Ventile für die CO₂-Abscheidung im Jahr 2026: 7 Regeln für die Materialauswahl im CO₂-Einsatz

Die Abscheidung, Nutzung und Speicherung von Kohlendioxid, allgemein bekannt als CCUS, findet zunehmend Anwendung in den Bereichen Stromerzeugung, Zementherstellung, Stahlproduktion, Raffinerien, Wasserstoffproduktion, chemische Verarbeitung und Offshore-Energieprojekte.
Nach Angaben der Internationalen Energieagentur ist CCUS eine wichtige Technologie zur Emissionsminderung in Sektoren, in denen eine Emissionsminderung nur schwer zu erreichen ist, und die Zahl der geplanten Projekte hat in den letzten Jahren stark zugenommen.
Die offizielle CCUS-Übersicht der IEA können Sie hier einsehen:
IEA: Abscheidung, Nutzung und Speicherung von Kohlendioxid.

Bei diesen Projekten, Ventile zur Kohlenstoffabscheidung sind kein gewöhnliches Rohrleitungszubehör.
Sie dienen dazu, CO₂-Leitungen zu isolieren, Kompressoren zu schützen, den Druck zu regeln, einen Rückfluss zu verhindern, Einspritzsysteme zu steuern und einen sicheren Betrieb während des Anfahrens, des Abschaltens und bei Druckwechseln zu gewährleisten.
Eine falsche Ventilauswahl kann zu Leckagen, Korrosionsschäden, Beschädigungen des Ventilsitzes, unerwarteten Betriebsunterbrechungen und hohen Wartungskosten führen.

Das US-Energieministerium beschreibt CCUS als ein Verfahren, bei dem CO₂-Emissionen abgeschieden und entweder wiederverwendet oder in unterirdischen geologischen Formationen gespeichert werden.
Die offizielle Erklärung des DOE können Sie hier nachlesen:
US-Energieministerium (DOE): Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung.

Warum Ventile zur Kohlenstoffabscheidung im Jahr 2026 eine wichtige Rolle spielen

Systeme zur Kohlenstoffabscheidung umfassen in der Regel Abscheideanlagen, Entwässerungsanlagen, Kompressionsstationen, Transportleitungen, Injektionsanlagen und Infrastruktur für die Langzeitspeicherung.
Jeder Abschnitt weist unterschiedliche Betriebsbedingungen auf.
Ein Ventil, das in einer Niederdruck-Abscheideanlage installiert ist, kann ganz anderen Risiken ausgesetzt sein als ein Ventil, das hinter einem CO₂-Kompressor oder in der Nähe einer Injektionsbohrung installiert ist.

Aus diesem Grund müssen Ventile zur Kohlenstoffabscheidung auf der Grundlage der tatsächlichen Betriebsbedingungen ausgewählt werden und nicht nur anhand des Nenndrucks oder der Ventilgröße.
Ingenieure sollten vor der endgültigen Festlegung der Ventilkonstruktion die CO₂-Phase, den Wassergehalt, die Zusammensetzung der Verunreinigungen, den Temperaturbereich, die Druckstufe, die Anforderungen an die Dichtheit, die Ventilfunktion und die Prüfnormen bewerten.

Bei vielen CCUS-Projekten wird CO₂ unter hohem Druck transportiert, um die Effizienz zu steigern.
Bei Änderungen von Druck und Temperatur kann sich CO₂ als Gas, Flüssigkeit, in der dichten Phase oder als überkritisches Fluid verhalten.
Diese Phasenübergänge können sich auf den Druckabfall, die Dichtungsleistung, das Verhalten bei niedrigen Temperaturen und die Materialauswahl auswirken.

Die wichtigsten technischen Herausforderungen im CO₂-Service

Werkstoffauswahl für Ventile zur Kohlenstoffabscheidung

Die Materialauswahl bildet die Grundlage für zuverlässige Ventile zur Kohlenstoffabscheidung.
Die Wahl des geeigneten Werkstoffs hängt von der CO₂-Reinheit, dem Wassergehalt, dem Chloridgehalt, den sauren Verunreinigungen, dem Betriebsdruck, der Betriebstemperatur und der erforderlichen Lebensdauer ab.
Ein für sauberes, trockenes CO₂ geeignetes Ventilmaterial ist möglicherweise nicht für feuchtes CO₂ geeignet, das Chloride oder saures Gas enthält.

Für den Standardbetrieb mit trockenem CO₂ können nach einer technischen Prüfung Kohlenstoffstahl oder Edelstahl in Betracht gezogen werden.
Für nasses CO₂, Offshore-CCUS, saures Gas, die Verwertung chemischer Stoffe oder extreme Korrosionsbedingungen können höherlegierte Werkstoffe wie Duplex-Edelstahl, Super-Duplex-Edelstahl, Hastelloy, Inconel, Monel, Titan oder Zirkonium erforderlich sein.

