L'entorn de les aigües agres
L'aigua àcida de les operacions de refineria conté sulfur d'hidrogen dissolt i amoníac. El separador d'aigua àcida escalfa l'aigua per expulsar els sulfurs volàtils i l'amoníac per a la seva recuperació o eliminació. L'intercanviador de calor d'aquest servei s'enfronta a un problema d'encrassement únic: l'escala de sulfur de ferro.
El sulfur de ferro prové de dues fonts. El ferro dissolt a l'aigua agre-procedent de la corrosió aigües amunt de les canonades d'acer al carboni-reacciona amb l'H₂S per formar sulfur de ferro insoluble. Simultàniament, els tubs metàl·lics d'intercanviador de calor es corroeixen a la superfície, formant una capa de producte de corrosió de sulfur de ferro. L'escala de sulfur és negra, densa i adherent. Redueix la transferència de calor i proporciona un lloc per a més corrosió sota el dipòsit.
Els intercanviadors de calor de PTFE eliminen tant la font de corrosió com el mecanisme d'escala. El fluoropolímer no corroeix-no es forma cap producte de corrosió de sulfur de ferro a la superfície. La superfície de baixa-energia resisteix l'adhesió de les partícules de sulfur de ferro que precipiten de l'aigua. La contaminació es redueix a un nivell manejable.
Mecanisme de deposició de sulfur de ferro
A les superfícies d'intercanviador de calor d'acer al carboni o d'acer inoxidable en aigua agre, els processos següents es produeixen simultàniament. L'acer es corroeix a l'aigua agra, formant sulfur de ferro directament a la superfície: Fe + H₂S → FeS + H₂. Aquest sulfur de ferro s'uneix químicament a la superfície metàl·lica-és el producte de corrosió, no un dipòsit separat. Creix des de la superfície cap a fora a mesura que avança la corrosió. La capa és adherent i no es pot eliminar sense treure el metall subjacent.
Simultàniament, el ferro dissolt a l'aigua reacciona amb H₂S en el fluid a granel, formant partícules de sulfur de ferro que s'assenten a la superfície. Aquestes partícules es dipositen a la capa de producte de corrosió existent, augmentant el gruix de l'escala. La capa d'escala combinada creix de manera constant, reduint la transferència de calor i creant un microambient que accelera la corrosió.
El PTFE no té ferro per corroir. No hi ha cap producte de corrosió superficial. Les partícules de sulfur de ferro que precipiten de l'aigua a granel contacten amb una superfície inert que no ofereix cap enllaç químic i una adhesió mínima. Les partícules romanen en suspensió i s'extreuen del decapant amb l'aigua.
| Paràmetre de sulfur de ferro | Acer al carboni | Acer inoxidable | PTFE |
|---|---|---|---|
| Corrosió superficial en aigua agre | Sí (FeS es forma a la superfície) | Sí (més lent) | Cap |
| Capa superficial de FeS | Sí (producte de corrosió) | Sí (més prim) | Cap |
| Adhesió de partícules de FeS a granel | Fort (a la capa de corrosió) | Moderat | Feble |
| Taxa total de contaminació (relativa) | 1.0 (línia de base) | 0.5-0.7 | 0.1-0.2 |
| Mètode de neteja | Mecànic, àcid | Mecànic, àcid | Esbandida amb aigua |
| Freqüència de neteja | 4-8 setmanes | 8-16 setmanes | 6-12 mesos |
L'eliminació de la corrosió de sota-dipòsit
L'escala de sulfur de ferro a les superfícies metàl·liques crea sota la-corrosió del dipòsit-un atac localitzat sota la capa d'escala. L'escala bloqueja la difusió d'oxigen i productes químics de tractament a la superfície metàl·lica. L'entorn atrapat es torna àcid i agressiu. La picada s'inicia sota l'escala i es propaga ràpidament. La corrosió sub-del dipòsit és sovint la causa real de la fallada del tub en el servei d'aigües agres.
El PTFE elimina la corrosió del-dipòsit eliminant la capa d'escala superficial. Sense una escala adherent, no hi ha cap zona oclusa per a atacs sota-dipòsit. La superfície roman neta i exposada a la química de l'aigua a granel. La paret del tub de PTFE no està subjecta a cap mecanisme de corrosió localitzat.
La compatibilitat amb el medi ambient d'amoníac
L'aigua agra conté amoníac dissolt, fent que la solució sigui alcalina (pH 8-10). El PTFE és immune a l'amoníac a totes les concentracions i temperatures de fins a 260 graus. L'entorn alcalí que contribueix a la corrosió dels components metàl·lics no té cap efecte sobre el fluoropolímer. L'intercanviador de PTFE funciona de manera fiable en tot el rang de pH del servei d'aigua àcida.
Resum
Els intercanviadors de calor de PTFE resisteixen la deposició de sulfur de ferro en l'eliminació de l'aigua àcida eliminant la corrosió superficial-la font principal d'escala de FeS- i evitant l'adhesió de les partícules de FeS que precipiten de l'aigua a granel. L'absència d'una capa d'escala adherida també elimina la corrosió del-dipòsit, el mecanisme que provoca fallades dels tubs metàl·lics. L'interval de neteja s'estén de setmanes a mesos. L'intercanviador de PTFE proporciona una calefacció fiable i de baix-manteniment en un servei que destrueix intercanviadors metàl·lics.
El suport d'enginyeria per a l'especificació de l'intercanviador de calor PTFE d'aigua àcida està disponible quan s'envien la química de l'aigua, les concentracions d'H₂S i amoníac, la temperatura de funcionament i l'historial actual de corrosió i contaminació.
