二酸化炭素の回収・利用・貯留（CCUS）は、産業プラントからの二酸化炭素排出量を削減するための望ましいソリューションとして注目を集めています。アミン溶媒をベースにした化学吸収は、炭素回収のための最も成熟した技術の1つと考えられています。このとき、CO₂回収コストの最適化と溶媒の管理は、プラント管理者と技術開発者の双方にとって極めて重要になります。

この分野の当社の専門知識

ラマン分光法により正確なインラインプロセス監視が可能になります。この技術を採用すれば、変動するプロセス条件においてCO₂とアミンの総濃度を正確に予測し、品質の変位を綿密に監視することで溶媒の損失を最小限に抑えることができます。

アミンプロセスにおける残留精製ガスに関しては、TDLAS技術を使用することで、H₂SやCO₂などの微量不純物を測定することが可能です。

Endress+Hauser Raman Rxn5プロセスアナライザを使用することで、以下が可能になります。

• NMR解析や滴定法分析などのオフライン分析を人的な介入がないインライン分析によるリアルタイム計測に
• 吸収装置、再生装置、リボイラーの性能測定
• 二酸化炭素回収プラントのダウンタイムを最小限に
• 的確な意思決定によるプラントオペレーションの全体最適化
• アミン損失の最少化による運転コストの削減

圧縮状態および超臨界状態におけるCO₂の正確な流量測定は、長距離パイプライン輸送の重要なアプリケーションです。この状態の流体は、CO₂の粘度は気体に類似するが、密度が液体に近いため、流量測定は困難な課題です。圧縮流体ではCO₂の熱物理的特性が極端に変動するため、パイプラインの温度と圧力を維持するために特別な注意を払う必要があります。

この分野の当社の専門知識

Endress＋Hauseは、設計段階から現場設置まで、規格に準拠した量および質に関するパラメータを満たしつつ、複雑なCO₂流量測定の経験と専門知識を有しています。世界中に展開するEndress+Hauserのプロジェクトエンジニアリングセンターでは、目的に合致した流量、圧力、温度、ガスアナライザ等の製品ポートフォリオにより、シームレスなプロジェクト管理と実装をサポートします。

• コリオリ質量流量計は、圧縮性状態および超臨状態におけるCO₂測定において実績のある信頼性の高い技術を提供し、最高の精度と再現性を保証します。
• Endress+Hauserのメータリングスキッドは、高圧（25 MPaが一般的）の連続運転に対応します。このスキッドにはASME CL 2500に準拠した配管、配管継手、バルブ、その他の関連プロセス機器が含まれています。
• 取引に関する推奨規格および認証に準拠した設計、接液部材質の適切な選定
• CO₂の品質保証に不可欠な不純物を計測するためのレーザー技術を採用したアナライザ（TDLAS）

CO₂は地下に貯留（隔離）または原油増進回収（EOR）やその他の産業目的（合成燃料等）に活用することが可能です。CO₂をパイプラインに移送する前に、腐食や氷の生成による破損を避けるため脱水する必要があります。脱水後、ガス状態のCO₂を圧縮し、移送しやすいよう液化します。正確な水分測定を行うことで、乾燥機の運転が最適化され、CO₂がサプライヤーとベンダーが合意した仕様を満たしていることが保証されます。

この分野の当社の専門知識

Endress+Hauserは高濃度CO₂中の微量の水分が計測可能なアナライザの幅広い導入実績があり、二酸化炭素の品質を保証するガスアナライザ技術において豊富な経験があります。Endress+HauserのJ22 TDLASガスアナライザは、CO₂ に含まれる水分を信頼性の高い正確な測定を実現し、脱水効率、稼働時間の最適化とプラントの可用性を確保します。波長可変半導体レーザー吸収分光法（TDLAS）により：

• 測定値の毎秒更新、現場校正不要、メンテナンス作業の大幅な削減
• 堅牢なセンサ素子の採用により信頼性の高い計測とプラントの可用性を確保
• 容易な設置やコミッショニング、機器の健全性確認機能により、メンテナンスなしでも長期間にわたりプラントオペレーションが可能
• 簡単な電子モジュール、光学レンズ、サンプル調製システムのメンテナンスを行うだけで、ダウンタイムを最小限に抑制

工場の排ガスからのCO₂回収と異なり、直接空気回収（DAC）は大気からCO₂ を直接回収しネットゼロエミッション目標の達成に貢献します。大気中の二酸化炭素は燃焼排ガスから発生するCO₂と比べて大幅に濃度が低いため、エネルギー効率が低く、長期的な投資が必要になります。その上、CO₂の分離プロセスには多くの課題があります。

この分野の当社の専門知識

回収された高濃度のCO₂はさらに処理されて、地下層に貯留されたり、合成燃料の製造に利用されたり、または原料として使用されます。そのため、その品質を厳密に監視する必要があります。Endress+Hauser製品の採用で、重要な計測ポイントにおけるプロセス安全性、運転、品質の検証が改善するといった利点があります。

• Proline t-mass I 500熱式質量流量計により、回収したCO₂の連続流量監視を可能にし、幅広いレンジアビリティと隔膜の劣化検出を実現します。
• Cerabar PMC51B圧力伝送器と本質安全温度センサTM131を設置することで、装置ユニットの運転を最適化することができます。
• 熱媒体の最適な品質維持は、pH Memosens CPS11EデジタルセンサとCondumax CLS15D導電率センサによりpHと導電率をモニタリングすることで実現します。«
• J22 TDLAS水分アナライザやOXY5500 溶存酸素アナライザなどの優れたガスアナライザによりCO2の品質が保証されます。

Carbon capture, utilization and storage (CCUS) is gaining more attention as a preferred solution to reduce carbon dioxide emissions from industrial plants. Chemical absorption based on amine solvents is considered one of the most mature technologies for carbon capture. Here, optimization of CO₂ capture cost, as well as solvent management, are crucial for both the plant operator and the technology developer.

