Alyaj Nikèl nan Sistèm Capture Kabòn: Materyèl pou konpresyon CO2 ak transpò

Yo dekri souvan kaptire, itilizasyon ak depo kabòn (CCUS) kòm yon "pwoblèm CO2", men nan pwendvi jeni materyèl-se vrèman yon pwoblèm enpurte. Pi, gaz kabonik sèk pa patikilyèman korozivite nan asye. Kouran CO2 yo pran nan izin elektrik, fou siman, ak gaz lafimen endistriyèl yo pa janm pi, menmsi - yo pote tras dlo, oksid souf, oksid nitwojèn, oksijèn, epi pafwa sulfid idwojèn.

Enpurte tras sa yo konbine avèk CO2 ak dlo pou fòme asid ki atake asye kabòn, pafwa nan kèk mwa. Gid sa a ap mache nan kote alyaj nikèl ak lòt alyaj ki reziste -kowozyon (CRA) vrèman nesesè atravè chèn depo-a-depo, kote asye kabòn rete defo ekonomik la, epi kijan pou fè apèl sa a pou yon moso espesifik nan ekipman. Chak seksyon mennen ak yon konklizyon dirèk, Lè sa a, eksplike rezònman jeni dèyè li.

Poukisa Sistèm Capture Kabòn Bezwen Kowozyon-Alyaj ki reziste ditou?

Kouran CO2 kaptire yo korozivite akòz sa ki vwayaje ak CO2 a, pa CO2 nan tèt li. Dlo tras reyaji ak CO2 pou fòme asid kabonik, epi tras SO2, NOx, O2, ak H2S reyaji ak dlo pou fòme asid ki pi fò toujou - asid silfirik, sulfure, ak asid nitrique - ki atake asye kabòn pi vit pase CO2 poukont li.

Gaz lafimen ki te kaptire nan yon izin elektrik chabon- oswa gaz-kontamine ak SO2 ak imidite, epi yon fwa yo separe ak kouran chemine a, imidite sa a kondanse nan yon likid asid ki pral korode asye kabòn si li pa jere. Menm lojik la aplike nan konpresyon ak transpò: osi lontan ke nenpòt faz dlo gratis prezan, CO2 fonn ak ko-kontaminan li yo kreye yon elektwolit agresif sou sifas metal la.

Wete dlo a, epi risk korozyon an bese sevè - Se poutèt sa "kenbe sistèm nan sèk" se youn nan estrateji konsepsyon santral nan CCUS, e poukisa seleksyon materyèl yo chanje dramatikman ant seksyon mouye ak sèk nan menm sistèm nan.

Ki kote nan chèn depo-pou-depo CO2 yo Èske alyaj nikèl yo aktyèlman bezwen?

Alyaj nikèlak lòt CRA yo konsantre nan kat pwen: absòpsyon amine ak ekipman rejenerasyon, entèn ki mouye COMPRESSOR ak frechè entèstage, nenpòt tiyo oswa segman wellhead kote dlo gratis oswa nivo enpurte segondè pa ka garanti, ak pi wo -konpozan tanperati nan sik pouvwa CO2 superkritik. Long, sèk, byen -trenaj transpò yo ka souvan rete nan asye kabòn.

Li ede mache chèn nan nan lòd. Gaz lafimen antre nan yon inite absòpsyon amine, kote yon sòlvan likid retire CO2 - etap sa a cho, mouye, ak chimik agresif, epi li se youn nan pati ki pi fasil pou korozyon-nan tout sistèm nan. Lè sa a, CO2 kaptire a konprese nan plizyè etap pou rive nan faz dans oswa superkritik ki nesesè pou transpò efikas; konpresyon lakòz repete refwadisman ak sik kondansasyon, yon lòt kote cho korozyon.

CO2 konprese a dezidrate epi li voye l atravè yon tiyo transpò - pa tiyo, bato, kamyon, oswa tren - nan yon sit depo oswa itilizasyon, kote li enjekte nan yon fòmasyon jewolojik. Nikèl-ki gen alyaj parèt nan chak etap sa yo nan kèk fòm, men klas espesifik ak kantite li nesesè yo varye anpil selon kote yo.

Ki alyaj ki pi bon pou absòpsyon amine ak inite rejenerasyon?

