Dalam Pemanas Elektrik Titanium Digunakan untuk Menyimpan 25% Monoethanolamine pada 80 darjah , Mengapa Produk Penguraian Oksidatif (Bicine) Mempercepatkan Pitting Hanya pada Antaramuka Wap-Cecair?

Monoethanolamine (MEA) biasanya digunakan dalam rawatan gas untuk penyingkiran CO₂ dan H₂S. MEA terdegradasi secara oksidatif dengan kehadiran oksigen pada 80 darjah , dan bicine (N,N-bis(2-hydroxyethyl)glycine) ialah produk degradasi yang ketara. Bicine ialah derivatif asid amino dan agen pengkelat. Dalam pemanas elektrik titanium, bicine terkumpul lebih disukai berhampiran antara muka wap-cecair, atau meniskus, disebabkan oleh kesan penyejatan dan ketegangan permukaan. Kompleks ion bicine-titanium pekat pada sentuhan ini menjejaskan kestabilan filem pasif dan mempercepatkan pitting. Cecair pukal mengelilingi meniskus adalah pasif dan mengandungi kepekatan bisin yang lebih rendah. Serangan terhad ini menjelaskan mengapa tali air gagal manakala kawasan tenggelam kekal dalam keadaan hebat.

Bicine Induced Pitting at the Meniscus: Mekanisme

Produk penguraian tidak-tidak menentu, termasuk bisin, diperkaya dengan faktor 10 hingga 100 berbanding larutan MEA pukal apabila air menyejat daripada meniskus. Bicine terdiri daripada kumpulan berfungsi karboksilat dan amina, yang boleh membentuk kompleks yang stabil dengan ion Ti⁴⁺: Ti⁴⁺ + 3C₆H₁₁NO₄ → [Ti(C₆H₁₁NO₄)₃]⁴⁺. Pengkompleksan ini menghabiskan Ti4+ daripada filem pasif dan mengelakkan pasif semula. Bicine pekat juga mengurangkan pH tempatan daripada nilai pukal 9–10 kepada 6–7, seterusnya menjejaskan kestabilan titanium oksida. Lubang bermula di meniskus antara 200 dan 500 jam. Kawasan di bawah cecair tidak terjejas. Kepekatan garam yang tinggi yang disediakan daripada produk pecahan MEA meningkatkan percambahan apabila pembentukan lubang.

Kadar Pitting Kuantitatif di Lokasi Berbeza dalam Perkhidmatan MEA

Ujian terkawal dalam 25% MEA dengan 5% bicine, mensimulasikan pelarut terdegradasi teruk, pada 80 darjah selama 1,000 jam telah menunjukkan tingkah laku pitting yang berbeza di lokasi yang berbeza. Dalam cecair pukal (tenggelam, di bawah 100 ppm bicine), ketumpatan pitting adalah 0-2 pit/cm2, kedalaman pit maksimum adalah di bawah 20 µm dan kakisan seragam kekal di bawah 0.01 mm/tahun. Di zon meniskus, filem sejat tertumpu dengan bicine hingga 1000-5000 ppm, ketumpatan pitting adalah 50-200 pit/sq cm, kedalaman pit maksimum ialah 0.3-0.8 mm selepas 1000 jam, dan penembusan dinding 1.2 mm00-2500 jam berlaku dalam 1.2 mm. Ketumpatan lubang adalah 5-20 lubang/cm 2 dan kedalaman lubang maksimum ialah 0.1-0.2 mm dalam zon wap di atas meniskus di mana bisin menghablur. Serangan berlaku hanya apabila permukaannya dibasahi oleh deliquescence.

