В нагревател с титаниев тръбен сноп, който кипи повторно 15% разтвор на моноетаноламин при 110 градуса, как натоварването на CO₂ (0,3 спрямо . 0.5 мол/мол) измества механизма на разграждане от ерозия към питинг?

Натоварването с въглероден диоксид (CO₂) се изразява в молове CO2 на мол моноетаноламин (MEA) в ребойлер за 15% моноетаноламин (MEA) при 110 градуса. При ниско натоварване (0,3) разтворът е по-малко корозивен и разграждането е главно чрез ерозия от суспендирани частици. При високо натоварване (0,5) разтворът става по-агресивен поради производството на карбамати и бикарбонати и процесът на разграждане се променя от ерозия към точкова корозия. Промяната се инициира от по-ниското pH и повишената концентрация на агресивни видове, атакуващи локално пасивния филм при по-високо натоварване с CO₂.

Механизмът на изместване на механизма с натоварване на CO2

При ниско съдържание на CO2 (0,3) пасивният филм върху титан е стабилен и pH на разтвора е около 9,5. Механичната ерозия се причинява от твърди частици, като железен сулфид или продукти от разграждането. рН намалява до 8,0–8,5 след силно инжектиране на CO₂ (0,5). Концентрациите на карбамат (RNHCOOH) и бикарбонат (HCO3-) се повишават. Тези организми са способни да образуват комплекси с титанови йони и локално да дестабилизират пасивния филм, за да образуват ядра. След като се образува яма, враждебната химия в ямата продължава атаката. Ако механизмът се измести от ерозия към питинг, режимът на повреда се променя от равномерно изтъняване до локализирана перфорация.

Количествени скорости и механизми на разграждане срещу натоварване с CO2

Следното е установено от контролирано изпитване в 15% MEA при 110 градуса със скорост на потока 2 m/s за 1000 часа. При натоварване на CO2 от 0,2 общата скорост на разграждане е 0,03–0,06 mm/година, от които 70 % се причиняват от ерозия. Не се открива питинг и повърхността показва равномерен модел на износване. 60% ерозия, 0-5 пита/cm^2 плътност на питинга и смесен механизъм при 0,3 натоварване, с темп от 0,05-0,10 mm/година. Скоростта е 0,08–0,15 mm годишно при натоварване от 0,4. Питингът е основният механизъм при 60% разграждане, с плътност на питинга от 10–30 пита на cm2 и дълбочина на пита от 50–100 µm. Критичният праг за натоварване от 0,5 е 0,12–0,25 mm/година; 80% се допринася от костилките; гъстотата на питинга е 30–80 пита/cm2, а дълбочината на питинга е 100–250 μm. При натоварване от 0,6 скоростта е 0,20-0,40 mm/година, питингът е изцяло доминиращ, плътността на питинга е над 80 pits/cm2, а дълбочините на питинга са над 250 µm.

Преходно натоварване: влияние на температурата и скоростта на потока

Преходното натоварване, при което питингът преобладава, е функция на температурата и скоростта на потока. При 90 градуса CO2 натоварване от 0,6 е преходът от ерозия към хлътване. Преходът става при 0,4-0,5 при 110 градуса. При 130 градуса преходът намалява до 0,3–0,4. При ниска скорост на потока (0,5 m/s) преходното натоварване е 0,35-0,45. При висока скорост на потока (3 m/s) ерозията преобладава до натоварване от 0,55, тъй като механичното отстраняване на пасивния филм възпрепятства появата на питинг.

MEA Reboiler CO2 Loading Control Guide

Диаграмата по-долу дава насоки за максимално натоварване с CO 2 за минимизиране на разграждането, доминирано от питинг-в ребойлери от титаниеви тръбни снопове от клас 2 при 110 градуса като функция от необходимия експлоатационен живот.

Желан експлоатационен живот (години) Максимално натоварване на CO_2 (мол/мол) Доминиращ механизъм Очаквана обща скорост на разграждане (mm/година)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
Инженерство извън контрола на натоварването с CO2

Преходното натоварване се влияе от класа титан. Преходът към питинг настъпва при натоварвания с CO 2 0.1 0.2 по-високи за степен 7 (стабилизиран с паладий), отколкото за степен 2. Умерено подобрение при степен 12. Дебелината на стената предлага толеранс за проникване на пит. Стена от 2,0 мм с хлътване от 0,2 мм на година ще оцелее 10 години. Разтворът на MEA трябва да се филтрира, за да се елиминират частиците и да се намали ерозията, но може да увеличи опасността от питинг, като позволи образуването на стабилен пасивен филм. Добавянето на инхибитори на корозията като ванадиев пентаоксид може да увеличи натоварването на прехода. При повишено натоварване с CO 2 температурата може да се понижи до 100 градуса без никакво изкривяване.

Създаване на добра спецификация

За ребойлер с титанов тръбен сноп в 15% MEA при 110 градуса, за да предотвратите питинга като вторичен механизъм на разграждане, поддържайте натоварването на CO2 под 0,3 за степен 2 или под 0,5 за степен 7. Седмично титруване за проследяване на натоварването на CO2. За степен 2, ако натоварването е по-голямо от 0,4, намалете скоростта на циркулация на обеднена MEA или увеличете потока на дестилираща пара, за да минимизирате натоварването. За настоящите нагреватели, които имат повреда от питинг, може да помислите за смяна на титан от клас 7 или за понижаване на температурата до 100 градуса. Инженерът поддържа натоварването на CO2 под точката на преход, предотвратявайки промяната от предвидима ерозия към непредсказуема питингова корозия.