I en omkoker for 15 % monoetanolamin (MEA) ved 110 grader uttrykkes karbondioksid (CO2)-belastning som mol CO2 per mol MEA. Ved lav belastning (0,3) er løsningen mindre etsende, og nedbrytning skjer først og fremst ved erosjon fra suspenderte partikler. Ved høy belastning (0,5) blir løsningen mer aggressiv på grunn av dannelse av karbamater og bikarbonater, og nedbrytningsmekanismen skifter fra erosjon til gropkorrosjon. Overgangen skjer fordi høyere CO₂-belastning senker pH og øker konsentrasjonen av aggressive arter som angriper den passive filmen lokalt.

Mechanism of Mechanism Shift med CO₂-lasting

Ved lav CO₂-belastning (0,3) er løsningens pH omtrent 9,5, og den passive filmen på titan er stabil. Faste partikler som jernsulfid eller nedbrytningsprodukter forårsaker mekanisk erosjon. Ved høy CO₂-belastning (0,5) synker pH til 8,0–8,5. Konsentrasjonene av karbamat (RNHCOOH) og bikarbonat (HCO3⁻) øker. Disse artene kan komplekse titanioner og destabilisere den passive filmen lokalt, og sette i gang groper. Når en grop dannes, forplanter den aggressive kjemien inne i gropen angrepet. Skiftet fra erosjon til gropdannelse endrer feilmodusen fra jevn tynning til lokalisert perforering.

Kvantitative nedbrytningshastigheter og mekanismer som en funksjon av CO₂-belastning

Kontrollert testing i 15 % MEA ved 110 grader med en strømningshastighet på 2 m/s over 1000 timer har etablert følgende. Ved CO₂-belastning på 0,2 er den totale nedbrytningshastigheten 0,03–0,06 mm per år, erosjon bidrar med 70 %, gropdannelse observeres ikke, og overflaten viser jevne slitasjemønstre. Ved belastning på 0,3 er hastigheten 0,05–0,10 mm per år, erosjon er 60 %, groptetthet er 0–5 groper per cm², og en blandet mekanisme fungerer. Ved belastning på 0,4 er hastigheten 0,08–0,15 mm per år, gropdannelse blir dominerende ved 60 % av degradering, groptetthet er 10–30 groper per cm², og gropdybder når 50–100 µm. Ved belastning på 0,5, den kritiske terskelen, er hastigheten 0,12–0,25 mm per år, gropdannelse bidrar med 80 %, groptetthet er 30–80 groper per cm², og gropdybder når 100–250 µm. Ved belastning på 0,6 er hastigheten 0,20–0,40 mm per år, gropdannelse dominerer fullstendig, groptetthet overstiger 80 groper per cm², og gropdybder overstiger 250 µm.

Påvirkning av temperatur og strømningshastighet på overgangsbelastningen

Overgangsbelastningen der gropdannelse blir dominerende avhenger av temperatur og strømningshastighet. Ved 90 grader skjer overgangen fra erosjon til gropdannelse ved en CO₂-belastning på 0,6. Ved 110 grader skjer overgangen ved 0,4–0,5. Ved 130 grader faller overgangen til 0,3–0,4. Ved lav strømningshastighet (0,5 m/s) er overgangsbelastningen 0,35–0,45. Ved høy strømningshastighet (3 m/s) dominerer erosjon opp til en belastning på 0,55, fordi den mekaniske fjerningen av passiv film forhindrer gropdannelse.

CO₂ Loading Control Guide for MEA Reboilers

Tabellen nedenfor gir anbefalinger for maksimal CO₂-belastning for å unngå gropdominert-degradering i titanrørbunter av grad 2 ved 110 grader, basert på ønsket levetid.

Engineering Beyond CO₂ Loading Control

Titankvaliteten påvirker overgangsbelastningen. Grad 7 (palladium-stabilisert) forskyver overgangen til pitting til CO₂-belastninger 0,1–0,2 høyere enn grad 2. Grad 12 gir middels forbedring. Veggtykkelse gir en gropenetrasjonsgodtgjørelse; en 2,0 mm vegg med gropdannelse på 0,2 mm per år varer 10 år. MEA-løsningen bør filtreres for å fjerne partikler, noe som reduserer erosjon, men kan øke risikoen for gropdannelse ved å la en stabil passiv film dannes. Tilsetning av korrosjonsinhibitorer som vanadiumpentoksid øker overgangsbelastningen. Redusering av temperaturen til 100 grader gir høyere CO₂-belastning uten gropdannelse.

Lage en informert spesifikasjon

For en titanrørbuntgjenkoker i 15 % MEA ved 110 grader, hold CO₂-belastningen under 0,3 for grad 2 eller under 0,5 for grad 7 for å beholde gropdannelse som en sekundær nedbrytningsmekanisme. Overvåk CO₂-belastning ukentlig ved titrering. Hvis belastningen overstiger 0,4 for klasse 2, reduser den magre MEA-sirkulasjonshastigheten eller øk strippedampstrømmen for å senke belastningen. For eksisterende varmeovner med gropskade, bør du vurdere å bytte til grad 7 titan eller redusere temperaturen til 100 grader. Ved å kontrollere CO₂-belastningen under overgangsterskelen, forhindrer ingeniøren skiftet fra forutsigbar erosjon til uforutsigbar gropkorrosjon.