Kuidas nihutab CO₂ laadimine (0,3 Vs. 0.5 mol/mool) 15% monoetanoolamiini lahust 15% monoetanoolamiini lahust uuesti keevas titaantorusoojendis erosioonilt täppide tekkeks?
Jäta sõnum
15% monoetanoolamiini (MEA) keetis 110 kraadi juures väljendatakse süsinikdioksiidi (CO₂) koormust CO₂ moolides ühe mooli MEA kohta. Madala koormuse korral (0,3) on lahus vähem söövitav ja lagunemine toimub peamiselt hõljuvate osakeste erosiooni tõttu. Suure koormuse korral (0,5) muutub lahus karbamaatide ja vesinikkarbonaatide moodustumise tõttu agressiivsemaks ning lagunemismehhanism nihkub erosioonilt punktkorrosioonile. Üleminek toimub seetõttu, et suurem CO₂ koormus alandab pH-d ja suurendab passiivset kilet lokaalselt ründavate agressiivsete liikide kontsentratsiooni.
Mehhanismi nihutamise mehhanism CO₂ laadimisega
Madala CO₂ koormuse korral (0,3) on lahuse pH ligikaudu 9,5 ja titaanil olev passiivne kile on stabiilne. Tahked osakesed nagu raudsulfiid või lagunemissaadused põhjustavad mehaanilist erosiooni. Suure CO₂ koormuse korral (0,5) langeb pH 8,0–8,5-ni. Karbamaadi (RNHCOOH) ja vesinikkarbonaadi (HCO₃⁻) kontsentratsioonid suurenevad. Need liigid võivad titaanioone kompleksida ja passiivset kilet lokaalselt destabiliseerida, tekitades süvendeid. Kui kaev on moodustunud, levitab kaevu sees olev agressiivne keemia rünnakut. Üleminek erosioonilt aukudele muudab rikkerežiimi ühtlasest hõrenemisest lokaalse perforatsioonini.
Kvantitatiivsed lagunemiskiirused ja mehhanismid kui CO₂ laadimise funktsioon
Kontrollitud testimine 15% MEA-s 110 kraadi juures voolukiirusega 2 m/s 1000 tunni jooksul on näidanud järgmist. CO₂ koormuse korral 0,2 on lagunemise kogumäär 0,03–0,06 mm aastas, erosioon moodustab 70%, täkkeid ei täheldata ja pinnal on ühtlased kulumismustrid. Koormamisel 0,3 on kiirus 0,05–0,10 mm aastas, erosioon 60%, aukude tihedus 0–5 süvendit cm² kohta ja töötab segamehhanism. Koormuse 0,4 korral on määr 0,08–0,15 mm aastas, 60% lagunemisest muutub domineerivaks aukude moodustumine, lohkude tihedus on 10–30 lohku cm² kohta ja süvendite sügavus ulatub 50–100 µm. Kriitilise läve 0,5 koormuse korral on kiirus 0,12–0,25 mm aastas, täppide moodustumine moodustab 80%, süvendite tihedus on 30–80 süvendi cm² kohta ja süvendite sügavus ulatub 100–250 µm. Koormamisel 0,6 on määr 0,20–0,40 mm aastas, domineerib täielikult auku, aukude tihedus ületab 80 süvendit cm² kohta ja süvendite sügavus üle 250 µm.
Temperatuuri ja voolukiiruse mõju üleminekukoormusele
Üleminekukoormus, mille korral süvendid muutuvad domineerivaks, sõltub temperatuurist ja voolukiirusest. 90 kraadi juures toimub üleminek erosioonilt aukudele CO₂ koormuse korral 0,6. 110 kraadi juures toimub üleminek 0,4–0,5 juures. 130 kraadi juures langeb üleminek 0,3–0,4-ni. Madala voolukiiruse korral (0,5 m/s) on üleminekukoormus 0,35–0,45. Suurel voolukiirusel (3 m/s) domineerib erosioon kuni koormuseni 0,55, sest passiivse kile mehaaniline eemaldamine takistab aukude teket.
CO₂ laadimise kontrolli juhend MEA katlamajadele
Järgmine tabel annab soovitusi maksimaalse CO₂ koormuse kohta, et vältida 2. klassi titaantorukimbu ümberkeetjates 110 kraadi juures domineerivat lagunemist-, lähtudes soovitud kasutusajast.
| Soovitud kasutusiga (aastates) | Maksimaalne CO₂ laadimine (mool/mool) | Domineeriv mehhanism | Eeldatav lagunemise kogumäär (mm/aastas) |
|---|---|---|---|
| >10 | <0.3 | Erosioon | <0.08 |
| 5–10 | 0.3–0.4 | Segatud | 0.08–0.15 |
| 3–5 | 0.4–0.5 | Pitting (marginaalne) | 0.12–0.20 |
| 1–3 | 0.5–0.6 | Pitting | 0.15–0.30 |
| <1 | >0.6 | Tõsine süvend | >0.30 |
Tehnoloogia väljaspool CO₂ laadimise kontrolli
Titaani klass mõjutab üleminekukoormust. 7. aste (pallaadium-stabiliseeritud) nihutab üleminekut süvendite eemaldamisele CO₂ koormusele 0,1–0,2 võrra kõrgemale kui klass 2. Hinne 12 pakub vahepealset paranemist. Seina paksus tagab kaevu läbitungimisvaru; 2,0 mm seina aukudega 0,2 mm aastas kestab 10 aastat. MEA lahust tuleks osakeste eemaldamiseks filtreerida, mis vähendab erosiooni, kuid võib stabiilse passiivse kile moodustumisega suurendada täppide tekke ohtu. Korrosiooniinhibiitorite, näiteks vanaadiumpentoksiidi lisamine suurendab üleminekukoormust. Temperatuuri alandamine 100 kraadini võimaldab suuremat CO₂ laadimist ilma süvenditeta.
Teadliku spetsifikatsiooni koostamine
15% MEA-s 110 kraadi juures oleva titaantoru komplekti taaskeetja puhul hoidke CO₂ laadimine 2. astme puhul alla 0,3 või 7. astme puhul alla 0,5, et säilitada sekundaarne lagunemismehhanism. Jälgige CO₂ laadimist kord nädalas tiitrimise teel. Kui laadimine ületab 2. astme puhul 0,4, vähendage koormuse vähendamiseks lahja MEA tsirkulatsiooni kiirust või suurendage eemaldava auru voolu. Olemasolevate aukudega küttekehade puhul kaaluge üleminekut 7. klassi titaanile või temperatuuri alandamist 100 kraadini. Kontrollides CO₂ koormust alla üleminekuläve, hoiab insener ära ülemineku prognoositavalt erosioonilt ettearvamatule punktkorrosioonile.
