[实用新型]模拟超临界二氧化碳输送管道腐蚀的试验装置

说明书

本实用新型公开了一种模拟超临界二氧化碳输送管道腐蚀的试验装置，包括：氩气瓶、二氧化碳气瓶、杂质气体气瓶、气体混配器、容器和反应釜；所述的氩气瓶与反应釜下部的进气管连接；所述的二氧化碳气瓶和杂质气体气瓶均与气体混配器连接，气体混配器通过管道与盛有去离子水的容器连接，容器上设置有蒸汽蒸发器；容器的出气管与反应釜的进气管连接；所述的反应釜内部设置有用于悬挂试验的试样架，其外部设置有加热单元；反应釜的上部设置有出气管。本实用新型能够真实模拟超临界二氧化碳输送管道的服役工况，并可研究杂质气体、水蒸汽含量对超临界二氧化碳腐蚀的影响，提高金属腐蚀试验评价的准确性和有效性。

技术领域

本实用新型属于金属腐蚀实验技术领域，特别涉及一种模拟超临界二氧化碳输送管道腐蚀的试验装置。

背景技术

近些年来，能源供应和气候变化成为制约全球经济发展的关键问题。特别是温室气体的过度排放，使得全球气候变暖，严重影响着经济建设和民众生活。 CCUS(即Carboncapture,utilization and storage的简写)是国际范围内应对碳排放和温室效应的一种主流技术，包括了碳的捕获、利用和封存。具体来讲，CCUS 是将二氧化碳从电厂、煤化等工业或其他排放源分离出来，经富集、压缩并运输到特定地点，注入储层封存以实现被捕集的二氧化碳与大气长期分离。据国际能源组织估算，CCUS技术有望在全球范围内减少20％以上的碳排放。

在我国，煤化工、钢铁、水泥等高排放行业的温室气体减排任务重，因此CCUS 技术的应用前景非常广泛。另外，在石油天然气工业中，二氧化碳驱油以提高采收率的技术实践也得到推广应用。因此，CCUS技术对我国中长期应对气候变化、推进低碳发展具有非常重要的意义。

尽管如此，二氧化碳对金属管道的腐蚀问题不容忽视。特别是，超临界二氧化碳在输送和注采过程中，金属管道的腐蚀问题层出不穷。另外，二氧化碳来源的不同，其杂质含量也不尽相同，杂质对腐蚀的影响也比较复杂。这是目前影响 CCUS技术发展的主要问题。

所谓超临界二氧化碳，指纯的二氧化碳的压力和温度同时超过其临界值(7.38MPa、31.4℃)时所处的稳定的单一相态，其具有一些独特的性质，如密度与液体接近、黏度小、扩散系数大等。这些独特的性质使得其对金属管道的腐蚀机理也不同于常见的二氧化碳腐蚀。因此，研究超临界二氧化碳的腐蚀受到众多学者的关注。受限于传统的反应釜的结构和功能限制，目前常见的所谓的“超临界二氧化碳”环境有两种：一种是将试样浸泡在溶液中，然后通入二氧化碳使其超过临界点的温度和压力；另一种是将试样悬挂在溶液上方，再通入二氧化碳使其超过临界点的温度和压力。第一种环境远远偏离超临界二氧化碳输送管道的服役环境，由于试样浸没在溶液中，所以腐蚀相对严重很多。第二种环境相对接近于超临界二氧化碳输送管道的服役环境，但存在两个问题：一是密封环境中二氧化碳消耗的问题，二是二氧化碳中水含量不能有效地、明确地控制的问题。因此，通过这两种模拟环境所得到的试验规律不能有效代表超临界二氧化碳输送管道的服役情况，其偏差之大甚至可能导致试验结果的无效。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种模拟超临界二氧化碳输送管道腐蚀的试验装置，能够真实模拟超临界二氧化碳输送管道的服役环境，并且能实现杂质气体和水蒸汽含量的定量引入，提高模拟试验的针对性、准确性和有效性。

本实用新型采用以下技术方案：

一种模拟超临界二氧化碳输送管道腐蚀的试验装置，包括：氩气瓶、二氧化碳气瓶、杂质气体气瓶、气体混配器、容器和反应釜；

所述的氩气瓶与反应釜下部的进气管连接；

所述的二氧化碳气瓶和杂质气体气瓶均与气体混配器连接，气体混配器通过管道与盛有去离子水的容器连接，容器上设置有蒸汽蒸发器；容器的出气管与反应釜的进气管连接；

所述的反应釜内部设置有用于悬挂试样的试样架，其外部设置有加热单元；反应釜的上部设置有出气管。