Reboilerī 15% monoetanolamīna (MEA) 110 grādu temperatūrā oglekļa dioksīda (CO₂) slodze tiek izteikta kā CO₂ moli uz vienu MEA molu. Pie zemas slodzes (0,3) šķīdums ir mazāk kodīgs, un noārdīšanās notiek galvenokārt suspendēto daļiņu erozijas rezultātā. Pie lielas slodzes (0,5) šķīdums kļūst agresīvāks, jo veidojas karbamāti un bikarbonāti, un degradācijas mehānisms pāriet no erozijas uz punktkoroziju. Pāreja notiek tāpēc, ka lielāka CO₂ slodze pazemina pH un palielina agresīvo sugu koncentrāciju, kas lokāli uzbrūk pasīvajai plēvei.

Mehānisma maiņas mehānisms ar CO₂ iekraušanu

Pie zemas CO₂ slodzes (0,3) šķīduma pH ir aptuveni 9,5, un pasīvā plēve uz titāna ir stabila. Cietās daļiņas, piemēram, dzelzs sulfīds vai sadalīšanās produkti, izraisa mehānisku eroziju. Pie lielas CO₂ slodzes (0,5) pH pazeminās līdz 8,0–8,5. Palielinās karbamāta (RNHCOOH) un bikarbonāta (HCO₃⁻) koncentrācija. Šīs sugas var sarežģīt titāna jonus un lokāli destabilizēt pasīvo plēvi, radot bedres. Kad bedre izveidojas, agresīvā ķīmija bedrē izplata uzbrukumu. Pāreja no erozijas uz bedrēm maina atteices režīmu no vienmērīgas retināšanas uz lokalizētu perforāciju.

Kvantitatīvie noārdīšanās ātrumi un mehānismi kā CO₂ slodzes funkcija

Kontrolētā pārbaude 15% MEA pie 110 grādiem ar plūsmas ātrumu 2 m/s 1000 stundu laikā ir atklājusi sekojošo. Ja CO₂ slodze ir 0,2, kopējais noārdīšanās ātrums ir 0,03–0,06 mm gadā, erozija veido 70%, bedres netiek novērotas, un uz virsmas ir vienādi nodiluma modeļi. Pie 0,3 slodzes ātrums ir 0,05-0,10 mm gadā, erozija ir 60%, bedres blīvums ir 0-5 bedres uz cm², darbojas jauktais mehānisms. Pie 0,4 slodzes ātrums ir 0,08–0,15 mm gadā, 60% noārdīšanās kļūst dominējoša, bedru blīvums ir 10–30 bedrītes uz cm², bedru dziļums sasniedz 50–100 µm. Pie 0,5 slodzes, kritiskā sliekšņa, ātrums ir 0,12–0,25 mm gadā, bedres veido 80%, bedres blīvums ir 30–80 bedrītes uz cm², bedru dziļums sasniedz 100–250 µm. Pie 0,6 slodzes ātrums ir 0,20–0,40 mm gadā, pilnībā dominē bedres, bedru blīvums pārsniedz 80 bedrīšus uz cm² un bedru dziļums pārsniedz 250 µm.

Temperatūras un plūsmas ātruma ietekme uz pārejas slodzi

Pārejas slodze, pie kuras iedobumi kļūst dominējoši, ir atkarīga no temperatūras un plūsmas ātruma. Pie 90 grādiem pāreja no erozijas uz bedrēm notiek pie CO₂ slodzes 0,6. Pie 110 grādiem pāreja notiek 0,4–0,5. Pie 130 grādiem pāreja samazinās līdz 0,3–0,4. Pie maza plūsmas ātruma (0,5 m/s) pārejas slodze ir 0,35–0,45. Pie liela plūsmas ātruma (3 m/s) erozija dominē līdz slodzei 0,55, jo pasīvās plēves mehāniskā noņemšana novērš caurumu veidošanos.

CO₂ iekraušanas kontroles rokasgrāmata MEA reboileriem

Tālāk esošajā tabulā ir sniegti ieteikumi par maksimālo CO₂ slodzi, lai izvairītos no noārdīšanās, kurā dominē 2. klases titāna cauruļu komplektu katli 110 grādu leņķī, pamatojoties uz vēlamo kalpošanas laiku.

Inženierzinātnes ārpus CO₂ iekraušanas kontroles

Titāna pakāpe ietekmē pārejas slodzi. 7. pakāpē (pallādija -stabilizēta) pāreja uz punktu noņemšanu tiek novirzīta uz CO₂ slodzi, kas ir par 0,1–0,2 augstāka nekā 2. pakāpē. 12. pakāpe piedāvā starpposma uzlabojumus. Sienas biezums nodrošina bedres iespiešanās pabalstu; 2,0 mm siena ar 0,2 mm bedrēm gadā kalpo 10 gadus. MEA šķīdums jāfiltrē, lai noņemtu daļiņas, kas samazina eroziju, bet var palielināt bedru veidošanās risku, ļaujot izveidoties stabilai pasīvai plēvei. Korozijas inhibitoru, piemēram, vanādija pentoksīda, pievienošana palielina pārejas slodzi. Temperatūras samazināšana līdz 100 grādiem nodrošina lielāku CO₂ slodzi bez bedrēm.

Apzinātas specifikācijas izveide

Titāna cauruļu saišķa katlam ar 15% MEA pie 110 grādiem uzturiet CO₂ slodzi zem 0,3 2. pakāpei vai zem 0,5 7. pakāpei, lai saglabātu dubļu veidošanos kā sekundāro degradācijas mehānismu. Katru nedēļu uzraugiet CO₂ slodzi, titrējot. Ja 2. pakāpē slodze pārsniedz 0,4, samaziniet vājās MEA cirkulācijas ātrumu vai palieliniet noslāņojošā tvaika plūsmu, lai samazinātu slodzi. Esošajiem sildītājiem, kuriem ir bojājumi, apsveriet iespēju pārslēgties uz 7. klases titānu vai samazināt temperatūru līdz 100 grādiem. Kontrolējot CO₂ slodzi zem pārejas sliekšņa, inženieris novērš pāreju no paredzamas erozijas uz neparedzamu punktveida koroziju.