碳钢在含CO2的离子液体醇胺溶液中的腐蚀行为研究

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CO2大点源包括大型化石燃料或生物能源设施、主要CO2排放型工业、天然气生产。工业中最常见的捕集CO2的方式为用单乙醇胺(MEA)溶液吸收CO2,但其存在着容易腐蚀设备的问题。某些种类的离子液体具有可以忽略不计的挥发性,良好的热稳定性,对CO2很大的溶解度。国内外学者已经开始了针对离子液体,醇胺复配溶液捕集CO2的各项研究。但是对于此种复配溶液的腐蚀性还未有太多的文献报道,对碳钢材质的腐蚀行为研究目前还有所欠缺。因此,进行了离子液体与醇胺混合溶液对碳钢的腐蚀行为研究,可为离子液体与醇胺混合溶液对材料的腐蚀性评价提供一定的参考依据。根据工业CO2捕集的工艺,确立了实验所用的基础溶液为质量分数30%MEA+饱和CO2以及实验钢材为20#钢;根据对各离子液体的作用调研,确定实验所用离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF4)。并且确定了合理的实验温度、实验压力、实验离子液体质量分数。利用失重实验方法测试20#钢在腐蚀体系中的均匀腐蚀速率;进而利用扫描电镜观察实验挂片的腐蚀形貌,EDS检测腐蚀产物元素;通过滴定法定性检测溶液中的离子类别,推断可能发生的化学反应;利用动电位扫描法分析塔菲尔区的电极极化规律,分析金属钝化区的钝化规律;利用阻抗测试拟合等效电路分析电极表面状态;设计温差实验装置研究离子液体[Bmim]BF4的加入对20#钢温差腐蚀的影响。主要研究结果如下:(1)在30%MEA+饱和CO2和30%MEA+饱和CO2+[Bmim]BF4体系下随着温度的升高,腐蚀过程变得容易进行。(2)20#钢在添加了[Bmim]BF4的混合溶液中,均匀腐蚀速率小于没有离子液体的溶液。但是离子液体质量分数的增加带来的腐蚀抑制效果并不明显。(3)[Bmim]BF4的加入虽然降低了 20#钢的均匀腐蚀速率但是增加了点蚀发生的概率。(4)BF4-离子是导致点蚀概率增加的主要原因。(5)[Bmim]BF4的加入使得高低温两侧电极之间的电势差差距有所减小。对于温差腐蚀原电池的形成有一定的缓解作用。
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