鎳合金為碳捕獲與封存提供支持
2023年04月11日 11:28 58242次瀏覽 來源： 中國有色金屬報 分類： 鎳資訊
隨著全球各個行業對于減少二氧化碳排放的關注度提高，如何努力通過封存二氧化碳來防止其逃逸到大氣中，也成為眾人關注的內容。這些技術被稱為碳捕獲與封存（CCS）。例如，加拿大阿爾伯塔省埃德蒙頓附近的Quest碳捕獲與封存（CCS）設施自2015年底啟用以來，已捕獲并封存了680多萬噸二氧化碳，并將其安全封存在地下2公里處。腐蝕產生的物質和正確的設備材料選擇是CCS基礎設施安全、可靠和經濟運行的關鍵。在許多CCS處理過程中的低溫環境和產生的游離水，可能造成酸性條件從而導致處理設備腐蝕。因此，制造這些設備使用耐腐蝕級別更高的含鎳不銹鋼和鎳合金較為適合。
從氣體中捕獲的碳通常來自燃燒過程，且含有較多水分。捕捉封存處理過程有的在潮濕的酸性條件下進行，有的需要事先保持干燥以捕獲二氧化碳，也有的可能在高溫和惡劣條件下進行。此外，二氧化碳從捕獲到地下封存的運輸過程主要通過管道、航運、卡車和鐵路，將二氧化碳運送到封存地點前還需將二氧化碳液化。而這些從碳捕獲傳輸，到地下封存所用到的設備，通常要由含鎳的低合金鋼、不銹鋼或鎳合金制成。
注入地下封存的二氧化碳通常是要求干燥且無腐蝕性的。油井的設計必須考慮到酸性環境下的風險，避免油井在使用期內被腐蝕。來自美國和歐盟的油井設計數據顯示，含鎳不銹鋼和鎳合金通常被用于制造有腐蝕風險的關鍵油井基礎設施。目前，美國已為二氧化碳注入井的設計和施工制訂了明確的指導方向，強調鎳作為設備材料在二氧化碳地下封存方面的重要性。
此外，國際材料性能與保護協會（AMPP）正在制訂二氧化碳輸送和注入的材料選擇和腐蝕控制指南，確定了含鎳材料為設備制造的首選。這表明，未來一段時間里，鎳在溫室氣體凈零排放方面將發揮著重要作用。
鎳具體在CCS過程中的哪些步驟中產生了至關重要的作用？從燃煤發電廠的煙氣中回收二氧化碳，煙氣被二氧化硫和水污染，產生的酸性冷凝物會腐蝕碳鋼；液態溶劑（如胺）從氣流中吸收二氧化碳，可能會導致在二氧化碳吸收器、液體胺處理系統以及釋放清潔二氧化碳的汽提器容器中出現酸性腐蝕條件；固體吸收劑回收系統，如變溫吸附（TSA），也通過與吸收劑的相互作用從氣流中去除二氧化碳，這一過程涉及溫度在40℃至100℃之間波動的潮濕條件，可能會形成碳酸，所以存在風險的關鍵步驟是干燥。這些處理過程，都建議使用奧氏體含鎳不銹鋼，而預捕集鼓風機更建議使用含鎳雙相不銹鋼。另外，利用和捕獲二氧化碳的創新工藝，如Allam-Fetvedt發電循環，該循環需要含鎳合金制成的二氧化碳渦輪和燃燒器、熱交換器以及連接這兩個部件的高溫管道。
（本文由國際鎳協會提供資料整理而成）
責任編輯：付宇
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