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Im ISO/TC 265 werden Normen zur Entwicklung, Konstruktion, Betrieb, Umweltplanung und -Management, Risikomanagement, Quantifizierung, Monitoring und Verifizierung sowie weitere Aktivitäten für die einzelnen Stufen der CCS-Prozesskette erstellt.
Als neuer Aspekt wurde die Zusammensetzung des CO2-Stroms angesprochen. In Form eines "State-of-the-Art-Reports" soll der derzeitige Kenntnisstand zusammengestellt werden. Dieses soll für einen späteren Normenentwurf als Grundlage dienen.
Synergistic effects of impurities in the condensate on the corrosion of CO2 transport pipeline
(2017)
For the reliability of transport pipelines the corrosion resistance of the materials used needs to be determined in conditions, which are possible during the transport process. In some situations condensation of components out of the CO2 stream can occur. To study the effect of condensate on transport pipeline steel, a “worst-case scenario” gas mixture, containing 2.5 % H2O, 1.8 % O2, 1000 ppmv NO2, and 220 ppmv SO2, was proposed, fed (1.5 L/min) into a glass reactor containing coupon-shaped specimens for 120 600 h at 278 K (to simulate the underground pipeline transport), and resulted in the condensate containing 0.114 M H2SO4 and 0.0184 M HNO3 (pH 2.13). Basing on this “original” condensate, exposure tests and electrochemical characterization together with pH and conductivity in CO2 saturated condition at the same temperature were carried out. The role of each gas impurity and the combination of them, when the condensate is formed, was studied by investigating the role of individual and varying combination of acidic components in the condensate on the corrosion behaviors of the commercial pipeline-steel (L360NB). It can be concluded that although the condensation of NOx in form of HNO3 causes faster corrosion rate, it is the condensation of SOx or the combination of SOx and NOx that may cause much more severe problems in form of localized and pitting corrosions. Different to the corrosion products formed in CO2 atmosphere without impurities (mainly iron carbonate) the corrosion products resulted from these acidic condensation have no protectability, indicating the need of controlling gas quality during the transportation within the pipeline network.
Carbon Capture Utilization and Storage (CCUS) is a promising technology for the reduction of CO2 emissions, e.g. from fossil-fuel operated power plants or cement mills. Crucial points for a sustainable and future-proof CCUS procedure are reliability and cost efficiency of the pipeline transport network. Due to the absence of certified benchmarks for upper limits, systematic experiments with impurities in the CO2 stream were carried out. For oxidation processes SO2 and NO2 acted as corrosive components, and for reductive atmosphere H2S. Carbon steel L485MB (pipeline), martensitic steel 1.4313 (compression) and austenitic steel 1.4562 (injection) were selected as specimens. Experiments were performed at 0 bar or 100 bar and within a temperature range 278 K ≤ T ≤ 313 K. High-alloyed Cr-Ni steels revealed no corrosion (1.4562, 1.4313), while for carbon steel considerable corrosion was observed. The type and intensity of corrosion was strongly coupled with the applied corrosive species and the level of humidity in the CO2 stream, leading to different compositions of acidic condensates. Applying a reducing atmosphere results in very little corrosion rates, but provokes pitting corrosion. In contrast, oxidizing or mixed settings lead to a clearly increased growth of the corrosion layer, but exhibit shallow uniform corrosion. Exceptional nitric acid results in intergranular corrosion. Investigations on the specimens were carried out by optical microscopy, XRD, SEM/EDX, and AAS/IC.
CCUS-Technologie (CO2-Abtrennung; Nutzung und Speicherung, engl. Carbon Dioxide Capture, Utilization and Storage) gilt als eine vielversprechende Methode zur Abschwächung des Beitrags von fossilen Emissionen zur globalen Erwärmung. Dabei wird das in den Verbrennungsprozessen entstandene Treibhausgas aufgefangen, zu verschiedenen Lagerstätten transportiert und langzeitig gespeichert bzw. einer chemischen Nutzung zugeführt.
In bisher veröffentlichten Untersuchungen wurde gezeigt, dass die CO2-Transport-Pipelines in hohem Maße gefährdet sind, wenn sie korrosiven Begleitstoffen des CO2-Stroms, wie SOx, NOx bei einem hohen Wasserdampfanteil ausgesetzt sind. Screening-Tests zeigten, dass bei einer Konzentration von 1000 ppmv H2O die Reaktionen und Kondensation von SO2 und NO2 mit O2 und H2O zu Säuretropfen (pH ~ 0,5) auf der Oberfläche von Metall-Prüfkörper und Gefäß führen. Die Werkstoffe 1.0582, 1.8977, 1.4313 und 1.4562 wurden in CO2-gesättigtem Kondensat mit unterschiedlichem Verhältnis der säurebildenden Komponenten untersucht. Diese Studien zeigten grundsätzlich den Mechanismus sowie die Rolle jedes CO2-Strom-Begleitstoffes auf den Korrosionsprozess. Allerdings spiegeln die bei Auslagerung und elektrochemischen Messungen in der künstlichen CO2-gesättigten Kondensat-Lösung auftretenden Bedingungen nicht im Detail die Realität in der Praxis, wo sich nur Tröpfchen bilden, wider.
Diese Arbeit konzentriert sich auf den Korrosionsprozess von Kondensat in Form von Tröpfchen, auf der Oberfläche von Rohrleitungswerkstoffen unter CO2-Atmosphäre bei 5 °C (Simulation des Transportzustandes). Die Experimente wurden nicht nur für Auslagerungsversuche, sondern auch für elektrochemische Tests mit nur einem Tröpfchen (weniger als 20 µL) konzipiert. Die Auslagerungs-versuche wurden sowohl unter Normaldruck als auch bei hohem Druck (> 70 bar) durchgeführt, wobei das CO2 als dichte – den Tropfen umgebende - Phase vorliegt. Die korrodierten Prüfkörper wurden rasterelektronenmikroskopisch (REM) und mittels Energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) analysiert, um nicht nur Korrosionsform, sondern auch die Elementverteilung der Korrosionsprodukte zu zeigen.
Diese Aufgabensammlung liefert eine hilfreiche Ergänzung des Lehrbuches “Thermische Trennverfahren”, in dem Lösungsansätze aus der industriellen Praxis gut hergeleitet dargestellt sind. Eine Nutzung ohne Lehrbuch ist jedoch nicht empfehlenswert, da sich in diesem Fall die Komplexität der Grundlagen nicht verständlich erschließt.
Abschließend kann diesem Buch attestiert werden, dass es seinem Ansinnen, eine wertvolle Hilfe für alle zu liefern, die im Beruf besser Englisch sprechen wollen, auf eine angenehme Art und Weise gerecht wird. Dabei ist seine Nutzbarkeit nicht nur auf Labormitarbeiter beschränkt. Es ist auch allgemein ein sehr hilfreiches Nachschlagewerk für die alltägliche Anwendung der englischen Sprache.