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Empfohlene Ventiltypen für CCUS-Anwendungen

CO₂-Kugelhähne

Kugelhähne werden häufig zur schnellen Absperrung in CO₂-Abscheidungsanlagen, Kompressorleitungen, Speichersystemen und Transportpipelines eingesetzt.
Bei CCUS-Anwendungen sollten Ingenieure das Sitzmaterial, die Spindeldichtung, die brandsichere Konstruktion, die antistatische Ausführung, die Druckfestigkeit und die Dichtheitsleistung prüfen.

JST Valve ist Hersteller von Industrie-Kugelhähne aus Edelstahl, Duplex-Edelstahl, Hastelloy, Inconel, Monel, Titan, Zirkonium und anderen Speziallegierungen für anspruchsvolle industrielle Anwendungen.

CO₂-Rückschlagventile

Rückschlagventile verhindern einen Rückfluss und schützen Kompressoren, Pumpen, Rohrleitungen und Einspritzsysteme.
Bei Systemen zur Kohlenstoffabscheidung sollten bei der Auswahl von Rückschlagventilen die Durchflussrichtung, der Öffnungsdruck, der Druckabfall, die Schließgeschwindigkeit und mögliche Schwingungen berücksichtigt werden.

CO₂-Absperrventile und Regelventile

Kugelhähne und Regelventile werden zur Durchflussregelung und Druckregelung eingesetzt.
Bei CCUS-Anlagen sollte die Auslegung der Regelventile hinsichtlich Druckverlust, Erosion, Geräuschentwicklung, Vibrationen, Verdampfungsgefahr und Betrieb bei niedrigen Temperaturen überprüft werden.

CO₂-Absperrventile

Absperrschieber werden häufig für die vollständige Absperrung in vollständig geöffnetem oder vollständig geschlossenem Zustand in größeren CO₂-Rohrleitungen eingesetzt.
Bei Transport- und Lagerungszwecken müssen das Gehäusematerial, die Dichtfläche des Keils, die Spindeldichtung und die Ventildeckeldichtung auf die Druck- und Medienbedingungen abgestimmt sein.

Ventile aus Speziallegierungen

Ventile aus Speziallegierungen werden empfohlen, wenn CO₂ mit saurem Gas, Chloriden, Feuchtigkeit oder aggressiven chemischen Medien vermischt ist.
Je nach den tatsächlichen Korrosionsbedingungen kommen Hastelloy, Inconel, Monel, Duplex-Edelstahl, Super-Duplex-Edelstahl, Titan und Zirkonium in Betracht.

7 Regeln zur Werkstoffauswahl für Ingenieure

1. Überprüfen Sie, ob es sich um trockenes oder feuchtes CO₂ handelt

Dies ist die erste Regel für die Auswahl von Ventilen zur Kohlenstoffabscheidung.
Trockenes CO₂ bietet möglicherweise mehr Materialoptionen, während nasses CO₂ zu Kohlensäurekorrosion führen kann.
Ist Wasser vorhanden, muss die Korrosionsbewertung wesentlich strenger ausfallen.

2. Alle Verunreinigungen im CO₂-Strom identifizieren

Aus Industrieanlagen abgeschiedenes CO₂ kann Sauerstoff, Schwefelverbindungen, Stickoxide, Chloride, Amine oder andere Chemikalien enthalten.
Diese Verunreinigungen können sich auf das Gehäusematerial, das Verkleidungsmaterial, die Auswahl der Dichtungen und das Sitzmaterial auswirken.

3. Die CO₂-Phase definieren

CO₂ kann je nach Druck und Temperatur als Gas, Flüssigkeit, in der dichten Phase oder als überkritisches Fluid vorliegen.
Das Ventil muss entsprechend dem tatsächlichen Phasenverhalten ausgewählt werden, insbesondere in Kompressions-, Transport- und Einspritzsystemen.

4. Überprüfen Sie die niedrigste Betriebstemperatur

Eine schnelle Dekompression kann zu einem Temperaturabfall führen und die Zähigkeit, die Dichtungsleistung sowie die Maßhaltigkeit beeinträchtigen.
Ingenieure sollten die niedrigste zu erwartende Temperatur ermitteln und geeignete metallische und nichtmetallische Werkstoffe auswählen.