22Cr duplex Nerjaveèi ak 316L Austenitic Nerjaveèi yo se materyèl estanda workhorse pou amine absòbe ak kolòn dezabiye, kanalizasyon, ak echanjeur chalè, ak nikèl-Alyaj 625 ki baze sou rezève pou pi cho, pi wo -zon estrès yo tankou reboilers ak reclaimers kote chalè a{5}sèl konsantre.

Yon kanpay tès byen -ki dokimante nan Sant Teknoloji CO2 Mongstad nan Nòvèj te ekspoze koupon korozyon ak 30% wt% sòlvan monoetanolamin (MEA) nan kondisyon plant reyèl. Kabòn asye (S235) te montre korozyon akseptab, e menm Inconel 600 te montre korozyon jeneral koryas, pandan y ap 304L ak 316L Nerjaveèi ak 22Cr duplex Nerjaveèi tout fè akseptab, ak sèlman minè pitting te note sou 316L.

Rezilta sa a souliye yon pwen enpòtan, kont entwisyon: yon alyaj nikèl se pa otomatikman chwa ki pi an sekirite nan chak sèvis korozif - alyaj espesifik la dwe matche ak chimi espesifik la, ak nan sèvis amine, mitan -niveau klas pur souvan depase yon alyaj nikèl -bi jeneral. Pi wo -alliaj nikèl tankou 625 jwenn kenbe yo nan zòn ki pi cho, ki pi konsantre nan sik amine, kote chalè-sèl ki estab ak pwodwi degradasyon vin agresif lokalman.

Ki alyaj ki pi bon pou CO2 Compressor Internals?

Super duplex Nerjaveèi asye (tankou UNS S32750/2507) ak nikèl-ki baze Alloy 625 yo se materyèl yo pi pito pou COMPRESSOR mouye entèn, roue, sele, ak konpozan pi fre entèstage, paske konpresyon milti etap repete refwadi ak kondanse kouran gaz la, kreye kondisyon lokalize menm mouye, asid tiyo asid.

Pote CO2 jiska presyon superkritik pou transpò tiyo tipikman mande pou plizyè etap konpresyon ak intercooling ant yo. Chak fwa gaz la refwadi, nenpòt imidite rezidyèl gen yon chans kondanse kòm ti gout likid sou sifas entèn yo, ak ti gout sa yo konsantre kèlkeswa enpurte asid ki prezan.

Sa a se yon konfigirasyon kowozyon klasik lokalize-: ti volim elektwolit agresif ki chita sou yon sifas metal, olye ke yon inifòm, byen-likid ki an gwo melanje. Super duplex Nerjaveèi reziste sa a kalite pitting ak fant atak trè byen ak koute mwens pase yon alyaj nikèl plen, ki se poukisa li domine entèn COMPRESSOR; Yo mete alyaj 625 pou sele, sous dlo, ak lòt konpozan ki gen gwo -estrès kote maj severite duplex a pa ase.

Ki alyaj ki pi bon pou tiyo transpò CO2 sipèkritik?

Asye kabòn oswa asye ki ba -alyaj yo rete materyèl defo, ki pi ba-pri pou liy ki long-sipèkritik CO2 lè kouran gaz la kenbe pi ba pase kontni dlo kritik li yo ak nivo enpurte yo kontwole. Kowozyon-alyaj ki reziste - duplex Nerjaveèi, 13Cr martensitic Nerjaveèi, oswa alyaj nikèl tankou Alloy 625 - yo rezève pou segman mouye, sèvis sour, mare-ins, ak tiyo kote kontwòl sa a pa ka garanti.

Prèv jaden ak laboratwa tou de montre menm direksyon an: osi lontan ke kontni dlo nan kouran CO2 rete pi ba pase konsantrasyon nan ki li kondanse nan yon faz likid gratis ("kontni dlo a kritik"), pousantaj korozyon sou asye kabòn rete ba kèlkeswa ki lòt enpurte yo prezan. Tiyo CO2 Weyburn nan Kanada a se yon egzanp reyèl nan lemonn-fouply site: malgre li te pote apeprè 9,000 ppmv sulfid idwojèn, li pa te wè okenn korozyon enpòtan pandan sèt ane nan operasyon paske kouran an te kenbe sèk.

