در یک بویلر برای 15% مونو اتانول آمین (MEA) در 110 درجه، بارگیری دی اکسید کربن (CO2) به صورت مول CO2 در هر مول MEA بیان می شود. در بارگذاری کم (0.3)، محلول خورنده کمتری است و تخریب عمدتاً توسط فرسایش ذرات معلق رخ می دهد. در بارگذاری بالا (0.5)، محلول به دلیل تشکیل کاربامات ها و بی کربنات ها تهاجمی تر می شود و مکانیسم تخریب از فرسایش به خوردگی حفره ای تغییر می کند. این انتقال به این دلیل اتفاق می‌افتد که بارگذاری بیشتر CO2 pH را کاهش می‌دهد و غلظت گونه‌های تهاجمی را که به صورت محلی به فیلم غیرفعال حمله می‌کنند، افزایش می‌دهد.

مکانیسم تغییر مکانیسم با بارگذاری CO2

در بارگذاری CO2 کم (0.3)، pH محلول تقریباً 9.5 است و فیلم غیرفعال روی تیتانیوم پایدار است. ذرات جامد مانند سولفید آهن یا محصولات تخریب باعث فرسایش مکانیکی می شوند. در بارگذاری بالای CO2 (0.5)، pH به 8.0-8.5 کاهش می یابد. غلظت کاربامات (RNHCOOH) و بی کربنات (HCO3-) افزایش می یابد. این گونه‌ها می‌توانند یون‌های تیتانیوم را پیچیده کرده و فیلم غیرفعال را به صورت موضعی بی‌ثبات کنند و حفره‌ها را آغاز کنند. هنگامی که یک گودال تشکیل می شود، شیمی تهاجمی داخل گودال حمله را گسترش می دهد. تغییر از فرسایش به حفره، حالت شکست را از نازک شدن یکنواخت به سوراخ موضعی تغییر می دهد.

نرخ‌ها و مکانیسم‌های تخریب کمی به عنوان تابعی از بارگذاری CO2

آزمایش کنترل شده در 15% MEA در 110 درجه با سرعت جریان 2 متر بر ثانیه در 1000 ساعت موارد زیر را ایجاد کرده است. در بارگذاری CO2 0.2، میزان تخریب کل 0.03-0.06 میلی متر در سال است، فرسایش 70 درصد، حفره مشاهده نمی شود، و سطح الگوهای سایش یکنواخت را نشان می دهد. در بارگذاری 0.3، میزان 0.05-0.10 میلی متر در سال، فرسایش 60٪، تراکم حفره ای 0-5 گودال در سانتی متر مربع است، و یک مکانیسم مخلوط عمل می کند. در بارگذاری 0.4، سرعت 0.08-0.15 میلی متر در سال است، حفره در 60 درصد تخریب غالب می شود، تراکم حفره 10-30 گودال در سانتی متر مربع است، و عمق گودال به 50-100 میکرومتر می رسد. در بارگذاری 0.5، آستانه بحرانی، نرخ 0.12-0.25 میلی متر در سال است، حفره 80 درصد، تراکم حفره 30-80 گودال در هر سانتی متر مربع است، و عمق گودال به 100-250 میکرومتر می رسد. در بارگذاری 0.6، سرعت 0.20-0.40 میلی متر در سال است، حفره ها کاملاً غالب هستند، تراکم حفره ها از 80 گودال در سانتی متر مربع بیشتر می شود و عمق گودال بیش از 250 میکرومتر است.

تأثیر دما و سرعت جریان بر بارگذاری انتقالی

بارگذاری انتقالی که در آن حفره‌ها غالب می‌شوند به دما و سرعت جریان بستگی دارد. در 90 درجه، انتقال از فرسایش به حفره با بار CO2 0.6 رخ می دهد. در 110 درجه، انتقال در 0.4-0.5 رخ می دهد. در 130 درجه، انتقال به 0.3-0.4 کاهش می یابد. در سرعت جریان کم (0.5 متر بر ثانیه)، بارگذاری انتقالی 0.35-0.45 است. در سرعت جریان بالا (3 متر بر ثانیه)، فرسایش تا بارگذاری 0.55 غالب است، زیرا حذف مکانیکی لایه غیرفعال مانع از شروع حفره می شود.

راهنمای کنترل بارگذاری CO2 برای Reboilers MEA

جدول زیر توصیه هایی را برای حداکثر بارگذاری CO2 ارائه می کند تا بر اساس عمر مفید مورد نظر، از تخریب{0} غالب در ریبویلرهای لوله تیتانیوم درجه 2 در 110 درجه جلوگیری شود.

مهندسی فراتر از کنترل بارگذاری CO2

درجه تیتانیوم بر بارگذاری انتقالی تأثیر می گذارد. درجه 7 (پالادیوم-تثبیت شده) انتقال به حفره را به بارگیری CO₂ 0.1-0.2 بالاتر از درجه 2 تغییر می دهد. درجه 12 بهبود متوسطی را ارائه می دهد. ضخامت دیواره اجازه نفوذ گودال را فراهم می کند. یک دیوار 2.0 میلی متری با سوراخ شدن 0.2 میلی متر در سال 10 سال طول می کشد. محلول MEA باید برای حذف ذرات فیلتر شود، که فرسایش را کاهش می دهد اما ممکن است با ایجاد یک فیلم غیرفعال پایدار، خطر ایجاد حفره را افزایش دهد. افزودن بازدارنده های خوردگی مانند پنتوکسید وانادیم بار گذار را افزایش می دهد. کاهش دما تا 100 درجه امکان بارگیری بیشتر CO2 را بدون ایجاد حفره فراهم می کند.

ساخت مشخصات آگاهانه

برای جوشاننده باندل تیتانیوم در 15% MEA در 110 درجه، بارگذاری CO2 را زیر 0.3 برای درجه 2 یا کمتر از 0.5 برای درجه 7 حفظ کنید تا حفره شدن به عنوان مکانیزم تخریب ثانویه حفظ شود. بارگذاری CO2 را به صورت هفتگی با تیتراسیون کنترل کنید. اگر بارگیری برای درجه 2 از 0.4 بیشتر شد، نرخ گردش MEA بدون چربی را کاهش دهید یا برای کاهش بارگیری، جریان بخار تخلیه را افزایش دهید. برای بخاری های موجود با آسیب حفره ای، تغییر به تیتانیوم درجه 7 یا کاهش دما تا 100 درجه را در نظر بگیرید. با کنترل بار CO2 زیر آستانه انتقال، مهندس از تغییر فرسایش قابل پیش بینی به خوردگی حفره ای غیرقابل پیش بینی جلوگیری می کند.