Serangan meniskus: kesan kepekatan bicine dan tahap oksigen

Tahap pitting meniskus ditunjukkan sebagai fungsi utama kepekatan bicine dan ketersediaan oksigen. Untuk MEA segar dengan bisin kurang daripada 100 ppm dan oksigen 5 ppm, kepekatan bisin pada meniskus adalah kurang daripada 500 ppm dan masa untuk kedalaman pit 0.5 mm adalah lebih daripada 5,000 jam. MEA 500 ppm bicine, 5 ppm oksigen MEA terdegradasi sederhana Masa hingga 0.5 mm kedalaman pit Meniscus Bicine 2,500-5,000 ppm 2,000-3,000 jam Untuk MEA dalam keadaan rosak teruk dengan 1000 ppm bicine dan 5 ppm 000 bicine dan 5 ppm 500 bicine ppm dan masa hingga kedalaman lubang 0.5 mm ialah 800-1500 jam. Dengan MEA yang sangat terdegradasi pada 2,000 ppm bicine dan 5 ppm oksigen, meniscus bicine ialah 10,000 hingga 20,000 ppm dan masa hingga 0.5 mm kedalaman pit ialah 400 hingga 800 jam. Keamatan serangan dan kadar penciptaan bicine meningkat dengan tahap oksigen yang lebih tinggi. Dengan oksigen 20 ppm dan 1,000 ppm bisin pukal, masa untuk kedalaman lubang 0.5 mm dikurangkan kepada 500-1,000 jam.

Panduan Pencegahan Pitting Meniskus Pemanas MEA

Di bawah ialah garis panduan untuk mengelakkan pitting teraruh bisin pada antara muka wap-cecair untuk 25% MEA pada 80oC berdasarkan reka bentuk pemanas dan status degradasi MEA.

Konfigurasi Pemanas Keadaan Kemerosotan MEA (ppm bisikan) Pengurangan Disyorkan Kadar Pitting Jangkaan (mm/thn)
Menegak, aras cecair tetap Segar (<100 ppm) None <0.05
Tahap Cecair Tetap Menegak Didegradasi ke tahap sederhana (500–1,000 ppm)Selimut nitrogen untuk meminimumkan oksigen. 0.10–0.20
Fixed, vertical liquid levelHeavily deteriorated (>2000 ppm)Pemasangan mendatar (menanggalkan meniskus)<0.05
Mendatar Mana-mana Terendam sepenuhnya 0.02<
Menegak, lengan PTFE Mana-mana Lengan meliputi zon meniskus<0.05
Pemeliharaan Meniskus Kejuruteraan dan Lain-lain

Rintangan pitting pada meniskus bergantung pada kualiti titanium. Gred 7 (palladium-stabil) mempunyai rintangan 2-3 kali lebih besar terhadap pitting akibat bicine berbanding gred 2 pada kepekatan meniskus yang sama. Ketebalan dinding adalah elaun bahan: dinding 2.0 mm dengan lubang meniskus 0.5 mm/tahun tahan 4 tahun. Untuk mengawal kemerosotan MEA, perencat kakisan (cth natrium sulfit) boleh digunakan untuk mengais oksigen dan meminimumkan pengeluaran bisin. Penambakan MEA secara tetap dengan penyulingan menghapuskan bisin dan produk degradasi lain. Paras cecair hendaklah dikekalkan malar untuk mengelakkan pembasahan dan pengeringan kitaran yang mempercepatkan kepekatan bisin.

Membuat Spesifikasi Termaklum

Reka bentuk pemanas elektrik titanium untuk pemasangan mendatar dalam 25% MEA pada 80 darjah untuk memadamkan-sentuhan wap cecair sepenuhnya. Jika pemasangan menegak tidak dapat dielakkan, kemudian bina selimut nitrogen di atas cecair untuk meminimumkan pencerobohan oksigen dan pembangunan bicin. Untuk pemanas menegak sedia ada, sapukan lengan susut PTFE sepanjang 50–100 mm dalam anggaran zon meniskus untuk mengasingkan titanium daripada bisin pekat. Pantau MEA untuk kepekatan bicine oleh HPLC atau analisis karbon organik keseluruhan semasa operasi. Jika bicine melebihi 1,000 ppm, pulihkan MEA atau kurangkan kemasukan oksigen. Pemeriksaan suku tahunan zon meniskus dengan borescope, tukar kepada pelekap mendatar jika pitting ditemui. Jurutera itu menyedari bahawa bicine meningkatkan pitting semata-mata pada meniskus, dan dia menggunakan kaedah pengurangan fokus yang meningkatkan hayat pemanas dalam perkhidmatan monoethanolamine yang merosot.