Ekonomi yo ranfòse filozofi konsepsyon sa a - yon tiyo alyaj plen {-longè korozyon-rezistan{-alyaj pi chè pase asye kabòn, kidonk operatè yo konsantre materyèl CRA, revètman, oswa pawa nan pwen espesifik kote dlo gratis, antre oksijèn, oswa koupe-pote likid konprès la, kote konpresyon ki ba nivo enpurte posib. pisin, ak piki piki.

Ki jan enpurte yo chanje ki alyaj ou bezwen?

Li se pa nenpòt ki sèl enpurte ki deside materyèl la, men konbinezon an. Dlo, oksijèn, SO2, NOx, ak H2S kominike sinèrjetik, ak rechèch toujou montre efè korozyon konbine yo pi mal pase sòm efè endividyèl yo - ki vle di seleksyon materyèl yo dwe baze sou pwofil enpurte total espere a, pa yon pi move ka -kontaminan sèl.

Revizyon resan yo sou korozyon tiyo CO2 superkritik yo mete aksan sou ke enpurte fè plis pase ajoute chaj korozif endividyèlman - yo chanje konpòtman youn lòt. SO2 ak O2 ansanm, pa egzanp, ka jenere asid silfirik byen lwen pi agresif pase youn nan ta poukont yo nan prezans dlo, ak prezans nan plizyè gaz asid konplike echèl pwoteksyon an fè -kabonat ki ta ka pasyèlman pwoteje asye kabòn.

Paske teknoloji kaptire yo diferan nan ki enpurte yo kite dèyè (amine épuration kont oksi-konbisyon gaz vs. kaptire lè dirèk tout pwodui diferan pwofil gaz rezidyèl), spesifikasyon enpurte pou yon pwojè CCUS bay gen yon efè dirèk, ki ka kwantifye sou ki alyaj - oswa si nenpòt ki amelyorasyon alyaj nan tout - ki nesesè pou yon segman tiyo bay yo.

• Dlo (H2O): kondisyon an pou esansyèlman tout korozyon akeuz; kenbe kouran an anba kontni dlo kritik se sèl estrateji kontwòl korozyon ki pi efikas.
• Oksijèn (O2): akselere fòmasyon asid silfirik ak asid nitrique epi li ka ankouraje atak lokalize menm nan kouran ki otreman byen -kontwole.
• SO2 / NOx: konvèti nan asid silfirik ak asid nitrique nan prezans dlo, pwodui korozyon pi agresif pase asid kabonik pou kont li.
• H2S: Entwodui enkyetid sou sèvis -, ki gen ladan idwojèn- pwovoke risk krak nan asye sansib, endepandan de to jeneral korozyon.

Ki sa ki sou gwo -tanperati sipèkritik CO2 pouvwa sik?

Nan sik CO2 superkritik (sCO2) Brayton, kote konpozan yo opere nan apeprè 650-700 degre, superalliaj ki baze sou nikèl tankou Inconel 740H ak Alloy 625 yo obligatwa pou turbin, rekiperateur, ak echanjeur chalè tanperati ki wo, paske asye pur siviv twò vit nan tanperati sa yo ekonomikman.

Sa a se yon aplikasyon diferan de tiyo transpò CO2, men li pataje menm syans materyèl ki kache epi li sipèpoze de pli zan pli ak CCUS kòm sik sCO2 yo evalye pou pwochen -izin elektrik jenerasyon ki asosye jenerasyon ak kaptire. Tès konparatif nan 316 Nerjaveèi, alyaj 718, ak alyaj 738 nan anviwònman CO2 superkritik te montre nikèl -superalliaj ki baze sou pèfòmans asye pur sou rezistans korozyon nan tanperati ki wo.

Etid pi detaye nan 650-700 degre yo te jwenn ke Inconel 740H rapidman fòme yon dans, pwoteksyon kwòm-ksid (Cr2O3) echèl ki ba li gwo rezistans korozyon nan rejim sa a - yon nivo nan wo -estabilite oksid tanperati ki konvansyonèl asye pur pa ka matche ak austenitic.

Ki jan alyaj nikèl konpare ak duplex Nerjaveèi sou pri ak pèfòmans?

Duplex Nerjaveèi se default ki pi pri -efikas pou pifò ekipman CCUS mouye ki opere anba apeprè 300 degre ak klori modere ak ekspoze asid. Alyaj nikèl yo gen yon pri materyèl ki pi wo espesyalman nan kondisyon cho, kowonpi, klori-rich, oswa fòtman asid lokalize kote duplex riske twou, atak fant, oswa estrès-korozyon krak.

