Środowisko kwaśnej wody
Kwaśna woda pochodząca z rafinerii zawiera rozpuszczony siarkowodór i amoniak. Urządzenie do usuwania kwaśnej wody podgrzewa wodę w celu usunięcia lotnych siarczków i amoniaku w celu odzysku lub usunięcia. Wymiennik ciepła w tej usłudze boryka się z wyjątkowo trudnym problemem zanieczyszczania: osadem siarczku żelaza.
Siarczek żelaza pochodzi z dwóch źródeł. Rozpuszczone żelazo w kwaśnej wodzie-pochodzącej z korozji rurociągów ze stali węglowej-reagujących z H₂S, tworząc nierozpuszczalny siarczek żelaza. Jednocześnie metalowe rury wymienników ciepła korodują na powierzchni, tworząc warstwę produktu korozji siarczku żelaza. Skala siarczkowa jest czarna, gęsta i przylegająca. Zmniejsza przenoszenie ciepła i zapewnia miejsce dla dalszej korozji pod osadem.
Wymienniki ciepła PTFE eliminują zarówno źródło korozji, jak i mechanizm osadzania kamienia. Fluoropolimer nie powoduje korozji,-na powierzchni nie tworzą się produkty korozji w postaci siarczku żelaza. Powierzchnia o niskiej-energii jest odporna na przyleganie cząstek siarczku żelaza wytrącających się z wody. Zanieczyszczenie zostaje zredukowane do możliwego do opanowania poziomu.
Mechanizm osadzania siarczku żelaza
Na powierzchniach wymienników ciepła ze stali węglowej lub stali nierdzewnej w wodzie kwaśnej zachodzą jednocześnie następujące procesy. Stal koroduje w kwaśnej wodzie, tworząc bezpośrednio na powierzchni siarczek żelaza: Fe + H₂S → FeS + H₂. Siarczek żelaza jest chemicznie związany z powierzchnią metalu- i jest produktem korozji, a nie oddzielnym osadem. W miarę postępu korozji rośnie od powierzchni na zewnątrz. Warstwa jest przyczepna i nie można jej usunąć bez usunięcia metalu znajdującego się pod nią.
Jednocześnie rozpuszczone w wodzie żelazo reaguje z H₂S zawartym w płynie, tworząc cząstki siarczku żelaza, które osadzają się na powierzchni. Cząsteczki te osadzają się na istniejącej warstwie produktu korozji, zwiększając grubość zgorzeliny. Połączona warstwa kamienia stale rośnie, zmniejszając przenoszenie ciepła i tworząc mikrośrodowisko, które przyspiesza dalszą korozję.
PTFE nie zawiera żelaza, które mogłoby korodować. Nie ma produktu korozji powierzchniowej. Cząsteczki siarczku żelaza wytrącające się z wody stykają się z obojętną powierzchnią, która nie zapewnia wiązań chemicznych i minimalną przyczepność. Cząstki pozostają zawieszone i są usuwane z kolumny odpędowej wraz z wodą.
| Parametr siarczku żelaza | Stal węglowa | Stal nierdzewna | PTFE |
|---|---|---|---|
| Korozja powierzchniowa w kwaśnej wodzie | Tak (tworzy się FeS na powierzchni) | Tak (wolniej) | Nic |
| Powierzchniowa warstwa FeS | Tak (produkt korozji) | Tak (cieńszy) | Nic |
| Adhezja masowych cząstek FeS | Mocny (na warstwę korozji) | Umiarkowany | Słaby |
| Całkowity stopień zanieczyszczenia (względny) | 1,0 (wartość bazowa) | 0.5-0.7 | 0.1-0.2 |
| Metoda czyszczenia | Mechaniczny, kwas | Mechaniczny, kwas | Płukanie wodą |
| Częstotliwość czyszczenia | 4-8 tygodni | 8-16 tygodni | 6-12 miesięcy |
Eliminacja korozji niedostatecznej-osadów
Zgorzelina siarczku żelaza na powierzchniach metalicznych powoduje-korozję osadową-lokalnie pod warstwą zgorzeliny. Kamień blokuje dyfuzję tlenu i środków chemicznych do obróbki powierzchni metalu. Uwięzione środowisko staje się kwaśne i agresywne. Wżery inicjują się pod łuską i szybko się rozprzestrzeniają. Korozja pod-osadami jest często rzeczywistą przyczyną awarii rur w wodzie kwaśnej.
PTFE eliminuje korozję-pod osadami, eliminując warstwę powierzchniową zgorzeliny. Bez przylegającej skali nie ma strefy zamkniętej dla ataku poniżej-depozytu. Powierzchnia pozostaje czysta i wystawiona na działanie chemii wody. Ściana rurki PTFE nie podlega żadnemu miejscowemu mechanizmowi korozji.
Zgodność ze środowiskiem amoniaku
Kwaśna woda zawiera rozpuszczony amoniak, dzięki czemu roztwór ma odczyn zasadowy (pH 8-10). PTFE jest odporny na amoniak we wszystkich stężeniach i temperaturach do 260 stopni. Środowisko alkaliczne, które przyczynia się do korozji elementów metalowych, nie ma wpływu na fluoropolimer. Wymiennik PTFE działa niezawodnie w pełnym zakresie pH wody kwaśnej.
Streszczenie
Wymienniki ciepła PTFE są odporne na osadzanie się siarczku żelaza podczas usuwania kwaśnej wody, eliminując korozję powierzchniową-główne źródło kamienia FeS-i zapobiegając przyleganiu cząstek FeS wytrącających się z wody. Brak przylegającej warstwy zgorzeliny eliminuje również-korozję osadową, mechanizm powodujący awarie metalowych rur. Okres między czyszczeniami wynosi od tygodni do miesięcy. Wymiennik PTFE zapewnia niezawodne,-wymagające konserwacji ogrzewanie w ramach usługi niszczącej wymienniki metalowe.
Wsparcie techniczne w zakresie specyfikacji wymiennika ciepła PTFE dla wody kwaśnej jest dostępne po przedstawieniu składu chemicznego wody, stężenia H₂S i amoniaku, temperatury roboczej oraz aktualnej historii zanieczyszczeń i korozji.
