U električnom grijaču od titana koji se koristi za održavanje 25% monoetanolamina na 80 stupnjeva, zašto produkt oksidativne razgradnje (Bicine) ubrzava piting samo na granici tekućine-pare?

Monoetanolamin (MEA) se obično koristi u obradi plina za uklanjanje CO₂ i H2S. MEA se oksidativno razgrađuje u prisutnosti kisika na 80 stupnjeva, a bicin (N,N-bis(2-hidroksietil)glicin) je značajan proizvod razgradnje. Bicin je derivat aminokiseline i kelirajući agens. U električnom grijaču od titana, bicin se prvenstveno nakuplja u blizini sučelja tekućine-pare ili meniskusa zbog isparavanja i učinaka površinske napetosti. Koncentrirani kompleksi bicin-titanijevih iona na ovom kontaktu destabiliziraju pasivni film i ubrzavaju piting. Skupna tekućina koja okružuje meniskus je pasivna i sadrži nižu koncentraciju bicina. Ovaj ograničeni napad objašnjava zašto vodena linija pada dok potopljeno područje ostaje u izvrsnom stanju.

Bicine inducirana jamica na meniskusu: mehanizam

Ne-hlapljivi produkti razgradnje, uključujući bicin, postaju obogaćeni faktorom od 10 do 100 u odnosu na glavnu MEA otopinu kako voda isparava iz meniska. Bicin sadrži karboksilatne i aminske funkcionalne skupine, koje mogu tvoriti stabilne komplekse s Ti4⁺ ionima: Ti4⁴⁺ + 3C₆H₁₁NO₄ → [Ti(C₆H₁₁NO₄)₃]4⁺. Ovo kompleksiranje iscrpljuje Ti4+ iz pasivnog filma i izbjegava repasivaciju. Koncentrirani bicin također smanjuje lokalni pH s njegove ukupne vrijednosti od 9-10 na 6-7, dodatno destabilizirajući titanijev oksid. Jamice počinju na meniskusu između 200 i 500 h. Područje ispod tekućine nije zahvaćeno. Visoka koncentracija soli dobivena iz proizvoda razgradnje MEA povećava proliferaciju nakon stvaranja jamica.

Kvantitativne stope pitinga na različitim lokacijama u MEA usluzi

Kontrolirano testiranje u 25% MEA s 5% bicina, simulirajući jako degradirano otapalo, na 80 stupnjeva tijekom 1000 sati pokazalo je različito ponašanje udubljenja na različitim mjestima. U rasutoj tekućini (potopljeno, ispod 100 ppm bicine), gustoća udubljenja je 0-2 udubljenja/cm2, maksimalna dubina udubljenja je ispod 20 µm, a ravnomjerna korozija ostaje ispod 0,01 mm/godišnje. U zoni meniskusa, ispareni film je koncentriran bicinom do 1000-5000 ppm, gustoća udubljenja je 50-200 jamica/cm², maksimalna dubina udubljenja je 0,3-0,8 mm nakon 1000 sati, a perforacija stijenke od 1,2 mm događa se za 1500-2500 sati. Gustoća udubljenja je 5-20 jamica/cm 2 , a maksimalna dubina udubljenja je 0,1-0,2 mm u zoni pare iznad meniskusa gdje bicin kristalizira. Do napada dolazi samo kada je površina nakvašena otapanjem.

Napadaj meniskusa: učinak koncentracije bicina i razine kisika

Pokazalo se da je stupanj udubljenja meniskusa glavna funkcija koncentracije bicina i dostupnosti kisika. Za svježi MEA s manje od 100 ppm bicina i 5 ppm kisika, koncentracija bicina u meniskusu manja je od 500 ppm, a vrijeme do dubine udubljenja od 0,5 mm veće je od 5000 sati. MEA 500 ppm bicine, 5 ppm kisika Umjereno degradirano MEA Vrijeme do 0,5 mm dubine udubljenja Meniskus Bicine 2,500-5,000 ppm 2,000-3,000 sati Za MEA u jako oštećenom stanju s 1000 ppm bicina i 5 ppm kisika, meniskus bicin je 5000-10000 ppm, a vrijeme do 0,5 mm dubine jame je 800-1500 sati. S jako degradiranim MEA pri 2000 ppm bicina i 5 ppm kisika, meniscus bicine je 10 000 do 20 000 ppm, a vrijeme do dubine jame od 0,5 mm je 400 do 800 sati. Intenzitet napada i brzina stvaranja bicina povećavaju se s višim razinama kisika. S 20 ppm kisika i 1000 ppm bulk bicina, vrijeme do dubine jame od 0,5 mm smanjeno je na 500-1000 sati.

MEA grijači Vodič za sprječavanje udubljenja meniskusa

U nastavku su smjernice za izbjegavanje pitinga izazvanog bicinom na sučelju tekućine-pare za 25% MEA na 80oC na temelju dizajna grijača i statusa razgradnje MEA.

Konfiguracija grijača MEA Uvjeti degradacije (bicine ppm) Preporučeno ublažavanje Očekivana stopa pittinga (mm/god)
Vertikalna, fiksna razina tekućine Svježe (<100 ppm) None <0.05
Vertikalna fiksna razina tekućine Razgrađeno do umjerene mjere (500–1000 ppm) Dušikov omotač za smanjenje kisika. 0.10–0,20
Fixed, vertical liquid levelHeavily deteriorated (>2000 ppm) Horizontalna montaža (uklanja meniskus)<0.05
Horizontalno Bilo koji Potpuno potopljen 0,02<
Vertikalni, PTFE rukav Bilo koji rukav pokriva zonu meniskusa<0.05
Engineering Meniskus Preservation i drugi

Otpornost na udubljenja na meniskusu ovisi o kvaliteti titana. Stupanj 7 (paladij-stabiliziran) imao je 2-3 puta veću otpornost na udubljenje izazvano bicinom nego stupanj 2 pri istoj koncentraciji meniskusa. Debljina stijenke je materijalni dodatak: stijenka od 2,0 mm s udubljenjima meniskusa od 0,5 mm/godina traje 4 godine. Kako bi se reguliralo propadanje MEA, mogu se koristiti inhibitori korozije (npr. natrijev sulfit) za uklanjanje kisika i smanjenje proizvodnje bicina. Redovita MEA obrada destilacijom eliminira bicin i druge proizvode razgradnje. Razinu tekućine treba održavati konstantnom kako bi se izbjeglo cikličko vlaženje i sušenje koje ubrzava koncentraciju bicina.

Izrada informirane specifikacije

Dizajnirajte električni grijač od titana za vodoravnu montažu u 25% MEA na 80 stupnjeva kako biste u potpunosti izbrisali kontakt tekućine-pare. Ako je vertikalna instalacija neizbježna, izgradite dušikovu deku iznad tekućine kako biste smanjili prodor kisika i razvoj bicina. Za postojeće okomite grijače, nanesite PTFE skupljajući rukavac duljine 50-100 mm u procijenjenu zonu meniskusa kako biste odvojili titan od koncentriranog bicina. Pratite MEA za koncentraciju bicina HPLC-om ili analizom ukupnog organskog ugljika tijekom rada. Ako je bicin iznad 1000 ppm, obnovite MEA ili smanjite ulazak kisika na minimum. Tromjesečno ispitivanje zone meniskusa s boreskopom, promijenite na vodoravnu montažu ako se pronađe piting. Inženjer prepoznaje da bicine povećava piting samo na meniskusu i primjenjuje usmjerene metode ublažavanja koje produljuju vijek trajanja grijača u pogoršanom radu monoetanolamina.