镍合金为碳捕获与封存提供支持

2023年04月11日 11:28 43174次浏览 来源:   分类: 镍资讯

随着全球各个行业对于减少二氧化碳排放的关注度提高,如何努力通过封存二氧化碳来防止其逃逸到大气中,也成为众人关注的内容。这些技术被称为碳捕获与封存(CCS)。例如,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。腐蚀产生的物质和正确的设备材料选择是CCS基础设施安全、可靠和经济运行的关键。在许多CCS处理过程中的低温环境和产生的游离水,可能造成酸性条件从而导致处理设备腐蚀。因此,制造这些设备使用耐腐蚀级别更高的含镍不锈钢和镍合金较为适合。

从气体中捕获的碳通常来自燃烧过程,且含有较多水分。捕捉封存处理过程有的在潮湿的酸性条件下进行,有的需要事先保持干燥以捕获二氧化碳,也有的可能在高温和恶劣条件下进行。此外,二氧化碳从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还需将二氧化碳液化。而这些从碳捕获传输,到地下封存所用到的设备,通常要由含镍的低合金钢、不锈钢或镍合金制成。

注入地下封存的二氧化碳通常是要求干燥且无腐蚀性的。油井的设计必须考虑到酸性环境下的风险,避免油井在使用期内被腐蚀。来自美国和欧盟的油井设计数据显示,含镍不锈钢和镍合金通常被用于制造有腐蚀风险的关键油井基础设施。目前,美国已为二氧化碳注入井的设计和施工制订了明确的指导方向,强调镍作为设备材料在二氧化碳地下封存方面的重要性。

此外,国际材料性能与保护协会(AMPP)正在制订二氧化碳输送和注入的材料选择和腐蚀控制指南,确定了含镍材料为设备制造的首选。这表明,未来一段时间里,镍在温室气体净零排放方面将发挥着重要作用。

镍具体在CCS过程中的哪些步骤中产生了至关重要的作用?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,可能会形成碳酸,所以存在风险的关键步骤是干燥。这些处理过程,都建议使用奥氏体含镍不锈钢,而预捕集鼓风机更建议使用含镍双相不锈钢。另外,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。

(本文由国际镍协会提供资料整理而成)

责任编辑:付宇

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