obiegu w układzie otworów (zatłaczającego i produkcyjnego) do wyeksploatowanych złóż węglowodorów (ropy lub gazu). W pracy zobrazowano zasady pracy takich otworów, przedstawiono korzyści wykorzystania w systemach geotermalnych dwutlenku węgla jako płynu roboczego oraz określono warunki niezbędne do efektywnego działania omawianego układu. Jednym z elementów publikacji jest bilans wymiany ciepła pomiędzy płynem przemieszczającym się ze złoża na powierzchnię a górotworem. W ramach rozwiązania problemu zaprezentowano model bilansowy przyjętych i oddanych ilości ciepła przez mieszaninę solanki i dwutlenku węgla w otworze geotermalnym. Przedstawione zostały ponadto procedury określania parametrów CO2 w funkcji ciśnienia i temperatury w odwiercie, w tym lepkość, gęstość i współczynnik przewodzenia ciepła w mieszaninie. Podano również sposób obliczania parametrów koniecznych do określenia współczynnika przejmowania ciepła pomiędzy cyrkulującym płynem a ścianą rury okładzinowej. Na potrzeby obliczeń założono, że temperatura na ścianie odwiertu zmienia się liniowo wraz z głębokością, tzn. zgodnie z tak zwanym gradientem geotermicznym. Podano też zależność umożliwiającą określenie ilości ciepła przekazywanego od górotworu do przepływającej mieszaniny solanki i CO2. Jako element końcowy przedstawiono zależność wielkości temperatury płynu wypływającego z otworu od jego głębokości całkowitej, przyjętego natężenia przepływu i zmiennych proporcji CO2 i solanki w składzie mieszaniny. Wszystkie obliczenia przeprowadzono z uwzględnieniem właściwości CO2 w zakresie parametrów nadkrytycznych ciśnienia i temperatury, wzięto w nich również pod uwagę stopień izolacji cieplnej odwiertu. Przedstawiona została procedura obliczeń, a wyniki przykładu obliczeniowego zestawiono w formie tabelarycznej i graficznej. Na ich podstawie podjęto próbę wskazania, który z rozpatrywanych parametrów wpływa najsilniej na końcową wielkość temperatury wypływającego z odwiertu płynu.
EN
The article presents a method of evaluating temperature distribution in a production geothermal well in case of inflow of a mixture of formation water (brine) and supercritical carbon dioxide, as the main carrier of thermal energy. In introduction the problem of reducing the carbon dioxide emissions to atmosphere and characteristics of CO2 phase transformations are briefly discussed. Provided are alternative methods of utilization of CO2 including its sequestration by injection to the depleted oil and gas reservoirs using the injection and production wells working in tandem. As the main part of the article heat balance is constructed describing heat exchange between fluid flowing up from reservoir and the rock mass. The heat balance is used to find the relation between temperature of brine/CO2 mixture which is out-flowing of the geothermal well. Procedures for determination of CO2 parameters are provided (viscosity, density and thermal conductivity in the mixture) as function of pressure and temperature in the well. The method for calculation of these parameters is presented, which is used to determine heat transfer coefficient between circulating fluid and wall of casing. For the purposes of the calculations, it was assumed that the temperature on the borehole changes linearly with the depth, i.e. in accordance with geothermal gradient. Moreover, the dependence enabling determination of the amount of heat transferred from the rock mass to the flowing mixture of brine and CO2 was given. Carbon dioxide is assumed to be in the supercritical range of temperature and pressure. The results are presented as the relation between temperature of the mixture at various depths of well and for various flow rates and various compositions of the mixture. Due account is given to the impact of the wellbore thermal insulation on temperature and pressure-dependent parameters of carbon dioxide flow in the well. The parameters which govern temperature of brine and CO2 mixture out- flowing of production well are specified. The results are also presented in a graphical and tabular form.
