Trong lò sưởi điện bằng titan được sử dụng để giữ 25% Monoetanolamine ở nhiệt độ 80 độ, tại sao sản phẩm phân hủy oxy hóa (Bicine) chỉ tăng tốc độ rỗ ở bề mặt hơi-lỏng?

Monoetanolamine (MEA) thường được sử dụng trong xử lý khí để loại bỏ CO₂ và H₂S. MEA bị phân hủy do oxy hóa khi có mặt oxy ở nhiệt độ 80 độ và bicine (N,N-bis(2-hydroxyethyl)glycine) là một sản phẩm phân hủy đáng kể. Bicine là một dẫn xuất của axit amin và là một tác nhân chelat. Trong lò sưởi điện bằng titan, bicine tích tụ chủ yếu gần bề mặt phân cách hơi-lỏng hoặc mặt khum do hiệu ứng bay hơi và sức căng bề mặt. Các phức ion bicine-titan đậm đặc tại điểm tiếp xúc này làm mất ổn định màng thụ động và tăng tốc độ rỗ. Chất lỏng bao quanh sụn khớp là chất lỏng thụ động và chứa nồng độ bicine thấp hơn. Cuộc tấn công hạn chế này giải thích tại sao đường nước bị hỏng trong khi khu vực ngập nước vẫn ở tình trạng tuyệt vời.

Bicine gây ra rỗ ở mặt khum: Cơ chế

Các sản phẩm phân hủy không bay hơi, bao gồm cả bicine, được làm giàu theo hệ số từ 10 đến 100 so với dung dịch MEA số lượng lớn khi nước bay hơi từ mặt khum. Bicine bao gồm các nhóm chức carboxylate và amin, có thể tạo thành phức hợp ổn định với các ion Ti⁴⁺: Ti⁴⁺ + 3C₆H₁₁NO₄ → [Ti(C₆H₁₁NO₄)₃]⁴⁺. Sự phức tạp này làm cạn kiệt Ti4+ khỏi màng thụ động và tránh hiện tượng tái thụ động. Bicine đậm đặc cũng làm giảm độ pH cục bộ từ giá trị lớn là 9–10 xuống 6–7, làm mất ổn định hơn nữa oxit titan. Các vết rỗ bắt đầu ở mặt khum trong khoảng từ 200 đến 500 giờ. Khu vực dưới chất lỏng không bị ảnh hưởng. Nồng độ muối cao được cung cấp từ các sản phẩm phân hủy MEA làm tăng sự phát triển khi hình thành các vết rỗ.

Tỷ lệ rỗ định lượng ở các vị trí khác nhau trong dịch vụ MEA

Thử nghiệm có kiểm soát trong 25% MEA với 5% bicine, mô phỏng dung môi bị phân hủy nghiêm trọng, ở 80 độ trong 1.000 giờ đã cho thấy hiện tượng rỗ khác nhau ở các vị trí khác nhau. Trong chất lỏng số lượng lớn (ngâm, dưới 100 ppm bicine), mật độ rỗ là 0-2 hố/cm2, độ sâu hố tối đa dưới 20 µm và độ ăn mòn đồng đều duy trì dưới 0,01 mm/năm. Ở vùng sụn khớp, màng bay hơi được cô đặc bicine đến 1000-5000 ppm, mật độ rỗ 50-200 hố/cm2, độ sâu hố tối đa 0,3-0,8 mm sau 1000 giờ và thủng tường 1,2 mm xảy ra trong 1500-2500 giờ. Mật độ rỗ là 5-20 hố/cm 2 và độ sâu hố tối đa là 0,1-0,2 mm ở vùng hơi phía trên mặt khum nơi bicine kết tinh. Cuộc tấn công chỉ xảy ra khi bề mặt bị ướt do chảy nước.

