Corrosion in CO₂ Post-Combustion Capture with Alkanolamines – A Review

Corrosion dans les procédés utilisant des alcanolamines pour le captage du CO₂ en post-combustion

IFP Energies nouvelles, Rond-point de l’échangeur de Solaize, BP 3, 69360 Solaize – France
e-mail: jean.kittel@ifpen.fr

^* Corresponding author

Abstract

CO₂ capture and storage plays an important part in industrial strategies for the mitigation of greenhouse gas emissions. CO₂ post-combustion capture with alkanolamines is well adapted for the treatment of large industrial point sources using combustion of fossil fuels for power generation, like coal or gas fired power plants, or the steel and cement industries. It is also one of the most mature technologies to date, since similar applications are already found in other types of industries like acid gas separation, although not at the same scale. Operation of alkanolamine units for CO₂ capture in combustion fumes presents several challenges, among which corrosion control plays a great part. It is the aim of this paper to present a review of current knowledge on this specific aspect. In a first part, lessons learnt from several decades of use of alkanolamines for natural gas separation in the oil and gas industry are discussed. Then, the specificities of CO₂ post-combustion capture are presented, and their consequences on corrosion risks are discussed. Corrosion mitigation strategies, and research and development efforts to find new and more efficient solvents are also highlighted. In a last part, concerns about CO₂ transport and geological storage are discussed, with recommendations on CO₂ quality and concentration of impurities.

Résumé

Les procédés de captage et de stockage du CO₂ occupent une place importante dans les stratégies visant à limiter les émissions industrielles de gaz à effet de serre. Les procédés de captage en post-combustion par solvant chimique de type alcanolamine sont bien adaptés au traitement d’émissions ponctuelles massives issues de combustibles fossiles, rencontrées notamment dans les centrales thermiques au charbon et au gaz, ou les industries sidérurgiques ou de production de ciment. La technologie utilisant le principe d’absorption – désorption par les alcanolamines est une des voies les plus matures à ce jour : elle est en effet déjà mise en œuvre, par exemple pour la désacidification du gaz naturel, bien qu’à une échelle sensiblement plus petite. L’opération de telles unités pour le traitement des fumées de combustion présente toutefois de nombreux challenges, parmi lesquels la corrosion des équipements tient une place importante. Le but de cet article est de présenter une revue des connaissances sur cet aspect particulier. Dans une première partie, l’expérience issue de plusieurs décennies d’utilisation de procédés aux alcanolamines dans le domaine de la production d’huile et de gaz est présentée. Dans une seconde partie, les risques spécifiques associés aux particularités des procédés de captage du CO₂ en post-combustion sont identifiés et discutés. Différentes stratégies de maîtrise de la corrosion sont décrites, et certains axes prioritaires en matière de recherche et développement sont proposés. Enfin, certaines difficultés en vue du transport du CO₂ issu du captage puis de son injection à fin de stockage géologique sont mises en avant, avec des recommandations strictes sur les teneurs maximales en impuretés pour disposer en toute sureté du CO₂ issu de ce procédé.