Zanieczyszczenie środowiska oraz wzrost emisji dwutlenku węgla do atmosfery stanowią obecnie główne problemy dotyczące nie tylko gospodarki światowej, ale w szczególności krajowej. Istnieje wiele źródeł zanieczyszczeń, jednak w naszym kraju jako główne wymienia się elektrownie, w których wytwarzanie energii odbywa się dzięki paliwom kopalnym, co prowadzi do wysokiej emisyjności CO2. Obecnie głównym aspektem jest nie tylko ograniczenie emisji dwutlenku węgla do atmosfery, ale i możliwość jego skutecznego wychwytywania i trwałego magazynowania. Jedną z możliwości jest wykorzystanie do składowania CO2 wyeksploatowanych złóż ropy i gazu oraz poziomów solankowych. Przemysł naftowy w naszym kraju do uszczelniania kolumny rur okładzinowych stosuje konwencjonalne zaczyny cementowe na bazie cementu portlandzkiego lub wiertniczego „G” wraz z innymi dodatkami lub/i domieszkami regulującymi parametry zaczynów i kamieni cementowych. Powszechnie używane zaczyny cementowe pod wpływem rozpuszczonego w wodzie CO2 mogą ulegać tzw. korozji węglanowej. Działanie dwutlenku węgla w stwardniałym zaczynie polega na wyługowywaniu z matrycy cementowej związków wapnia: najpierw portlandytu (Ca(OH)2), a następnie uwodnionych glinianów i krzemianów wapniowych. Tworzący się w tych reakcjach kwaśny węglan wapniowy jest łatwo rozpuszczalny i ulega wymywaniu ze stwardniałego zaczynu cementowego. Przy wysokim stężeniu CO2 zachodzą dalsze niekorzystne reakcje chemiczne rozkładu uwodnionych glinianów wapniowych i fazy CSH. Celem badań laboratoryjnych była analiza wpływu korozji węglanowej na zmianę parametrów technologicznych stwardniałego zaczynu w funkcji czasu jego sezonowania. Badaniom laboratoryjnym poddano stwardniałe zaczyny cementowe wykonane z receptur powszechnie stosowanych w krajowym przemyśle naftowym podczas uszczelniania kolumny rur okładzinowych w temperaturach od 60°C do 80°C. Badania prowadzono na zaczynach cementowo-lateksowych. Próbki stwardniałego zaczynu cementowego powstałe po utwardzeniu zaczynów przechowywane były w środowisku wodnym nasyconym CO2 w ustalonych warunkach ciśnienia i temperatury. Próbki stwardniałego zaczynu okresowo badano. Analizowany był wpływ dwutlenku węgla na zmiany parametrów mechanicznych stwardniałego zaczynu w funkcji czasu jego sezonowania. Przeprowadzone wstępne badania oraz otrzymane wyniki pokazały wpływ korozji węglanowej na zmiany parametrów mechanicznych stwardniałego zaczynu cementowego oraz pokazały możliwość zastosowania wyeksploatowanych otworów wiertniczych do ewentualnego magazynowania dwutlenku węgla. Z wybranych zaczynów cementowych sporządzono próbki stwardniałych zaczynów cementowych. Zaczyny cementowe wiązały przez 48 h w ustalonej temperaturze i ciśnieniu (warunki otworopodobne). Otrzymane próbki stwardniałego zaczynu cementowego poddano badaniu: wytrzymałości na ściskanie, wytrzymałości na zginanie, przyczepności do rur stalowych.
EN
Environmental pollution and the increase in carbon dioxide emissions into the atmosphere are currently the main problems affecting not only the global economy, but especially the domestic one. There are many sources of pollution, however, in our country, the main ones are power plants, in which we obtain energy due to fossil fuels, which leads to high CO2 emissions. Currently, the main aspect is not only the reduction of carbon dioxide emissions into the atmosphere, but also the possibility of its effective capture and permanent storage. One of the possibilities is the use of depleted oil and gas deposits and aquifers for CO2 storage. The oil industry in our country uses conventional cement slurries based on Portland cement or “G” drilling cement together with other additives and/or admixtures regulating the parameters of cement slurries and stones to seal the column of casing. Commonly used cement slurries under the influence of CO2 dissolved in water may undergo the so-called “carbonate corrosion”. The action of carbon dioxide in the hardened cement slurry is based on leaching calcium compounds from the cement matrix: first, Ca(OH)2 portlandite, and then hydrated aluminates and calcium silicates. The calcium bicarbonate formed in these reactions is easily soluble and is washed out of the hardened cement slurry. At high CO2 concentrations, further unfavorable chemical reactions of the decomposition of the hydrated calcium aluminates and the CSH phase take place. The aim of the laboratory tests was to analyze the influence of carbonate corrosion on the change of technological parameters of hardened cement slurry over time. Recipes commonly used in the petroleum industry for sealing casing columns at temperatures from 60 to 80°C were tested in the laboratory. The research was carried out on cement-latex slurries. Hardened cement slurry formed after the hardening of the slurries were stored in a CO2-saturated water environment under set conditions of pressure and temperature. Hardened cement slurry samples were tested periodically. The influence of carbon dioxide on changes in mechanical parameters of hardened cement slurry over time was analyzed. The conducted tests and the results obtained have shown the influence of carbonate corrosion on changes in the mechanical parameters of hardened cement slurry and the possibility of their use in depleted oil and gas deposits intended for carbon dioxide storage. Hardened cement slurry samples were prepared from selected cement slurries. Cement slurries were bonded for 48 hours at the set temperature and pressure (borehole-like conditions). The obtained hardened cement slurry samples were tested: compressive strength, bending strength, adhesion to steel pipes.
