Kolbinding og geymsla (CCS): Hlutverk rostfríðra óxareika í nýrri iðnaði

Notkun á jarðefna og geymsla (CCS): Hlutverk rostfríðra rostþolenda stála í nýrlega mynduðri iðnaðargrein

Hleypurinn að kola út af iðnaðnum okkar hefur sett notkun á kolvísindisgreiningu og geymslu (CCS) í fararbendinni fyrir loftslagsaðgerðir. Hugmyndin er einföld: Að fanga kolvísindisgas (CO₂) á uppruna hans - eins og í rafmagnsvirkjum og iðnaðarstofum - áður en hann kemur í andrúmsloftið, fljúta honum og geyma hann örugglega undir landi.

Þó er raunin á milli þess langt frá einföldu. Kolvísindi, sérstaklega þegar blandað við ferli-tiltekna mengunarefni og vatn, verður mjög rostvænt. Þetta kallar á mikla áskorun í tengslum við efni, þar sem réttur kostur á rostfríðum legeringum, sérstaklega framfarinum stálgerðum, er ekki aðeins smáatriði í rekstri - heldur er það lykillinn að öllu kerfið virki og gangi upp.

Þessi grein skiptir niður þeim umhverfisáhrifum sem CO2 getur valdið innan CCS gildiskipta og býður upp á tæka leiðbeiningu um að velja réttan rostfreðju járnsúla til að tryggja langtímavirkni, öryggi og kostnaðsefni.

Hjartaköst: Af hverju er CO₂ svo rosetandi

Í hreinni, þurri ástandi er CO₂ frekar óskeljandi. Vanskilunum byrjar þegar það kemur í snertingu við vatn. Þegar það er safnað saman er CO₂ gas venjulega þétt í ofkritískt eða þétt-flæði til að gera flutninginn skilvirkari. Þessi ferli myndar hita og tekur oft ekki út 100% af mengandi efnum.

Þegar CO₂ blandast við jafnvel mjög lítið magn af vatni (H₂O) myndast kolsýra (H₂CO₃) :
CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃

Þessi sýra lægir pH og hefst rosetur. Stöðunni er miklu verrið af algengum mengandi efnum úr eldsneytisgasi:

• Súrefni (SOx) og Nitrórefni (NOx) myndi súlfur- og salpeter-sýru, sem myndar mjög aggresíft sýrt umhverfi.

• Klöríðir frá efni eða lofti geta valdið alvarlegum rotteiknum og gaprot.

• Súrefni (O₂) , jafnvel í lítilvægum mengdum, er sterkt rafmagnsfræðilegt efni sem getur hraðað á rotaráð.

Samsetningin af þessum þáttum gerir kolstál, sjálgefið efni fyrir flestar iðnaðarþéttur og samsetninga, óhæft fyrir stóra hluta CCS kerfisins án dýrsins verðandi rotarverndar áætlana. Þar kemur upp stólstálið sem lykilkostur.

Átækur yfirlit yfir stólstálategundir fyrir CCS gildikettu

Val á efni er mjög háð sérstakri fasa ferli og nákvæmlega samsetningu CO₂ straumsins.

1. Skemmtun: Mest árásarhæsta umhverfið

Skemmtunarferlið felur í sér að vinna hráa eldsneytisgasið, sem inniheldur hæstu styrkleika allra rotandi óhreininda (SOx, NOx, klöríðir, súrefni).

• Efnislegt notkun: Uppnemendur, afrennur, varmastýlir, tengdar rör, dælur og kranar.

• Rýrustegundir: Almenn sýruáverk, punktrýra, gaprýra og rissur í rýrunum vegna álags.

• Lýst efri markaðs hlutföll:

  • Venjulegar austenítiskar (304/304L, 316/316L): Gæti verið hæf fyrir minna árásargjarna hluta eða þegar mengandi efni eru náiðan hreinsuð. Hins vegar gerir áhættan á punktrýru og rissur í rýrunum vegna klórsaltavirkna það oft að óvissu vali.

  • Tvítegundar rústvarnareykur (t.d. 2205 / UNS S32205/S31803): Öflug og kostnaðsæv orkugrein fyrir skilunareyjan. Tvítegundareykur býður upp á:

    • Mjög góðan viðstaðn við rissur í rýrunum vegna álags.

    • Háa vélþáttastyrk (sem gerir mögulegt að nota þynnari veggja og spara á þyngd).

    • Góð viðstaðn við punktrýru og gaprýru, sérstaklega í samanburði við 316L.

  • Super Duplex (t.d. 2507 / UNS S32750) og Super Austenitics (t.d. 904L / N08904): Fyrir hinar erfiðustu umhverfi með hærra magn af klóri og sýrni, gefa þessar tegundir marktækri vernd gegn rot.

  • Níkel leger (t.d. Alloy 625 / N06625): Notuð fyrir lykilhluti, sem eru í miklum áhlaupum, eins og flugvélar, samþrýstur og svæði með mikla mengun.

2. Flutningur: Rör og samþrýstur

Eftir að lokun hefur átt sér stað er CO₂ þurrkað og samþrýtt í yfirheitt ástand. Þó að þurrið minnki rotarhættu er ferlið ekki alltaf fullkomið og truflanir geta valdið vötni að verða innlægt.

