前置说明：CCUS 全流程分为胺法捕集吸收解析工段、CO₂压缩液化工段、密相 / 超临界管道输送工段、地下回注工段；单晶硅芯体本身具备优异静压特性、宽量程比、长期零点稳定性，适合高压工况；但单晶硅只是传感芯体；全部工况依然依靠隔离膜片、充油、密封圈整套隔离结构来对抗工艺介质风险；裸硅芯体不能直接接触介质。

一、CCUS 不同工段工况概况

表格

二、四大核心工况挑战（现场高频故障根源）

挑战 1：介质腐蚀风险 —— 湿 CO₂生成碳酸，杂质加剧腐蚀

干燥高纯 CO₂本身腐蚀性很低；一旦存在游离水，立刻生成碳酸；如果原料烟气带入 H₂S、SO₂杂质，会进一步形成酸性腐蚀环境。 1）捕集胺工段：热胺降解产物对膜片产生点蚀；普通 316L 膜片长期运行会出现点蚀，引发隔离膜片局部损伤，充油泄漏、零点漂移。 2）压缩与输送工段：即使项目设计做脱水，现场很难做到绝对零水；微量游离水膜附着膜片表面，形成局部弱酸性腐蚀。

误区提醒：很多选型直接沿用石化普通 316L 隔离膜单晶硅变送器用于湿 CO₂工况；短期没问题，6‑12 个月逐步出现点蚀漂移。 ✅对策：胺捕集工段优先哈氏 C‑276 隔离膜片；脱水后干燥密相 CO₂输送可选用 EP‑316L；只要系统存在游离水风险不建议普通 316L。

挑战 2：CO₂渗透 + 泄压爆炸 decompression（ED 爆炸泄压，密封圈头号杀手）

这是 CCUS 非常容易被忽视的密封失效风险。 高压状态下 CO₂小分子会渗入橡胶密封圈内部；当管路紧急泄压、停机泄压时，密封圈内部溶解的 CO₂瞬间膨胀，直接造成密封圈起泡、开裂，即爆炸性泄压 ED 失效。 ❌普通 FKM 氟橡胶密封圈在高压 CO₂工况极易发生 ED 破坏；即使静态材质兼容，泄压瞬间直接损坏。 ✅选型硬性要点：高压 CO₂工况密封件必须选用抗 ED 级 FFKM 全氟醚橡胶；普通 FKM 严禁用于＞4MPa 的 CO₂高压回路。

⚠️该风险是密封件，和单晶硅芯体本身无关；但密封失效之后介质侵入变送器内部，直接整台仪表报废。

挑战 3：相态突变、焦耳‑汤姆逊节流低温冲击，冷热交变带来零点漂移

CO₂经过阀门、取压口节流时发生焦耳‑汤姆逊效应，瞬间降温；局部温度可以降到‑40℃附近，甚至析出干冰 / CO₂水合物附着在取压口和膜片表面。

1. 取压口结冰结干冰，造成取压堵塞；压力传递滞后，测量滞后、读数卡死；

2. 仪表膜片遭遇反复骤冷‑回温冷热交变；

单晶硅芯体对比扩散硅的优势：晶体残余应力低，冷热循环下零点漂移本身更小；但只是芯体优势，隔离充油硅油依然会受低温冲击；普通硅油低温粘度变大，带来附加测量误差。

✅对策：

1. 取压管路设计保温伴热，防止节流位置结干冰堵塞；

2. 低温冲击工况选用宽温低温型隔离充油液；不要用普通工业硅油；

3. 取压口避免直接设在节流阀下游；预留缓冲取压腔。

挑战 4：高压、临近超临界临界点，高静压与压力剧烈波动

密相输送运行压力 7.38MPa 以上，靠近 CO₂临界点；工艺经常会出现大范围压力扰动、泵启停带来压力冲击波动。

• 优势：单晶硅变送器本身静压补偿性能好，高静压下零点偏移指标优于传统扩散硅；适合 CCUS 高压测点；

• 风险点：选型量程余量要充分；不能把工作压力选在量程上限附近；同时要考虑瞬态冲击过压；URS 中明确过压耐受指标；

注意：差压测点尤其要重视高静压性能；用于压缩机进出口差压监测时，高静压下零点偏移是关键验收指标。

三、胺法捕集工段额外特有难点（吸收塔 / 解析塔）

1、介质是热醇胺溶液（MEA/MDEA），温度 80‑120℃；介质容易发泡；泡沫会冲到变送器取压口；

• 尽量避免引压小管；优先短直取压；必要设置防泡沫隔离膜结构；

• 胺降解产物容易析出粘附膜片；要定期维护清理取压口； 2、温度交变：解析塔间歇升降温；反复热冲击；

• 选用带散热结构；隔离充油选择耐高温硅油；

四、单晶硅压力变送器 CCUS 选型核查清单

1、接液膜片材质

• 胺捕集、存在湿 CO₂/ 酸性杂质：✅哈氏 C‑276；

• 已经深度脱水干燥密相 CO₂管线：EP 316L‑1.4435； ❌普通 316L 不建议用于含水 CO₂工况。

2、密封件（重中之重）

高压＞4MPa CO₂回路，抗 ED 等级 FFKM 全氟醚橡胶；拒绝普通 FKM 氟橡胶。

3、隔离填充硅油

根据工段温度区间匹配：高温胺工段选耐高温硅油；存在节流低温风险的压缩输送工段选用宽温低温充油液。

4、量程与性能

• 量程预留 1.4‑1.8 倍过压余量，覆盖工艺瞬态冲击；

• 优先高静压补偿版本；精度 0.075‑0.1% FS；

• 通讯 4‑20mA+HART；支持远程零点诊断读取；用于 SPC 趋势监控；关键联锁测点评估 SIL2。

5、安装对策

1）取压口避开节流阀下游；管路增加伴热保温，抑制干冰、水合物析出堵塞； 2）胺塔测点，取压口增设防泡沫缓冲结构；尽量缩短引压管，减少死区； 3）高压管路泄压设计时，也要兼顾仪表侧缓慢泄压，尽量减少快速泄压对密封圈的 ED 冲击；

五、CCUS 选型高频踩坑总结

❌坑 1：只看重单晶硅芯体稳定性，忽略膜片材质；含水湿 CO₂工况选用普通 316L，后期点蚀漂移。

重点：单晶硅只是内部传感芯；介质全部由隔离膜片、充油液、密封圈承担防腐，芯片不接触介质。

❌坑 2：高压 CO₂选用普通 FKM 密封圈；紧急泄压发生爆炸性泄压 ED，密封圈直接鼓包开裂。

❌坑 3：取压口布置在节流下游，焦耳汤姆逊效应结干冰，取压口堵塞，压力读数卡死不动；联锁失效。

❌坑 4：量程余量不足；工艺压力冲击超量程；没有考虑高静压对差压零点带来偏移。

❌坑 5：胺解析塔高温工况选用普通低温硅油；高温下硅油性能劣化，零点逐步漂移。

补充应用结论

在 CCUS 项目中，单晶硅芯体的高静压稳定性是非常突出的优势；但 CCUS 真正的风险不在于传感芯，而在于介质腐蚀、CO₂小分子渗透密封件失效、节流低温相变这几个工艺侧的问题；选型不能迷信芯片性能，整套隔离接液部件、密封、取压安装方案必须同步匹配 CCUS 工况。