W artykule przedstawiono tematykę związaną z korozją stali podczas geologicznej sekwestracji dwutlenku węgla. Ma to związek z tworzeniem się środowiska korozyjnego w obecności wody w środowisku CO2. Następuje wówczas pogorszenie się właściwości stali w wyniku jej reakcji z otaczającym środowiskiem i przechodzeniem wolnego metalu w związki, co wpływa w znacznym stopniu na bezpieczeństwo pracy urządzeń oraz stan rur stalowych. Opracowaną procedurę symulacji zjawiska korozji, metodykę badań, analiz i oceny korozji zweryfikowano testami laboratoryjnymi. Do testów zastosowano próbki stali L-80 (13Cr) wycięte z rury eksploatacyjnej. Natomiast środowisko korozyjne stanowił wilgotny czysty dwutlenek węgla o zawartości wody destylowanej wynoszącej 5000 ppm. Testy korozji przeprowadzono dla dwóch temperatur (40°C i 80°C) i dwóch ciśnień (8 MPa i 20 MPa), umożliwiających uzyskanie CO2 w fazie nadkrytycznej. Na podstawie wykonanych fotografii powierzchni stali nie stwierdzono widocznej korozji. Po testach korozji powierzchnie kuponów miały nadal charakter metaliczny, błyszczący. Wyznaczone na podstawie ubytku masy wartości szybkości korozji także nie wykazały procesu korozji stali w środowisku zawilgoconego CO2 dla zadanych warunków T i P. Dodatkowo wykonane obrazowanie i analiza powierzchni stali pod mikroskopem optycznym pozwoliły na zaobserwowanie początku tworzenia się korozji ogólnej (równomiernej) i wżerowej (miejscowej). Określono wielkości charakteryzujące wżery (średnią i maksymalną głębokość). Głębokość powstałych wżerów była rzędu od 0,00569 mm do 0,017 mm. Największą głębokość uzyskano w teście 4 (T = 80°C i P = 20 MPa). Na tej podstawie wyznaczono wartości szybkości korozji oraz wykonano dodatkową teoretyczną analizę głębokości korozji po 1 roku, 10, 50 i 100 latach. Pozwoliła ona stwierdzić, że niebezpieczna głębokość wżerów dla stali L-80 (13Cr) pojawi się po okresie 10 lat.
EN
This paper discusses steel corrosion during geological sequestration of carbon dioxide. It is caused by formation of a corrosive environment in the presence of water in the CO2 environment. A deterioration of steel properties is a result of its reaction with the surrounding environment and the transition of free metal into compounds. This has a significant impact on the operational safety of equipment and steel pipes. The developed procedure for simulating the phenomenon of corrosion, the methodology of research, analysis and corrosion assessment were verified by laboratory tests. L80 (13Cr) steel samples cut from a service pipe were used for the tests. The corrosive environment was humid pure carbon dioxide with a content of distilled water of 5000 ppm. Corrosion tests were carried out for two temperatures (40 and 80°C) and two pressures (8 and 20 MPa), enabling CO2 to be obtained in the supercritical phase. No visible corrosion was found on the basis of the photographs of the steel surface. After the corrosion tests, the surfaces of the coupons were still metallic and shiny. The corrosion rate values determined on the basis of mass loss also did not show the corrosion process of steel in an environment moistened with CO2 for the given conditions T and P. Additional imaging and analysis of the corrosion pit surface under the optical microscope made it possible to observe the beginning of the formation of general (uniform) and pitting (local) corrosion. The values characterizing the pits (average and maximum depth) were determined. The depth of the resulting pits ranged from 0.00569 mm to 0.017 mm. The greatest depth was obtained in test 4 (T = 80°C and P = 20 MPa). On their basis, it was suggested to determine the value of the corrosion rate and perform an additional theoretical analysis of the corrosion depth after 1, 10, 50 and 100 years. This would enable the emergence of dangerous depth of pits for steel L-80 (13Cr) after a period of 10 years to be observed.
