Jak v ohřívači svazku titanových trubic převařujícím 15% roztok monoethanolaminu při 110 stupních posouvá zatížení CO₂ (0,3 vs . 0.5 mol/mol) mechanismus degradace z eroze na důlkovou korozi?

Náplň oxidu uhličitého (CO2) je definována jako moly C02 na mol MEA v vařáku pro 15% monoethanolamin (MEA) při 110 stupních. Roztok je méně korozivní při nízkém zatížení (0,3) a degradace je hlavně erozí ze suspendovaných částic. Při vysokém zatížení (0,5) je roztok agresivnější a proces degradace se mění z eroze na důlkovou korozi v důsledku produkce karbamátů a hydrogenuhličitanů. Tato změna je způsobena účinkem větší zátěže CO2, která snižuje pH a zvyšuje koncentraci agresivních látek, které lokálně napadají pasivní film.

Mechanismus posunu mechanismu s nakládáním CO2

Pro mírnou injekci CO2 0,3 je pH roztoku asi 9,5 a pasivní film na titanu je stabilní. Pevné částice, jako je sulfid železa nebo produkty degradace, způsobují mechanickou erozi. Při velké injekci CO2 (0,5) se pH sníží na 8,0-8,5. Zvýšení množství karbamátu (RNHCOOH) a hydrogenuhličitanu (HCO_3^-). Tyto druhy jsou schopny komplexovat titanové ionty a lokálně narušit pasivní vrstvu, aby iniciovaly důlky. Agresivní chemie v jámě pohání útok po vytvoření jámy. Přechod od eroze k důlkové tvorbě mění způsob porušení z rovnoměrného ztenčení na lokalizovanou perforaci.

Kvantitativní rychlosti a mechanismy degradace jako funkce zatížení CO_2

The following has been established by controlled testing in 15% MEA at 110°C with a flow velocity of 2 m/s over 1,000 hours. At a loading of 0.2 CO2, the overall degradation rate is 0.03–0.06 mm/year, with 70% erosion, no pitting, and a consistent wear pattern on the surface. At 0.3 loading the rate is 0.05 - 0.10 mm/year, erosion is 60%, pitting density is 0 - 5 pits/cm 2 and a mixed mechanism is active. At a loading of 0.4 the rate is 0.08–0.15 mm/year, pitting becomes prevalent at 60 % of deterioration, pitting density is 10–30 pits/cm 2 , and pit depths approach 50–100 µm. At the critical threshold loading of 0.5, the rate is 0.12–0.25 mm/yr, pitting accounts for 80%, pitting density is 30–80 pits/cm², and pit depths are 100–250 µm. At a loading of 0.6, the rate is 0.20–0.40 mm/year, pitting is entirely dominant, the pitting density is >80 pits/cm2, and pit depths are >250 mm.

Přechodové zatížení jako funkce rychlosti proudění a teploty

Přechodové zatížení, při kterém se důlková korekce stává dominantní, je funkcí rychlosti proudění a teploty. při 90 stupních probíhá změna z eroze na důlkovou korozi při zatížení CO₂ 0,6. Přechod nastává při 0,4–0,5 při 110 stupních. Přechod je snížen na 0,3-0,4 při 130 stupních. Přechodové zatížení je 0,35–0,45 pro nízkou rychlost proudění (0,5 m/s). Eroze při vysoké rychlosti proudění (3 m/s) je hlavním mechanismem až do zatížení 0,55, protože mechanické odstranění pasivního filmu zabraňuje vzniku důlkové koroze.

Průvodce řízením plnění CO2 vařáku MEA

V následující tabulce jsou uvedena doporučení maximálního zatížení CO2, aby se zabránilo degradaci s převažujícími důlky pro vařáky se svazkem titanových trubek stupně 2 při 110 stupních pro požadovanou životnost.

Požadovaná životnost (roky) Maximální zatížení CO2 (mol/mol) Dominantní mechanismus Očekávaná celková rychlost degradace (mm/rok)10<0.3 Erosion <0.08 5-10 0.3-0.4Mixed 0.08-0.15 3-5 0.4-0.5 Pitting (marginal) 0.12-0.20 1-3 0.5-0.6 Pitting 0.15-0.30 <1 >0.6 Severe pitting >0.30
Řízení zátěže CO₂ v minulosti

Zatížení přechodu je ovlivněno jakostí titanu. Stupeň 7 (palladium-stabilizovaný) posouvá přechod k pittingu k zatížení CO2 o 0,1–0,2 nad stupeň 2. Stupeň 12 poskytuje střední zlepšení. Důlková penetrace je funkcí tloušťky stěny. Při 2 . 0 mm stěny a 0 . 2 mm/rok prohlubně vydrží 10 let. Roztok MEA by měl být filtrován, aby se odstranily částice, což minimalizuje erozi, ale může zvýšit nebezpečí důlkové koroze tím, že umožní vytvoření stabilního pasivního filmu. Oxid vanadičný a další inhibitory koroze zvyšují přechodové zatížení. Snížení teploty na 100 stupňů umožňuje vyšší zatížení CO₂ bez důlkové koroze.

Informovaný návrh specifikace

U vařáku se svazkem titanových trubek v 15% MEA při 110 stupních by mělo být zatížení CO2 udržováno pod 0,3 pro stupeň 2 nebo pod 0,5 pro stupeň 7, aby se řídila důlková koroze jako sekundární degradační mechanismus. "Týdně sledujte zatížení CO2 titrací. U stupně 2, pokud je zatížení nad 0,4, snižte rychlost cirkulace chudé MEA nebo zvyšte průtok stripovací páry, abyste snížili zatížení. Pokud vaše ohřívače již vytvářejí důlky, možná budete chtít přejít na titan stupně 7 nebo snížit teplotu na 100 stupňů. Technik udržuje zatížení CO₂ pod prahem nepředvídatelné přechodové koroze.