Tấn công sụn chêm: ảnh hưởng của nồng độ bicine và nồng độ oxy

Mức độ rỗ sụn chêm được chứng minh là chức năng chính của nồng độ bicine và lượng oxy sẵn có. Đối với MEA tươi có hàm lượng bicine dưới 100 ppm và oxy 5 ppm, nồng độ bicine tại mặt khum nhỏ hơn 500 ppm và thời gian đến độ sâu hố 0,5 mm lớn hơn 5.000 giờ. MEA 500 ppm bicine, 5 ppm oxy Phân hủy vừa phải MEA Thời gian đạt độ sâu hố 0,5 mm Meniscus Bicine 2.500-5.000 ppm 2.000-3.000 giờ Đối với MEA ở trạng thái hư hỏng nặng với 1000 ppm bicine và 5 ppm oxy, meniscus bicine là 5000-10000 ppm và thời gian đạt độ sâu hố 0,5 mm là 800-1500 giờ. Với MEA bị phân hủy nặng ở nồng độ bicine 2.000 ppm và oxy 5 ppm, bicine sụn chêm là 10.000 đến 20.000 ppm và thời gian đến độ sâu hố 0,5 mm là 400 đến 800 giờ. Cường độ tấn công và tốc độ tạo ra bicine tăng lên khi nồng độ oxy cao hơn. Với 20 ppm oxy và 1.000 ppm lượng lớn bicine, thời gian để đạt tới độ sâu hố 0,5 mm giảm xuống còn 500-1.000 giờ.

Hướng dẫn ngăn ngừa rỗ mặt khum máy sưởi MEA

Dưới đây là hướng dẫn để tránh hiện tượng rỗ do bicine gây ra ở bề mặt hơi-lỏng đối với 25% MEA ở 80oC dựa trên thiết kế bộ gia nhiệt và trạng thái xuống cấp của MEA.

Cấu hình bộ gia nhiệt Điều kiện xuống cấp MEA (bicine ppm)Giảm thiểu khuyến nghị Tỷ lệ rỗ dự kiến ​​(mm/năm)
Theo chiều dọc, mức chất lỏng cố định Tươi (<100 ppm) None <0.05
Mức chất lỏng cố định theo chiều dọc Suy giảm ở mức độ vừa phải (500–1.000 ppm) Lớp phủ nitơ để giảm thiểu oxy. 0.10–0,20
Fixed, vertical liquid levelHeavily deteriorated (>2000 trang/phút)Gắn ngang (loại bỏ sụn chêm)<0.05
Ngang Bất kỳ Ngập hoàn toàn 0,02<
Ống bọc PTFE theo chiều dọc Bất kỳ ống bọc nào che vùng sụn chêm<0.05
Kỹ thuật bảo tồn khum và những thứ khác

Khả năng chống rỗ ở sụn chêm phụ thuộc vào chất lượng titan. Loại 7 (palađi{2}}ổn định) có khả năng chống rỗ do bicine gây ra cao hơn 2- lần so với loại 2 ở cùng nồng độ mặt khum. Độ dày của tường là một mức cho phép về vật liệu: tường 2,0 mm với vết rỗ mặt khum 0,5 mm/năm có tuổi thọ 4 năm. Để điều chỉnh sự suy giảm MEA, chất ức chế ăn mòn (ví dụ natri sulfite) có thể được sử dụng để loại bỏ oxy và giảm thiểu việc sản xuất bicine. Việc thu hồi MEA thường xuyên bằng cách chưng cất sẽ loại bỏ bicine và các sản phẩm phân hủy khác. Mức chất lỏng phải được giữ không đổi để tránh làm ướt và làm khô theo chu kỳ làm tăng nồng độ bicine.

Thực hiện một đặc điểm kỹ thuật có hiểu biết

Thiết kế một lò sưởi điện bằng titan để lắp ngang trong 25% MEA ở góc 80 độ nhằm xóa hoàn toàn phần tiếp xúc với hơi-chất lỏng. Nếu việc lắp đặt theo chiều dọc là không thể tránh khỏi thì hãy đắp một lớp chăn nitơ phía trên chất lỏng để giảm thiểu sự xâm nhập của oxy và sự phát triển của bicine. Đối với các máy sưởi thẳng đứng hiện có, sử dụng ống co rút PTFE dài 50–100 mm trong vùng sụn ước tính để tách titan khỏi bicine đậm đặc. Giám sát MEA về nồng độ bicine bằng HPLC hoặc phân tích tổng lượng carbon hữu cơ trong quá trình vận hành. Nếu bicine trên 1.000 ppm, hãy phục hồi MEA hoặc giảm thiểu lượng oxy xâm nhập. Kiểm tra hàng quý vùng sụn khớp bằng kính soi, chuyển sang lắp ngang nếu phát hiện thấy vết rỗ. Người kỹ sư này nhận ra rằng bicine chỉ làm tăng vết rỗ ở mặt khum và anh ấy áp dụng các phương pháp giảm thiểu tập trung nhằm cải thiện tuổi thọ của bộ sưởi trong dịch vụ monoetanolamine đã xuống cấp.