ในเครื่องทำความร้อนมัดท่อไทเทเนียมที่ต้มสารละลายโมโนเอทานอลเอมีน 15% ที่อุณหภูมิ 110 องศา การโหลดCO₂ (0.3 เทียบกับ. 0.5 โมล/โมล) จะเปลี่ยนกลไกการย่อยสลายจากการกัดเซาะเป็นรูพรุนได้อย่างไร

ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ที่โหลดหมายถึงโมลของCO₂ต่อโมลของ MEA ในหม้อต้มซ้ำสำหรับโมโนเอทานอลเอมีน 15% (MEA) ที่ 110 องศา สารละลายมีการกัดกร่อนน้อยกว่าที่โหลดต่ำ (0.3) และการย่อยสลายส่วนใหญ่เกิดจากการกัดเซาะจากอนุภาคแขวนลอย ที่การรับน้ำหนักสูง (0.5) สารละลายจะมีความเข้มข้นมากขึ้นและกระบวนการย่อยสลายจะเปลี่ยนจากการกัดเซาะเป็นการกัดกร่อนแบบรูพรุนเนื่องจากการผลิตคาร์บาเมตและไบคาร์บอเนต การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดจากผลกระทบของปริมาณ CO2 ที่มากขึ้น ซึ่งลดค่า pH และเพิ่มความเข้มข้นของสายพันธุ์ที่ก้าวร้าวซึ่งโจมตีฟิล์มเฉื่อยในท้องถิ่น

กลไกของการเปลี่ยนกลไกด้วยการโหลด CO2

สำหรับการฉีด CO2 เล็กน้อยที่ 0.3 ค่า pH ของสารละลายจะอยู่ที่ประมาณ 9.5 และฟิล์มพาสซีฟบนไทเทเนียมจะเสถียร อนุภาคของแข็ง เช่น เหล็กซัลไฟด์หรือผลิตภัณฑ์ที่ย่อยสลายจะทำให้เกิดการกัดเซาะทางกล ด้วยการฉีด CO2 ขนาดใหญ่ (0.5) ค่า pH จะลดลงเหลือ 8.0-8.5 เพิ่มปริมาณคาร์บาเมต (RNHCOOH) และไบคาร์บอเนต (HCO_3^-) สายพันธุ์เหล่านี้สามารถสร้างไอออนไทเทเนียมเชิงซ้อนได้ และทำลายชั้นพาสซีฟเฉพาะที่เพื่อเริ่มต้นหลุม เคมีที่รุนแรงในหลุมทำให้เกิดการโจมตีหลังจากที่หลุมถูกสร้างขึ้น การเปลี่ยนจากการกัดเซาะไปสู่การเกิดรูพรุนจะเปลี่ยนโหมดความล้มเหลวจากการทำให้ผอมบางสม่ำเสมอไปจนถึงการเจาะเฉพาะจุด

อัตราและกลไกการย่อยสลายเชิงปริมาณตามหน้าที่ของการโหลด 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 มม.

การโหลดการเปลี่ยนผ่านเป็นฟังก์ชันของความเร็วการไหลและอุณหภูมิ

การโหลดการเปลี่ยนแปลงที่ทำให้รูพรุนมีความโดดเด่นเป็นฟังก์ชันของความเร็วการไหลและอุณหภูมิ ที่มุม 90 องศา การเปลี่ยนแปลงจากการกัดเซาะเป็นรูพรุนจะเกิดขึ้นโดยมีปริมาณCO₂ 0.6 การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นที่ 0.4–0.5 ที่ 110 องศา การเปลี่ยนแปลงลดลงเหลือ 0.3-0.4 ที่ 130 องศา โหลดการเปลี่ยนแปลงคือ 0.35–0.45 สำหรับความเร็วการไหลต่ำ (0.5 ม./วินาที) การพังทลายที่ความเร็วการไหลสูง (3 m/s) เป็นกลไกหลักที่มีค่าโหลด 0.55 เนื่องจากการถอดฟิล์มแบบพาสซีฟออกทางกลไกทำให้ไม่สามารถเกิดรูพรุนได้

คู่มือการควบคุมการโหลด CO2 ของ MEA Reboiler

ตารางต่อไปนี้ให้คำแนะนำเกี่ยวกับการโหลด CO2 สูงสุดเพื่อหลีกเลี่ยงการเสื่อมสภาพแบบเป็นรูสำหรับหม้อต้มมัดท่อไทเทเนียมเกรด 2 ที่ 110 องศาสำหรับอายุการใช้งานที่ต้องการ

อายุการใช้งานที่ต้องการ (ปี) ปริมาณ CO2 สูงสุด (โมล/โมล) กลไกหลัก อัตราการย่อยสลายรวมที่คาดหวัง (มม./ปี)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
วิศวกรรมที่ผ่านมา การจัดการโหลดCO₂

การโหลดทรานซิชันจะได้รับผลกระทบจากเกรดไทเทเนียม ชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 (แพลเลเดียม-เสถียร) เลื่อนการเปลี่ยนไปใช้ระดับหลุมเป็นปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ 0.1–0.2 ซึ่งสูงกว่าระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ 2 ชั้นประถมศึกษาปีที่ 12 มีการปรับปรุงระดับกลาง การเจาะแบบรูพรุนเป็นหน้าที่ของความหนาของผนัง ที่ผนัง 2 . 0 มม. และ 0 . 2 มม. / ปี ความลึกของผนังจะอยู่ได้ 10 ปี ควรกรองสารละลาย MEA เพื่อกำจัดอนุภาค ซึ่งจะลดการกัดเซาะ แต่อาจเพิ่มอันตรายจากการเกิดรูพรุนโดยปล่อยให้ฟิล์มพาสซีฟที่มีความเสถียรก่อตัว วานาเดียมเพนทอกไซด์และสารยับยั้งการกัดกร่อนอื่นๆ ช่วยเพิ่มภาระการเปลี่ยนแปลง การลดอุณหภูมิลงเหลือ 100 องศาทำให้มีการโหลดCO₂สูงขึ้นโดยไม่ทำให้เกิดรูพรุน

การออกแบบข้อกำหนดที่แจ้งให้ทราบ

สำหรับหม้อต้มซ้ำแบบมัดท่อไทเทเนียมใน MEA 15% ที่ 110 องศา ปริมาณ CO2 ควรเก็บไว้ต่ำกว่า 0.3 สำหรับเกรด 2 หรือต่ำกว่า 0.5 สำหรับเกรด 7 เพื่อควบคุมการเกิดรูพรุนเป็นกลไกการย่อยสลายขั้นที่สอง "ตรวจสอบการโหลด CO2 ทุกสัปดาห์โดยการไตเตรท สำหรับเกรด 2 หากการโหลดสูงกว่า 0.4 ให้ลดอัตราการไหลเวียนของ MEA แบบลีนหรือเพิ่มการไหลของไอน้ำที่ลอกออกเพื่อลดการโหลด หากเครื่องทำความร้อนของคุณกำลังเกิดรูพรุนอยู่แล้ว คุณอาจต้องการแปลงเป็นไททาเนียมเกรด 7 หรือลดอุณหภูมิลงเหลือ 100 องศา วิศวกรจะคงโหลด CO₂ ให้ต่ำกว่าเกณฑ์การเปลี่ยนผ่าน เพื่อป้องกันการเปลี่ยนแปลงจากการกัดเซาะที่คาดการณ์ได้ไปสู่การกัดกร่อนในรูพรุนที่คาดเดาไม่ได้