110 derecede %15 monoetanolamin (MEA) için bir yeniden kaynatıcıda, karbon dioksit (CO₂) yüklemesi, MEA molü başına CO₂ molleri olarak ifade edilir. Düşük yüklemede (0,3), çözelti daha az aşındırıcıdır ve bozunma öncelikle asılı parçacıkların erozyonu yoluyla meydana gelir. Yüksek yüklemede (0,5), karbamat ve bikarbonat oluşumu nedeniyle çözelti daha agresif hale gelir ve bozunma mekanizması erozyondan oyuk korozyonuna doğru kayar. Geçiş, daha yüksek CO₂ yüklemesinin pH'ı düşürmesi ve pasif filme lokal olarak saldıran agresif türlerin konsantrasyonunu arttırması nedeniyle meydana gelir.

CO₂ Yüklemesi ile Mekanizma Kaymasının Mekanizması

Düşük CO₂ yüklemesinde (0,3), çözelti pH'ı yaklaşık 9,5'tir ve titanyum üzerindeki pasif film stabildir. Demir sülfür veya bozunma ürünleri gibi katı parçacıklar mekanik erozyona neden olur. Yüksek CO₂ yüklemesinde (0,5), pH 8,0-8,5'e düşer. Karbamat (RNHCOOH) ve bikarbonat (HCO₃⁻) konsantrasyonları artar. Bu türler titanyum iyonlarını kompleks hale getirebilir ve pasif filmi yerel olarak dengesizleştirerek çukurlar başlatabilir. Bir çukur oluştuğunda, çukurun içindeki agresif kimya saldırıyı yayar. Erozyondan oyuklaşmaya geçiş, hasar modunu tekdüze incelmeden lokal perforasyona değiştirir.

CO₂ Yüklemesinin Bir Fonksiyonu Olarak Kantitatif Bozunma Oranları ve Mekanizmaları

1.000 saatin üzerinde 2 m/s akış hızıyla 110 derecede %15 MEA'da yapılan kontrollü testler aşağıdakileri ortaya koymuştur. 0,2 CO₂ yüklemesinde, toplam bozunma oranı yılda 0,03-0,06 mm'dir, erozyon %70 katkıda bulunur, çukurlaşma gözlenmez ve yüzey düzgün aşınma modelleri gösterir. 0,3 yüklemede, oran yılda 0,05–0,10 mm, erozyon %60, çukurlaşma yoğunluğu cm² başına 0–5 çukur olup, karma bir mekanizma çalışmaktadır. 0,4 yüklemede, oran yılda 0,08–0,15 mm'dir, bozulmanın %60'ında çukurlaşma baskın hale gelir, çukurlaşma yoğunluğu cm² başına 10–30 çukurdur ve çukur derinlikleri 50–100 µm'ye ulaşır. Kritik eşik olan 0,5 yüklemede, oran yılda 0,12–0,25 mm'dir, çukurlaşma %80 katkıda bulunur, çukurlaşma yoğunluğu cm² başına 30–80 çukurdur ve çukur derinlikleri 100–250 µm'ye ulaşır. 0,6 yüklemede, oran yılda 0,20-0,40 mm'dir, çukurlaşma tamamen hakimdir, çukurlaşma yoğunluğu cm² başına 80 çukuru aşar ve çukur derinlikleri 250 µm'yi aşar.

Sıcaklık ve Akış Hızının Geçiş Yüklemesine Etkisi

Çukurlaşmanın baskın hale geldiği geçiş yükü, sıcaklığa ve akış hızına bağlıdır. 90 derecede erozyondan çukurlaşmaya geçiş 0,6 CO₂ yüklemesinde meydana gelir. 110 derecede geçiş 0,4-0,5'te gerçekleşir. 130 derecede geçiş 0,3-0,4'e düşer. Düşük akış hızında (0,5 m/s), geçiş yükü 0,35-0,45'tir. Yüksek akış hızında (3 m/s), 0,55'lik bir yüklemeye kadar erozyon hakimdir, çünkü pasif filmin mekanik olarak çıkarılması çukurlaşmanın başlamasını önler.

MEA Yeniden Kazanlar için CO₂ Yükleme Kontrol Kılavuzu

Aşağıdaki tabloda, istenen hizmet ömrüne bağlı olarak 110 derecede 2. Derece titanyum boru demetli yeniden kazanlarda çukurlaşmanın hakim olduğu bozunmayı önlemek için maksimum CO₂ yüklemesine yönelik öneriler verilmektedir.

CO₂ Yükleme Kontrolünün Ötesinde Mühendislik

Titanyum kalitesi geçiş yüklemesini etkiler. Derece 7 (paladyum-stabilize edilmiş), çukurlaşmaya geçişi Derece 2'den 0,1–0,2 daha yüksek CO₂ yüklemelerine kaydırır. Derece 12, orta düzeyde iyileşme sunar. Duvar kalınlığı çukura nüfuz etme payı sağlar; Yılda 0,2 mm çukurlaşma gösteren 2,0 mm'lik bir duvar 10 yıl dayanır. MEA çözeltisi, erozyonu azaltan ancak stabil bir pasif filmin oluşmasına izin vererek çukurlaşma riskini artırabilecek parçacıkları uzaklaştırmak için filtrelenmelidir. Vanadyum pentoksit gibi korozyon önleyicilerin eklenmesi geçiş yükünü artırır. Sıcaklığın 100 dereceye düşürülmesi, çukurlaşma olmadan daha yüksek CO₂ yüklemesine olanak tanır.

Bilgiye Dayalı Bir Spesifikasyon Yapmak

110 derecede %15 MEA'da bir titanyum boru demeti yeniden kaynatıcı için, ikincil bir bozunma mekanizması olarak çukurlaşmayı sürdürmek amacıyla CO₂ yüklemesini Derece 2 için 0,3'ün altında veya Derece 7 için 0,5'in altında tutun. CO₂ yüklemesini haftalık olarak titrasyonla izleyin. Derece 2 için yükleme 0,4'ü aşarsa, fakir MEA sirkülasyon hızını azaltın veya yüklemeyi azaltmak için sıyırma buhar akışını artırın. Çukurlaşma hasarı olan mevcut ısıtıcılar için 7. Sınıf titanyuma geçmeyi veya sıcaklığı 100 dereceye düşürmeyi düşünün. Mühendis, CO₂ yükünü geçiş eşiğinin altında kontrol ederek, öngörülebilir erozyondan öngörülemeyen oyuklanma korozyonuna geçişi önler.