The paper presents the results of studies on optimisation of water impact on a reservoir by means of sequential periodic increase in hydrodynamic pressure in order to extract capillary trapped oil. The method provides a coordinated account of both displacement conditions and capacitive-filtration characteristics of fluid-saturated reservoirs. The results of experimental, theoretical and field studies of mass transfer processes in the presence of hydrodynamic nonequilibrium in heterogeneous porous media are presented. This paper considers a case where capillary forces are the determining factor for the displacement of immiscible liquids. Laboratory test results have shown that the formation of CO2 in the reaction of an alkaline solution with naphthenic components can make an additional contribution to the control of surface tension in porous media. A series of experimental studies were carried out on a core sample model to simulate the oil displacement by in-situ generated CO2 gas-liquid system. The article offers an analytical and technological solution to the problem of ensuring the value of “capillary number” and capillary penetration corresponding to the most complete extraction of trapped oil by regulating the “rate” of filtration (hydrodynamic injection pressure). The paper presents the field cases of implementing the new reservoir stimulation techniques to increase sweep efficiency. For effective residual oil recovery in fluid flow direction, conditions of stepwise (staged) maintenance of specified hydrodynamic water pressure at the boundary of injection contour are considered. Estimated calculations allow to determine time duration and stage-by-stage control of injection pressure as a requirement for reaching the expected increase in oil recovery.
PL
W artykule przedstawiono wyniki badań nad optymalizacją oddziaływania wody na złoże poprzez sekwencyjne, okresowe zwiększanie ciśnienia hydrodynamicznego w celu wydobycia kapilarnie zatrzymanej ropy. Metoda ta pozwala w sposób skoordynowany uwzględnić zarówno warunki wyporu, jak i charakterystykę kapilarno-filtracyjną złóż nasyconych cieczą. Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych, teoretycznych i praktycznych procesów przenoszenia masy w obecności braku równowagi hydrodynamicznej w heterogenicznych ośrodkach porowatych. W artykule rozpatrywany jest przypadek, w którym siły kapilarne są czynnikiem decydującym o wypieraniu niemieszalnych cieczy. Wyniki badań laboratoryjnych wykazały, że powstawanie CO2 w reakcji roztworu zasadowego ze składnikami naftenowymi może mieć dodatkowy udział w kontroli napięcia powierzchniowego w ośrodkach porowatych. Przeprowadzono serię badań eksperymentalnych na modelu próbki rdzeniowej w celu symulacji wypierania ropy przez generowany in-situ układ gazowo-cieczowy CO2. W artykule zaproponowano analityczne i technologiczne rozwiązanie problemu zapewnienia wartości „liczby kapilarnej” i przenikania kapilarnego odpowiadających najbardziej pełnemu wydobyciu zatrzymanej ropy, poprzez regulację „szybkości” filtracji (ciśnienia zatłaczania hydrodynamicznego). W artykule przedstawiono przykłady praktycznego zastosowania nowych technik stymulacji złoża w celu zwiększenia efektywności wydobycia. W celu osiągnięcia efektywnego wydobycia ropy resztkowej w kierunku przepływu cieczy rozważono warunki stopniowego (podzielonego na etapy) utrzymywania określonego ciśnienia hydrodynamicznego wody na granicy konturu zatłaczania. Przeprowadzone obliczenia szacunkowe pozwalają na określenie czasu trwania i etapowego kontrolowania ciśnienia zatłaczania jako warunku osiągnięcia oczekiwanego wzrostu odzysku ropy.
Amine regeneration studies using two devices are presented in this work. In the first apparatus, a problem analysis was carried out in the operation of the desorber, which is used in petrochemical complexes, affecting various parameters of regeneration, such as temperature and pressure at the top and bottom of the column, pressure drop in the columns, rich amine feeding and flow rate, feed temperature, reboiler temperature and stripping pressure. The problems in the existing desorber and modernized the device was studied and an experiment that affects different parameters of regeneration was conducted. The desorber-1 (existing apparatus) and desorber-2 (modernized apparatus) mass-exchange apparatus was selected to serve as experimental regeneration plants. The dimensions of the experimental setup were determined based on the principles of geometric similarity with respect to the dimensions of an industrial regeneration column on a scale of 1:10 and physical similarity (with the same scaling) of gas and liquid flow rates and initial conditions. Thus, during the experiment, the pressure drop in the column increased in the desorber. To solve the problem and to improve the efficiency of the regeneration column, the desorber was upgraded using a Raschig packing. A laboratory stand was also developed for the purpose of conducting an experiment aimed at finding the optimal modes for the parameters of the regeneration column. As a result of the modernization of the desorber, the content of carbon dioxide in lean amine decreased, and there was a 4-fold reduction in column pressure drop. The modernization of the apparatus also led to an increase in the recovery factor.
