碳捕获与封存|为什么镍合金备受关注?

 
加拿大阿尔伯塔省埃德蒙顿附近的Quest碳捕获与封存(CCS)设施。该设施自2015年底启用以来,已捕获并封存了680多万吨二氧化碳,并将其安全封存在地下2公里处。
 

随着全球各行业都在致力于减少二氧化碳的排放,人们也在努力通过封存二氧化碳来防止其逃逸到大气中。这些技术被称为碳捕获与封存(CCS)。

为了实现人为温室气体净零排放的目标,镍协会继续探索镍在成功部署碳捕获与封存方面的贡献和关键性。这是一项包括从成熟碳捕获、运输到地下封存的整个CCS价值链的努力。

追求更高的成就

 

腐蚀产生的物质和正确的材料选择是CCS基础设施安全、可靠和经济运行的关键。

许多CCS处理存在低温和游离水,造成了酸性条件和导致了腐蚀风险。因此碳钢不合适,所以需要更高级别的含镍不锈钢和镍合金。

从气体中捕获的碳通常来自燃烧过程且含有水分。处理过程要么在潮湿的酸性条件下进行,要么需要事先干燥以捕获二氧化碳。有些在高温和恶劣条件下运作,这也不适用于碳钢。

到达目标地

 

二氧化碳从碳捕获到地下封存的运输过程主要通过管道、航运、卡车和铁路。

将二氧化碳运送到封存地点前需将二氧化碳液化。将二氧化碳从碳捕获传输到地下封存的设备,需要由含镍的低合金钢、不锈钢或镍合金制成。

往下去

 

注入地下封存的二氧化碳通常是干燥且无腐蚀性的。然而,油井的设计必须考虑到存在酸性环境的风险,这会导致油井在使用期内被腐蚀。

来自美国和欧盟油井设计的数据显示,含镍不锈钢和镍合金通常被用于有腐蚀风险的关键油井基础设施。美国已为二氧化碳注入井的设计和施工制定了明确的指导方针,它强调材料的选择以及镍在二氧化碳地下封存中的重要性。
为了帮助CCS处理过程的材料选择,国际材料性能与保护协会(AMPP)正在制定二氧化碳输送和注入的材料选择和腐蚀控制指南,以确定含镍材料为首选。
随着行业继续评估CCS的价值链,几乎各个步骤都需要含镍的低合金钢、不锈钢或镍合金。这表明了镍在部署CCS以帮助在未来几年和几十年实现人为温室气体净零排放方面的重要作用。
镍在哪些步骤“至关重要”
 
  • 从燃煤发电厂的烟气中回收二氧化碳,烟气被二氧化硫和水污染,产生的酸性冷凝物会腐蚀碳钢。

  • 液态溶剂(如胺)从气流中吸收二氧化碳,可能会导致在二氧化碳吸收器、液体胺处理系统以及释放清洁二氧化碳的汽提器容器中出现酸性腐蚀条件。

  • 固体吸收剂回收系统,如变温吸附(TSA),也通过与吸收剂的相互作用从气流中去除二氧化碳。这一过程涉及温度在40℃至100℃之间波动的潮湿条件,产生酸性腐蚀性环境。由于可能会形成碳酸,所以存在风险的关键步骤是干燥过程,这一过程要使用奥氏体含镍不锈钢;以及预捕集鼓风机要使用含镍双相不锈钢。

  • 利用和捕获二氧化碳的创新工艺,如Allam-Fetvedt发电循环,该循环需要含镍合金制成的二氧化碳涡轮和燃烧器、热交换器以及连接这两个部件的高温管道。

    Allam-Fetvedt过程将碳燃料转化为热能,同时捕获产生的二氧化碳和水分。
 
 

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创建时间:2023-08-14
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