Pitting Resistance Ekivalan Nimewo (PREN) se yon premye ekran itil pou konpare alyaj nan sèvis klori-pote yo, men li se sèlman yon pwen depa - reyèl-pèfòmans mond lan depann tou de tanperati, konsantrasyon klori, oksidan ki fonn, ak jeyometri fant, yo tout ki enpòtan nan solvang amine, kondansasyon ak kondansasyon tiyo dlo ki byen pwodwi.

Kòm yon règ jeneral ki soti nan endistri adjasan yo tankou lwil oliv ak gaz lanmè, duplex asye pur se chwa ki pi pri -klori efikas- ki reziste anba apeprè 300-30 degre tanperati sèvis, pandan y ap alyaj nikèl pran plis pase papòt sa a oswa nan pòch klori cho, kowonpi opere nan pòch klori cho. Paske yon sèl echèk kowozyon lokalize-ka fòse yon fèmen san planifye ki koute pi plis pase prim alyaj la, desizyon an ta dwe baze sou kondisyon espesifik ki pi move-ka mouye nan chak kote ekipman, pa kondisyon an mwayèn nan sistèm nan.

Ki materyèl ki fè pati ki kote?

Sèvi ak asye kabòn tout kote kouran an se seryezman sèk ak enpurte yo kontwole; monte jiska 316L oswa 22Cr duplex Nerjaveèi nan sèvis amine ak ekipman jeneral mouye; epi rezève alyaj nikèl tankou Alloy 625 oswa C276 pou kote ki pi cho, ki pi mouye, ki pi agresif chimikman, oswa ki pi wo-konsekans kote nan sistèm nan.

Kesyon yo poze souvan

Èske CO2 kaptire bezwen materyèl espesyal si se "jis CO2"?

Wi, nan kote espesifik kote dlo ak lòt enpurte ka akimile. Pi, sèk CO2 relativman benign pou asye kabòn, men pa gen okenn kouran kaptire reyèl ki parfe pi oswa parfe sèk nan chak pwen nan sistèm nan, kidonk seleksyon materyèl yo dwe baze sou kondisyon ki pi mal la -ka, pa konpozisyon nominal gaz la.

Èske tiyo asye kabòn ki deja egziste yo ka itilize ankò pou transpò CO2?

Souvan wi, sijè a yon revizyon kontwòl ka zo kase-pwopagasyon ak enpurte-. Reutilizasyon tiyo lwil oliv ak gaz konvansyonèl pou sèvis CO2 superkritik se yon domèn aktif nan etid jeni, paske konpòtman ka zo kase -CO2 superkritik pwopagasyon diferan de gaz natirèl epi yo dwe verifye ansanm ak risk korozyon anvan yo rekalifye yon liy pou devwa CO2.

Ki sa ki "kontni dlo kritik" e poukisa li enpòtan anpil?

Li se kantite maksimòm dlo yon kouran CO2 superkritik ka kenbe nan solisyon anvan depase an kondanse nan yon faz likid gratis. Anba papòt sa a, pousantaj korozyon sou asye kabòn rete ba menm ak lòt enpurte prezan; pi wo pase li, dlo gratis kreye elektwolit ki nesesè pou atak asid, se poutèt sa dezidratasyon se youn nan kontwòl korozyon ki pi pri-nan konsepsyon CCUS.

Èske pwi piki CO2 toujou bezwen alyaj nikèl?

Se pa toujou - li depann de chimi likid ki pwodui ak enjekte nan chak pi, ki gen ladan kontni klori, tanperati, ak nenpòt ki ekspoze gaz tounen. Anpil pwi sèvi ak duplex asye pur tib avèk siksè; yo espesifye alyaj nikèl kote byen-chimi espesifik pouse pase anvlòp operasyon san danje duplex la.

Èske Alloy 625 nesesè nan tout yon sistèm tiyo CCUS?

Non. Alloy 625 ak alyaj nikèl menm jan yo aplike sèlman nan reboiler espesifik -pwen risk -, entèn konpresè, segman mouye oswa asid, ak ekipman tanperati wo {-tanperati - olye ke sou tout longè yon liy trunkline, paske w ap itilize yon alyaj nikèl nan yon tiyo kabòn ki ra nan yon distans ekonomik. byen nan sèk, seksyon kontwole.