PL
W artykule przedstawiono badania procesu regeneracji amin z wykorzystaniem dwóch urządzeń. W pierwszym aparacie przeprowadzono analizę tego problemu z wykorzystaniem desorbera stosowanego w kompleksach petrochemicznych, wpływając na różne parametry regeneracji, takie jak temperatura i ciśnienie w górnej i dolnej części kolumny, spadek ciśnienia w kolumnie, stężenie nasyconej aminy i szybkość przepływu, temperatura zasilania, temperatura reboilera i ciśnienie odparowania. Przeanalizowano zagadnienia związane z istniejącym desorberem, a następnie zmodernizowano urządzenie oraz przeprowadzono eksperyment wpływający na różne parametry regeneracji. Jako eksperymentalne urządzenia do regeneracji wybrano aparat wymiany masy desorber-1 (urządzenie istniejące) oraz desorber-2 (urządzenie zmodernizowane). Wymiary układu doświadczalnego wyznaczane są w oparciu o zasady podobieństwa geometrycznego w stosunku do wymiarów przemysłowej kolumny regeneracyjnej w skali 1:10 oraz podobieństwa fizycznego (przy tej samej skali) natężenia przepływu gazu i cieczy oraz warunków początkowych. Tak więc podczas eksperymentu w desorberze następował spadek ciśnienia w kolumnie. Aby rozwiązać problem i poprawić wydajność kolumny regeneracyjnej, zmodernizowano desorber za pomocą wypełnienia Raschiga. Przygotowano również stanowisko laboratoryjne do przeprowadzenia eksperymentu w celu znalezienia optymalnych trybów dla parametrów kolumny regeneracyjnej. W wyniku modernizacji desorbera zawartość dwutlenku węgla w regenerowanym roztworze aminowym zmniejszyła się, nastąpił również 4-krotny spadek ciśnienia w kolumnie. Modernizacja aparatury wpłynęła również na wzrost współczynnika odzysku.
W artykule przedstawiono badania efektów zastosowania w betonie 8 różnych mączek wapiennych, poprzez zastąpienie nimi aktywnego dodatku pucolanowego. Wyniki badań potwierdziły ich przydatność, a ostateczna ocena może nastąpić na podstawie badań wstępnych. Użycie mączek wapiennych bezpośrednio do betonu wpisuje się w działania zmierzające do obniżenia emisyjności tego bardzo ważnego materiału konstrukcyjnego.
EN
The article presents research on the effects of using 8 different limestone powders in concrete by replacing the active pozzolanic additive with them. The results of the research confirmed their suitability, and the final assessment may be based on initial test. The use of lime powder directly into concrete is part of the activities aimed at reducing the emissivity of this very important construction material.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The formation of biogas at municipal landfills and the significant emission of greenhouse gases from these facilities into the environment were the main reasons for analyzing the molecular composition of soil gas in the near-surface zone at the reclaimed part of the Barycz municipal waste landfill. The relations between the studied components (methane, carbon dioxide, light hydrocarbons and non-hydrocarbon components) and impact of the magnitude of recorded concentrations of methane and carbon dioxide on their emission to the atmosphere were evaluated. Two profiles were determined, along which 41 soil and landfill gas samples were taken at 20-meter intervals. At the same time, emissions were measured at each sampling point using a static chamber with a portable fluxometer. Chromatographic analysis showed that the concentrations of methane and carbon dioxide fluctuated in the ranges: 2.1 ppm – 76 vol% and 0.04 ppm – 11 vol%, respectively. Relatively high concentrations of these gases were determined at many of the measurement points, and this was particularly evident at the A-A’ profile, indicating stronger biochemical processes in this part of the landfill, or lateral migration of methane from the neighbouring stage II of the landfill, where biogas extraction is currently taking place. In addition, significant correlations between methane, carbon dioxide, and oxygen were demonstrated, indicating ongoing methane fermentation processes. Based on the study, it can be concluded that the southern part of the A-A’ profile is an optimal place to locate a degassing well from which biogas production could be used. However, the research is only preliminary and, it will be necessary to extend the soil gas tests before the final decision on the location of the well is made. Moreover, it has been shown that the concentrations of methane and carbon dioxide measured at points located outside the landfill were low. This means that generated biogas probably does not migrate beyond the boundaries of reclaimed waste landfill, but this will need to be confirmed by performing additional soil gas tests inside and outside the landfill area. The preliminary assessment of the effectiveness of the reclamation carried out was confirmed by the negligible values of the measured methane and carbon dioxide emissions on the surface.
