Prostredie kyslej vody
Kyslá voda z rafinérskych prevádzok obsahuje rozpustený sírovodík a amoniak. Stripovač kyslej vody ohrieva vodu, aby sa odstránili prchavé sulfidy a amoniak na regeneráciu alebo likvidáciu. Výmenník tepla v tejto službe čelí jedinečne zložitému problému so znečistením: vodný kameň sulfidu železa.
Sulfid železa pochádza z dvoch zdrojov. Železo rozpustené v kyslej vode-z protiprúdovej korózie potrubia z uhlíkovej ocele- reaguje s H2S za vzniku nerozpustného sulfidu železa. Súčasne kovové rúrky výmenníka tepla korodujú na povrchu a vytvárajú vrstvu korózneho produktu sulfidu železa. Sulfidová stupnica je čierna, hustá a priľnavá. Znižuje prenos tepla a poskytuje miesto pre ďalšiu koróziu pod nánosom.
Tepelné výmenníky PTFE eliminujú zdroj korózie aj mechanizmus tvorby vodného kameňa. Fluórpolymér nekoroduje-na povrchu sa nevytvára korózny produkt sulfidu železa. Nízkoenergetický povrch odoláva priľnavosti častíc sulfidu železa, ktoré sa vyzrážajú z vody. Znečistenie je znížené na zvládnuteľnú úroveň.
Mechanizmus depozície sulfidu železitého
Na povrchoch výmenníkov tepla z uhlíkovej ocele alebo nehrdzavejúcej ocele v kyslej vode prebiehajú súčasne nasledujúce procesy. Oceľ koroduje v kyslej vode a vytvára sulfid železa priamo na povrchu: Fe + H₂S → FeS + H₂. Tento sulfid železa je chemicky viazaný na kovový povrch,-je to produkt korózie, nie samostatný nános. S postupujúcou koróziou rastie z povrchu smerom von. Vrstva je priľnavá a nemožno ju odstrániť bez odstránenia podkladového kovu.
Súčasne železo rozpustené vo vode reaguje s H₂S v objemovej tekutine a vytvára častice sulfidu železa, ktoré sa usadzujú na povrchu. Tieto častice sa ukladajú na existujúcu vrstvu korózneho produktu, čím sa zväčšuje hrúbka vodného kameňa. Kombinovaná vrstva vodného kameňa neustále rastie, čím sa znižuje prenos tepla a vytvára sa mikroprostredie, ktoré urýchľuje ďalšiu koróziu.
PTFE neobsahuje železo, ktoré by korodovalo. Neexistuje žiadny produkt povrchovej korózie. Častice sulfidu železa, ktoré sa vyzrážajú z vody, sú v kontakte s inertným povrchom, ktorý neponúka žiadnu chemickú väzbu a minimálnu priľnavosť. Častice zostávajú suspendované a sú vynášané zo stripovacieho zariadenia spolu s vodou.
| Parameter sulfidu železa | Uhlíková oceľ | Nerezová oceľ | PTFE |
|---|---|---|---|
| Povrchová korózia v kyslej vode | Áno (FeS sa tvorí na povrchu) | Áno (pomalšie) | žiadne |
| Povrchová vrstva FeS | Áno (korozívny produkt) | Áno (tenšie) | žiadne |
| Hromadná adhézia častíc FeS | Silný (na koróznu vrstvu) | Mierne | slabý |
| Celková miera znečistenia (relatívna) | 1,0 (základná hodnota) | 0.5-0.7 | 0.1-0.2 |
| Spôsob čistenia | Mechanické, kys | Mechanické, kys | Oplach vodou |
| Frekvencia čistenia | 4-8 týždňov | 8-16 týždňov | 6-12 mesiacov |
Odstránenie korózie pod-depozitom
Vodný kameň sulfidu železa na kovových povrchoch vytvára pod -koróziou usadenín- lokalizovaný útok pod vrstvou vodného kameňa. Vodný kameň blokuje difúziu kyslíka a ošetrovacích chemikálií na kovový povrch. Zachytené prostredie sa stáva kyslým a agresívnym. Jamková jamka sa začína pod šupinou a rýchlo sa šíri. Korózia pod-nánosom je často skutočnou príčinou zlyhania trubice v prevádzke s kyslou vodou.
PTFE eliminuje koróziu pod-depozitom odstránením povrchovej vrstvy vodného kameňa. Bez prísnej stupnice neexistuje žiadna uzavretá zóna pre-útok na vklady. Povrch zostáva čistý a vystavený chemikáliám vody. Stena rúrky z PTFE nepodlieha žiadnemu mechanizmu lokálnej korózie.
Kompatibilita s prostredím amoniaku
Kyslá voda obsahuje rozpustený amoniak, vďaka čomu je roztok alkalický (pH 8-10). PTFE je odolný voči amoniaku pri všetkých koncentráciách a teplotách až do 260 stupňov. Alkalické prostredie, ktoré prispieva ku korózii kovových komponentov, nemá na fluoropolymér žiadny vplyv. Výmenník PTFE pracuje spoľahlivo v celom rozsahu pH pre službu kyslej vody.
Zhrnutie
Výmenníky tepla PTFE odolávajú usadzovaniu sulfidu železa pri odstraňovaní kyslou vodou tým, že eliminujú povrchovú koróziu-hlavný zdroj vodného kameňa FeS-a zabraňujú priľnavosti častíc FeS, ktoré sa zrážajú z objemovej vody. Neprítomnosť priľnavej vrstvy vodného kameňa tiež eliminuje koróziu pod-depozitom, mechanizmus, ktorý spôsobuje poruchy kovových rúrok. Interval čistenia sa predlžuje z týždňov na mesiace. Výmenník PTFE poskytuje spoľahlivé vykurovanie s nízkymi-údržbami v prevádzke, ktorá ničí kovové výmenníky.
Technická podpora pre špecifikáciu výmenníka tepla PTFE v kyslej vode je k dispozícii po predložení chémie vody, koncentrácií H₂S a amoniaku, prevádzkovej teplote a aktuálnej histórii znečistenia a korózie.