Our expertise in the field

Raman spectroscopy allows for accurate in-line process monitoring. The implementation of this technology can allow operators to reliably predict the total CO₂ and amine concentrations in changing process conditions and minimize solvent loss through close monitoring of variations in quality.

Residual purified gas exiting the amine process can be measured for trace impurities such as H₂S and CO₂ using TDLAS technology.

By relying on the Endress+Hauser Raman Rxn4 process analyzer, you can:

• Replace off-line analysis, such as NMR or titration, with in-line monitoring and real-time information without human interference
• Measure performance of the absorber, regenerator, and reboiler
• Minimize carbon capture plant downtime
• Optimize overall plant operation decisions
• Reduce cost of operation by reducing amine losses

Accurately measuring the flow rate of CO₂ in a dense, supercritical phase is a key application in long-distance pipeline transportation. In this phase, the CO₂ has a viscosity similar to that of a gas, but a density closer to that of a liquid, making its flow measurement a challenging task. Due to unusual variance in the thermophysical properties of CO₂ in this dense phase, special care must be taken to maintain the temperature and pressure in the pipeline.

Our expertise in the field

From design to on-site installation, we have experience and expertise to execute these complex CO₂ flow measurements while fulfilling regulatory quantity and quality parameters. Our project engineering centers around the world and fit-for-purpose portfolio of flow, pressure, temperature, and gas analyzers, ensure seamless project management and implementation.

• Coriolis mass flow meters offer reliable and proven technology for dense and supercritical phase CO₂ measurement, ensuring highest accuracy and repeatability
• Complete metering skid suitable for continuous operation at high pressure, often in the range of 250 bar. This includes the complete pipework, pipe fittings, valves and other associated process equipment being rated to ASME CL 2500
• Design in accordance with recommended custody transfer standards and approvals, right selection of wetted part
• Laser based analyzer (TDLAS) to ensure the quality of CO₂ by measuring impurities

CO₂ can be stored underground (sequestration) or used for Enhanced Oil Recovery (EOR) and other industrial purposes (e.g. synthetic fuels). Before pipeline injection, the CO₂ must be dehydrated to avoid corrosion and ice/hydrate formation. After dehydration, the gaseous CO₂ is compressed and liquefied for transport. Accurate moisture measurement optimizes dryer efficiency to ensure the CO₂ meets proper specifications agreed upon by the supplier and the transport vendor.

Our expertise in the field

With a large installed base for moisture analyzers in high-concentration CO₂ streams, Endress+Hauser has significant experience in providing gas analyzer technologies to ensure the quality of carbon dioxide. With our J22 TDLAS laser-based gas analyzers, we offer a reliable standard option for the accurate measurement of moisture in CO₂ while ensuring dehydration efficiency, uptime, and availability. Tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS) means:

• Measurement updates every second, no field calibration, and very low maintenance 
• Very reliable construction using solid state sensing elements, ensuring plant availability   
• Easy to install and commission with health monitoring allows hands-off operation for years  
• Simple in-field servicing of electronics, optics, and sample conditioning components to minimize downtime 

Unlike CO₂ capture at the point of emission in heavy industries, direct air capture (DAC) extracts CO₂ from the atmosphere, therefore helping to achieve the goal of net-zero emissions. Since the concentration of carbon dioxide in the atmosphere is significantly lower compared to CO₂ coming from traditional flue gas, the process is energy-intensive and requires long-term investments. Additionally, the CO₂ separation process is challenging.

Our expertise in the field

The high-concentration CO₂ captured is further treated and either stored in geological formations, utilized to produce synthetic fuels, or used as feedstock. Its quality must therefore be closely monitored. Benefits from using Endress+Hauser devices include improved process safety, control, and quality validation at key measurement points.

• Thermal Proline t-mass I 500 mass flowmeter ensures continuous monitoring of captured CO₂ with a great turndown, enabling detection of depleted membranes
• Pressure measurement with the Cerabar PMC51B pressure transmitter and temperature measurement with the intrinsically safe temperature sensor TM131 across heat transfer and filter equipment allow the unit to operate at the highest efficiency
• Maintaining superior quality of heat transfer fluid is achieved through monitoring pH and conductivity with the digital pH Memosens CPS11E sensor  and Condumax CLS15D conductivity sensor
• Best-in-class gas analyzers such as the J22 TDLAS moisture analyzer and OXY5500 oxygen
  analyzer ensure the quality of the CO2