5. Überprüfen Sie die Kompatibilität von Sitz und Verpackung

Sitz und Verpackungsmaterialien müssen mit CO₂, Druck, Temperatur und den Betriebszyklen verträglich sein.
Bei Ventilen für die CO₂-Abscheidung können emissionsarme Dichtungen, Metallsitze oder eine brandsichere Konstruktion erforderlich sein.

6. Berücksichtigen Sie Druckwechselbeanspruchung und Ermüdung

Bei CCUS-Anlagen kann es zu wiederholten Start- und Abschaltvorgängen sowie zu Druckschwankungen kommen.
Ventilkörper, Ventilspindeln, Befestigungselemente, Dichtungen und Dichtflächen sollten für den zyklischen Betrieb geeignet sein und eine hohe Langzeitzuverlässigkeit aufweisen.

7. Tests und Dokumentation vorschreiben

Käufer sollten Materialzertifikate, Druckprüfberichte, Maßprüfprotokolle und die entsprechenden Projektunterlagen anfordern.
Bei anspruchsvollen Einsatzbedingungen können zudem PMI, zerstörungsfreie Prüfungen (NDT), Dichtheitsprüfungen und maßgeschneiderte Prüfverfahren erforderlich sein.

Prüfliste für Ventile zur Kohlenstoffabscheidung

Bevor sie ein Angebot anfordern, sollten Ingenieure und Einkaufsteams vollständige Daten zum Betriebszustand zusammenstellen.
Dies hilft dem Ventilhersteller bei der Auswahl des richtigen Werkstoffs, der richtigen Konstruktion, der richtigen Dichtung und des richtigen Prüfplans.

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Wie JST Valve den Einsatz von CO₂ unter extremen Betriebsbedingungen unterstützt

Die Fujian JST Valve Manufacturing Co., Ltd. hat sich auf Hochleistungs-Industriearmaturen für korrosive, abrasive sowie Hochtemperatur- und Hochdruckanwendungen spezialisiert.
Im Bereich der Ventile für die Kohlenstoffabscheidung und des CO₂-Service kann JST Valve Ingenieure und Einkäufer bei der Materialauswahl, der Optimierung der Ventilkonstruktion, der Auslegung der Dichtungen und der kundenspezifischen Fertigung unterstützen.

JST Valve bietet Industriearmaturen aus Edelstahl, Duplex-Edelstahl, Super-Duplex-Edelstahl, Hastelloy, Inconel, Monel, Titan, Zirkonium und anderen Sonderwerkstoffen an.
Diese Werkstoffe eignen sich für den Einsatz in Chemieanlagen, Raffinerien, Offshore-Plattformen, im Säurebetrieb, im Schlammbetrieb, in Meerwassersystemen sowie in Anwendungen mit starker Korrosionsbelastung.

• Individuelle Materialauswahl für Ventile zur Kohlenstoffabscheidung und den CO₂-Einsatz
• Kugelhähne, Rückschlagventile, Absperrschieber, Durchgangsventile, Kegelventile und Ventile aus Sonderlegierungen
• Verfügbare Werkstoffe: Hastelloy, Inconel, Monel, Titan, Zirkonium und Duplex-Edelstahl
• Technische Unterstützung für Umgebungen mit feuchtem CO₂, saurem Gas und Chlorid sowie bei starker Korrosion
• OEM- und ODM-Ventilfertigung gemäß den Projektanforderungen
• Unterstützung bei Druckprüfungen, Inspektionen und der technischen Dokumentation

Fazit

Ventile zur Kohlenstoffabscheidung sind für einen zuverlässigen CCUS-Betrieb unverzichtbar.
Das richtige Ventil muss gegen CO₂-Korrosion, Druckwechsel, Leckagekontrolle, Temperaturschwankungen und extreme Betriebsbedingungen beständig sein.
Die Materialauswahl ist besonders wichtig, wenn das CO₂ Wasser, saures Gas, Chloride oder andere aggressive Verunreinigungen enthält.

Ingenieure sollten Ventile für die Kohlenstoffabscheidung nicht allein nach Ventiltyp, Druckklasse oder Preis auswählen.
Für einen sicheren Langzeitbetrieb ist eine umfassende Überprüfung der Medienzusammensetzung, der CO₂-Phase, des Drucks, der Temperatur, der Ventilfunktion, der Dichtungsanforderungen und der Prüfvorschriften erforderlich.

Wenn Ihr Projekt die CO₂-Abscheidung, den CO₂-Transport, nasses CO₂, Sauergas, Korrosion im Offshore-Bereich, Hochdruck oder den Einsatz unter extremen chemischen Bedingungen umfasst, kann JST Valve Ihnen eine maßgeschneiderte Ventillösung anbieten, die auf den tatsächlichen Betriebsbedingungen basiert.