Postępujący w ostatnich latach proces dekarbonizacji i zwiększania udziału, często niestabilnych źródeł OZE w rynku energii jest przyczyną nieustannych poszukiwań coraz sprawniejszych, tańszych, pojemniejszych i trwalszych magazynów energii powstającej w okresie jej nadpodaży. W artykule zaprezentowano dotychczasowe rezultaty prac nad koncepcją systemu izobarycznych zbiorników na dwutlenek węgla. System ten jest przedmiotem zgłoszenia patentowego w Urzędzie Patentowym RP pod numerem P.437305 i ma stać się komponentem systemów magazynowania energii o średniej skali, gdzie jako nośnik energii stosowany będzie dwutlenek węgla. Idea takich magazynów oparta jest o przemianę energii elektrycznej w energię potencjalną sprężonego gazu, a następnie odzyskanie tak zgromadzonej energii poprzez odwrócenie kierunku procesu, to jest rozprężenie zmagazynowanego dwutlenku węgla w ekspanderze, dzięki czemu zmagazynowana energia oddawana jest ponownie do sieci w czasie niedoboru energii elektrycznej. W artykule przedstawiono zasadę działania systemu izobarycznych zbiorników, jego budowę i komponenty oraz założenia przyjęte w koncepcji. Zaprezentowano także wyniki pracy nad algorytmem pozwalającym dobrać cechy geometryczne poszczególnych komponentów układu izobarycznego.
EN
The progressive decarbonization process and increasing share of unstable renewable energy sources in the energy market in recent years is the reason for continuous search for more efficient, cheaper, more capacious and more durable energy storage facilities. The paper presents the results of work on the concept of a system of isobaric carbon dioxide tanks. This system is subject to patent application in the Patent Office of the Republic of Poland under number P.437305 and is to become a component of energy storage systems, where carbon dioxide will be used as an energy carrier. The idea of such storages is based on the transformation of electric energy into the potential energy of compressed gas and then recovering the stored energy by reversing the direction of the process, i.e. expanding the stored carbon dioxide in the expander, thanks to which the stored energy is given back to the grid during a shortage of electric energy. This paper presents the principle of the isobaric storage system, its structure and components, and the assumptions made in the concept. The results of work on the algorithm allowing the selection of geometric features of individual components of the isobaric system are also presented.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Energia geotermalna jest jednym z odnawialnych źródeł energii. Przedstawiono wiadomości dotyczące jej zasobów, potencjału energetycznego, rodzajów oraz sposobów gospodarczego wykorzystania. Przedstawiono innowacyjne koncepcje zastosowania ditlenku węgla jako nośnika energii geotermalnej w konwencjonalnych hydrotermalnych systemach oraz we wspomaganych systemach geotermalnych (EGS), a także wynikające z tego potencjalne korzyści w postaci upowszechnienia wykorzystania światowych zasobów geotermalnych z jednoczesną geosekwestracją antropogenicznego ditlenku węgla.
XX
A review, with 74 refs., of geothermal energy potential resources, its types and methods of economic use. The use of CO₂ as a carrier of geothermal energy in conventional hydrothermal systems and enhanced geothermal systems were presented, as well as the use of geothermal resources with simultaneous geosequestration of anthropogenic CO₂.
Radiation-induced processes in ionic liquid (IL) methyltributylammonium bis[(trifl uoromethyl)sulfonyl] imide ([MeBu3N][NTf2]) solutions containing p-terphenyl (TP) and saturated with carbon dioxide (CO2) were studied using nanosecond pulse radiolysis technique with UV-vis detection. The transient absorption spectra generated in these solutions were assigned to TP radical anions (TP•–) and triplet excited states (3TP*). Saturation of [MeBu3N][NTf2] solutions with carbon dioxide efficiently takes out presolvated electrons (e–presolv) and solvated electrons (e–solv). On the other hand CO2 is not a scavenger of excited states of TP (1TP*, 3TP*), which in the reaction with triethylamine (TEA) leads to the formation of TP•-.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.