U reboileru za 15% monoetanolamina (MEA) na 110 stupnjeva, opterećenje ugljičnim dioksidom (CO₂) izražava se kao molovi CO₂ po molu MEA. Pri niskom opterećenju (0,3), otopina je manje korozivna, a razgradnja se prvenstveno događa erozijom suspendiranih čestica. Pri velikom opterećenju (0,5) otopina postaje agresivnija zbog stvaranja karbamata i bikarbonata, a mehanizam razgradnje prelazi s erozije na rupičastu koroziju. Prijelaz se događa jer veće opterećenje CO₂ snižava pH i povećava koncentraciju agresivnih vrsta koje lokalno napadaju pasivni film.

Mehanizam pomaka mehanizma s opterećenjem CO₂

Pri niskom sadržaju CO₂ (0,3), pH otopine je približno 9,5, a pasivni film na titanu je stabilan. Čvrste čestice poput željeznog sulfida ili produkti razgradnje uzrokuju mehaničku eroziju. Pri visokom unosu CO₂ (0,5), pH pada na 8,0–8,5. Povećavaju se koncentracije karbamata (RNHCOOH) i bikarbonata (HCO3⁻). Ove vrste mogu kompleksirati ione titana i lokalno destabilizirati pasivni film, pokrećući jame. Jednom kad se jama formira, agresivna kemija unutar jame širi napad. Prijelaz s erozije na piting mijenja način sloma od ravnomjernog stanjivanja do lokalizirane perforacije.

Kvantitativne stope razgradnje i mehanizmi kao funkcija opterećenja CO₂

Kontrolirano testiranje u 15% MEA na 110 stupnjeva uz brzinu protoka od 2 m/s tijekom 1000 sati utvrdilo je sljedeće. Pri opterećenju CO₂ od 0,2, ukupna stopa degradacije je 0,03–0,06 mm godišnje, erozija doprinosi 70%, ne uočava se jamičasta pojava, a površina pokazuje jednolike uzorke trošenja. Pri opterećenju od 0,3, stopa je 0,05-0,10 mm godišnje, erozija je 60%, gustoća pitinga je 0-5 jamica po cm², a radi mješoviti mehanizam. Pri opterećenju od 0,4, brzina je 0,08–0,15 mm godišnje, piting postaje dominantan pri 60% razgradnje, gustoća pitinga je 10–30 jamica po cm², a dubina jama doseže 50–100 µm. Pri opterećenju od 0,5, kritičnom pragu, stopa je 0,12–0,25 mm godišnje, piting doprinosi 80%, gustoća pitinga je 30–80 pits po cm², a dubine jama dosežu 100–250 µm. Pri opterećenju od 0,6, brzina je 0,20–0,40 mm godišnje, piting u potpunosti dominira, gustoća pitinga prelazi 80 pitova po cm², a dubine pitova prelaze 250 µm.

Utjecaj temperature i brzine strujanja na prijelazno opterećenje

Prijelazno opterećenje pri kojem piting postaje dominantan ovisi o temperaturi i brzini protoka. Na 90 stupnjeva, prijelaz iz erozije u piting događa se pri opterećenju CO₂ od 0,6. Na 110 stupnjeva prijelaz se događa na 0,4–0,5. Na 130 stupnjeva, prijelaz pada na 0,3–0,4. Pri maloj brzini strujanja (0,5 m/s), prijelazno opterećenje je 0,35–0,45. Pri velikoj brzini protoka (3 m/s), erozija dominira do opterećenja od 0,55, jer mehaničko uklanjanje pasivnog filma sprječava početak pitinga.

Vodič za kontrolu punjenja CO₂ za MEA reboilere

Sljedeća tablica daje preporuke za maksimalno opterećenje CO₂ kako bi se izbjegla razgradnja -koja dominira u rebojlerima s titanskim cijevima Grade 2 na 110 stupnjeva, na temelju željenog vijeka trajanja.

Inženjering izvan kontrole opterećenja CO₂

Vrsta titana utječe na prijelazno opterećenje. Stupanj 7 (paladij-stabiliziran) pomiče prijelaz na piting na opterećenja CO₂ za 0,1–0,2 veća od stupnja 2. Stupanj 12 nudi srednje poboljšanje. Debljina stijenke osigurava dopuštenje za prodiranje jame; stijenka od 2,0 mm s udubljenjima od 0,2 mm godišnje traje 10 godina. Otopinu MEA treba filtrirati kako bi se uklonile čestice, što smanjuje eroziju, ali može povećati rizik od udubljenja jer omogućuje stvaranje stabilnog pasivnog filma. Dodavanje inhibitora korozije kao što je vanadij pentoksid povećava prijelazno opterećenje. Smanjenje temperature na 100 stupnjeva omogućuje veće opterećenje CO₂ bez udubljenja.

Izrada informirane specifikacije

Za reboiler sa snopom titanskih cijevi u 15% MEA na 110 stupnjeva, održavajte opterećenje CO₂ ispod 0,3 za stupanj 2 ili ispod 0,5 za stupanj 7 kako bi piting ostao sekundarni mehanizam razgradnje. Pratite opterećenje CO₂ tjedno titracijom. Ako opterećenje premašuje 0,4 za stupanj 2, smanjite stopu cirkulacije siromašnog MEA ili povećajte protok pare za uklanjanje kako biste smanjili opterećenje. Za postojeće grijače s rupičastim oštećenjima razmislite o prelasku na titan razreda 7 ili o smanjenju temperature na 100 stupnjeva. Kontroliranjem opterećenja CO₂ ispod prijelaznog praga, inženjer sprječava prijelaz s predvidljive erozije na nepredvidivu rupičastu koroziju.