• Efnislegt notkun: Aðalflutningsrör, samþrýstur, millistigs kölfnun, ventílar.

• Rýrustegundir: Almenn rot og holur ef truflanir valda því að vatn fellist út.

• Lýst efri markaðs hlutföll:

  • Kolstál með hemmingu: Fyrir langar, landhelgar flutningsleiðir er kolstálurinn venjulega notaður, háð því að vera áreiðanlegur og nákvæmur þurrkunarferli og inndregningu á andirósiðarefni . Hér er stæðan í rustfríu stáli oft notað fyrir lykilþætti.

  • Notkun á rustfríum stáli:

    • Rörklæðing: Að klæða kolstálurör frá innan með þunnu lög af 316L eða duplex 2205 veitir andirósináttækt barrið á brotthluta af kostnaði fyrir heillar legeringarör.

    • Þrýstingarkerfi: Þrýstihljóðtæknin getur valdið hitastöðum. Á milli hluta til að kæla gasið er hætta á því að rigna. Þættir í þessum kerfum eru oft gerðir úr 316L, 2205 eða hærri legeringum að takast á við þessar lotubundnar aðstæður.

    • Vélar og mælitæki: Lyklalyklar, trim og þrýstilmælir eru oft framleiddir úr 316L eða 17-4PH (austenítísk rostfreyja) til að tryggja áreiðanleika.

3. Innfærsla og geymsla: Niðurstöðuverkefnið

Síðasta skrefið felur í sér að innfæra ofanheita CO₂ í jarðlöð (t.d. salínuholt, nýtt olíu- og gasvöfn).

• Efnislegt notkun: Vélagildi, rör undir jarð, fellurör, lyklar.

• Rýrustegundir: Rost frá hverjum sem er eftir í vatni eða óhreinindum, rost-rost vegna háar hraða innfærslu og útsetning á jarðlöðum sem eru oft fylltar af saltlysi.

• Lýst efri markaðs hlutföll:

  • Rör undir jarð og fellurör: Þetta er lykluforritun. Átak er ekki möguleiki. Þótt kolstál með hemlunarefnum sé notaður er hægðin að fara í átt að áþensþolnar leger (CRAs) fyrir tryggingu.

    • Duplex 2205 er frábært val fyrir rör með háa styrk og góða áþensþol í saltafokki.

    • Super Duplex (2507) og Níkel legeringar mætti velja í alvarlegri umhverfi eða þar sem hætta er á óvæntri vatnssóunni.

  • Útmunnur búnaður: Vélar, jólatré og flæðislögmæli eru yfirleitt smiðjuð úr tvítekin rostfrí stál eða Smíðað 316/316L til að takast á við háan þrýsting og rýðandi umhverfi.

Venjulegur val á leiðbeiningum: Lykilkömmur

Að velja stýrð er ekki bara að velja þá sem er mest ámótt af töflu. Þetta er reikningur á bilunni milli áhættu og kostnaðar.

1. Samsetning straumsins er konungur: Mestu helsta hluturinn er nákvæð greining á CO₂ strauminu. Gerðir og styrkur óhreina (H₂O, SOx, NOx, Cl-, O₂) munu beint ákvarða afköst legerins sem krafist er.

2. Heildarkostnaður í notkunartíma (LCC): Þótt háþróaðar rústvarnarstál og nikkel legerar hafi hærri upphaflegan fjármagnskostnað (CAPEX) en kolstál, þá geta þær borgað sig til að mikið lægra heildarkostnað á líftíma. Þetta er náð með því að fjarlægja eða draga úr því sem krafist er um:

   • Áframhaldandi efnafræðilega hindrun (rekstrarkostnaður/OPEX).

   • Tíðni á öryggisins skoðunum og fylgni.

   • Óáætlaðar stöðvunir og skiptingar.

3. Öryggisstuðullinn: Í CCS getur ske koma í útleiðslu á háþrýst CO₂ (hryðjuhætta) eða loka á verkefni sem tekur milljarða grótt. Þar sem rostfrjáls efni eins og órúststál eru af óhverfri treyðni er það mikil öryggis- og rekstrafyrirbæri.

Ályktun: Byggja á öryggisgrunni

Þar sem verkefnið er svo mikilvægt getur verið ekki á kostnað þess að læra erfitt um bilun efna. Rostandi eðli óhreins CO₂ krefst áframarvinnings og vel upplýtrar nálgunar við val á efnum.

Rostfrjáls órúststál – frá ýmist 316L og duglega dúplex 2205 til afar varðveistuðulinn – veitir nauðsynlega tækjasett til að byggja örugga, treyðanlega og hagkvæma CCS undirbúnað. Með því að nákvæmlega varpa legeri við sérstæða umhverfi innan gildikönnunar geta verkefnavitumenn minnkað áhættu og tryggð rekstur þessara lykilmerkta kerfa örugglega og árangursríkt í mörgum áratugum og þar með gert sitt hlutverk í baráttunni við loftslagsbreytingar.

Niðurstöðunni eftir: Í CCS er val á efni ekki smáatriði; það er grundvallar ákvörðun sem liggur að baki árangri verkefnisins í heild sinni.