Hvorfor accelererer det oxidative nedbrydningsprodukt (Bicine) kun pitting ved grænsefladen med væske-damp i en elektrisk varmeovn i titan, der bruges til at holde 25 % monoethanolamin ved 80 grader?

Monoethanolamin (MEA) er almindeligt anvendt i gasbehandling til fjernelse af CO₂ og H₂S. MEA nedbrydes oxidativt i nærværelse af oxygen ved 80 grader, og bicin (N,N-bis(2-hydroxyethyl)glycin) er et væsentligt nedbrydningsprodukt. Bicin er et aminosyrederivat og et chelateringsmiddel. I en elektrisk varmeovn i titanium ophobes bicin fortrinsvis nær væskedampgrænsefladen eller menisken på grund af fordampnings- og overfladespændingseffekter. Koncentrerede bicin-titanium-ionkomplekser ved denne kontakt destabiliserer den passive film og fremskynder pitting. Væsken omkring menisken er passiv og indeholder en lavere koncentration af bicin. Dette begrænsede angreb forklarer, hvorfor vandlinjen svigter, mens det nedsænkede område forbliver i fremragende tilstand.

Bicine-induceret pitting ved menisken: mekanisme

Ikke-flygtige nedbrydningsprodukter, herunder bicine, beriges med en faktor på 10 til 100 i forhold til bulk MEA-opløsningen, når vandet fordamper fra menisken. Bicin omfatter carboxylat- og aminfunktionelle grupper, som kan danne stabile komplekser med Ti4+-ioner: Ti4+ + 3C₆H₁₁NO4 → [Ti(C₆H₁₁NO4)₃]⁴⁺. Denne kompleksering udtømmer Ti4+ fra den passive film og undgår repassivering. Den koncentrerede bicin reducerer også den lokale pH-værdi fra dens bulkværdi på 9-10 til 6-7, hvilket yderligere destabiliserer titaniumoxidet. Pit starter ved menisken mellem 200 og 500 timer. Området under væsken påvirkes ikke. Den høje saltkoncentration tilvejebragt fra MEA-nedbrydningsprodukter øger spredningen ved dannelse af gruber.

Kvantitative pitting-rater på forskellige steder i MEA Service

Kontrolleret testning i 25 % MEA med 5 % bicin, simulering af alvorligt nedbrudt opløsningsmiddel, ved 80 grader i 1.000 timer har vist forskellig pittingadfærd på forskellige steder. I bulkvæsken (nedsænket, under 100 ppm bicine) er grubetætheden 0-2 gruber/cm2, maksimal grubedybde er under 20 µm og ensartet korrosion forbliver under 0,01 mm/år. I meniskzonen koncentreres den fordampede film med bicine til 1000-5000 ppm, grubetætheden er 50-200 pits/sq cm, den maksimale pit-dybde er 0,3-0,8 mm efter 1000 timer, og perforeringen af ​​en 1,210 mm væg sker på 1,210 mm timer. Grubetæthed er 5-20 pits/cm 2 og maksimal pit-dybde er 0,1-0,2 mm i dampzonen over menisken, hvor bicine krystalliserer. Angreb opstår kun, når overfladen er befugtet af delikvence.

Meniskangreb: effekt af bicinekoncentration og iltniveau

Graden af ​​menisk-pitting er vist at være en hovedfunktion af bicinekoncentration og tilgængelighed af ilt. For frisk MEA med mindre end 100 ppm bicin og 5 ppm oxygen er bicinkoncentrationen ved menisken mindre end 500 ppm, og tiden til pitdybde på 0,5 mm er større end 5.000 timer. MEA 500 ppm bicine, 5 ppm oxygen Moderat nedbrudt MEA Tid til 0,5 mm pitdybde Menisk Bicine 2.500-5.000 ppm 2.000-3.000 timer For MEA i en stærkt beskadiget tilstand med 1000 ppm bicine og 5 ppm bicine er meniscus bicine 5000-10000 ppm og tiden til 0,5 mm brønddybde er 800-1500 timer. Med stærkt nedbrudt MEA ved 2.000 ppm bicine og 5 ppm oxygen er menisk bicine 10.000 til 20.000 ppm, og tiden til 0,5 mm huldybde er 400 til 800 timer. Intensiteten af ​​angrebet og hastigheden af ​​skabelsen af ​​bicin stiger med højere iltniveauer. Med 20 ppm oxygen og 1.000 ppm bulkbicin reduceres tiden til en pitdybde på 0,5 mm til 500-1.000 timer.

Vejledning til forebyggelse af menisk-grubedannelse til MEA-varmere

Nedenfor er retningslinjerne for at undgå bicin-induceret pitting ved væske-dampgrænsefladen for 25 % MEA ved 80oC baseret på varmeapparatets design og nedbrydningsstatus for MEA.

Opvarmningskonfiguration MEA-nedbrydningstilstand (bicine ppm) Anbefalet afbødning Forventet pittingrate (mm/år)
Lodret, fast væskeniveau Frisk (<100 ppm) None <0.05
Lodret fast væskeniveau Nedbrudt i moderat grad (500–1.000 ppm) Nitrogentæppe for at minimere ilt. 0.10–0,20
Fixed, vertical liquid levelHeavily deteriorated (>2000 ppm) Vandret montering (fjerner menisken)<0.05
Vandret Enhver Fuldt nedsænket 0,02<
Lodret PTFE-hylster Enhver sleeve dækker meniskzonen<0.05
Engineering Menisk Preservation og andre

Pitting modstand ved menisken afhænger af kvaliteten af ​​titanium. Grad 7 (palladium-stabiliseret) havde 2-3 gange større modstandsdygtighed over for bicininduceret pitting end grad 2 ved samme meniskkoncentration. Vægtykkelsen er et materialetillæg: en 2,0 mm væg med meniskgrub på 0,5 mm/år holder 4 år. For at regulere MEA-forringelse kan korrosionsinhibitorer (f.eks. natriumsulfit) bruges til at opfange ilt og minimere bicinproduktion. Regelmæssig MEA-genvinding ved destillation eliminerer bicin og andre nedbrydningsprodukter. Væskeniveauet bør holdes konstant for at undgå cyklisk befugtning og tørring, som accelererer bicinkoncentrationen.

Udarbejdelse af en informeret specifikation

Design et elektrisk varmelegeme i titanium til vandret montering i 25 % MEA ved 80 grader for at slette væske-kontakten fuldstændigt. Hvis den vertikale installation er uundgåelig, så byg et nitrogentæppe over væsken for at minimere iltindtrængen og bicinudvikling. For eksisterende lodrette varmeapparater påføres en 50-100 mm længde PTFE-krympemuffe i den estimerede meniskzone for at adskille titanium fra koncentreret bicin. Overvåg MEA for bicinkoncentration ved HPLC eller total organisk kulstofanalyse under drift. Hvis bicine er over 1.000 ppm, genvind MEA eller minimer iltindtrængen. Kvartalsvis inspektion af menisk zone med boreskop, skift til vandret montering, hvis der konstateres grubetæring. Ingeniøren erkender, at bicine øger pitting udelukkende ved menisken, og han anvender fokuserede afhjælpningsmetoder, der forbedrer varmeapparatets levetid ved forringet monoethanolamindrift.