Survattenmiljön
Surt vatten från raffinaderiverksamheten innehåller löst vätesulfid och ammoniak. Survattenborttagaren värmer vattnet för att driva bort de flyktiga sulfiderna och ammoniaken för återvinning eller bortskaffande. Värmeväxlaren i denna tjänst står inför ett unikt svårt nedsmutsningsproblem: järnsulfidskala.
Järnsulfiden kommer från två källor. Upplöst järn i det sura vattnet-från uppströms korrosion av kolstålrör-reagerar med H₂S för att bilda olöslig järnsulfid. Samtidigt korroderar metalliska värmeväxlarrör på ytan och bildar ett järnsulfidkorrosionsproduktskikt. Sulfidskalan är svart, tät och vidhäftande. Det minskar värmeöverföringen och ger en plats för ytterligare korrosion under avlagringen.
PTFE värmeväxlare eliminerar både korrosionskällan och skalningsmekanismen. Fluorpolymeren korroderar inte-ingen korrosionsprodukt av järnsulfid bildas på ytan. Ytan med låg-energi motstår vidhäftning av järnsulfidpartiklarna som faller ut från vattnet. Nedsmutsningen reduceras till en hanterbar nivå.
Järnsulfidavsättningsmekanismen
På värmeväxlarytor av kolstål eller rostfritt stål i surt vatten sker följande processer samtidigt. Stålet korroderar i det sura vattnet och bildar järnsulfid direkt på ytan: Fe + H₂S → FeS + H₂. Denna järnsulfid är kemiskt bunden till metallytan -det är korrosionsprodukten, inte en separat avlagring. Det växer från ytan och utåt när korrosionen fortskrider. Skiktet är vidhäftande och kan inte tas bort utan att ta bort den underliggande metallen.
Samtidigt reagerar löst järn i vattnet med H₂S i bulkvätskan och bildar järnsulfidpartiklar som sätter sig på ytan. Dessa partiklar avsätts på det befintliga korrosionsproduktskiktet, vilket ökar skaltjockleken. Det kombinerade skalskiktet växer stadigt, vilket minskar värmeöverföringen och skapar en mikromiljö som accelererar ytterligare korrosion.
PTFE har inget järn som korroderar. Det finns ingen ytkorrosionsprodukt. Järnsulfidpartiklarna som fälls ut från bulkvattnet kommer i kontakt med en inert yta som inte erbjuder någon kemisk bindning och minimal vidhäftning. Partiklarna förblir suspenderade och förs ut ur strippern med vattnet.
| Järnsulfidparameter | Kolstål | Rostfritt stål | PTFE |
|---|---|---|---|
| Ytkorrosion i surt vatten | Ja (FeS bildas på ytan) | Ja (långsammare) | Ingen |
| Ytskikt av FeS | Ja (korrosionsprodukt) | Ja (tunnare) | Ingen |
| Bulk FeS-partikelvidhäftning | Stark (på korrosionsskikt) | Måttlig | Svag |
| Total nedsmutsningsgrad (relativ) | 1.0 (baslinje) | 0.5-0.7 | 0.1-0.2 |
| Rengöringsmetod | Mekanisk, syra | Mekanisk, syra | Skölj med vatten |
| Rengöringsfrekvens | 4-8 veckor | 8-16 veckor | 6-12 månader |
Eliminering av under-insättningskorrosion
Järnsulfidbeläggning på metalliska ytor skapar under-avlagringskorrosion-ett lokaliserat angrepp under beläggningsskiktet. Skalan blockerar diffusionen av syre och behandlingskemikalier till metallytan. Den instängda miljön blir sur och aggressiv. Pitting initieras under skalan och fortplantar sig snabbt. Under-avlagringskorrosionen är ofta den faktiska orsaken till rörfel i surt vatten.
PTFE eliminerar under-avlagringskorrosion genom att eliminera ytskalskiktet. Utan en vidhäftande skala finns det ingen ockluderad zon för under-insättningsattack. Ytan förblir ren och utsätts för bulkvattnets kemi. PTFE-rörväggen är inte föremål för någon lokal korrosionsmekanism.
Ammoniakmiljökompatibilitet
Surt vatten innehåller löst ammoniak, vilket gör lösningen alkalisk (pH 8-10). PTFE är immun mot ammoniak i alla koncentrationer och temperaturer upp till 260 grader. Den alkaliska miljön som bidrar till korrosion av metalliska komponenter har ingen effekt på fluorpolymeren. PTFE-växlaren fungerar tillförlitligt inom hela pH-området för survattenservicen.
Sammanfattning
PTFE-värmeväxlare motstår utfällning av järnsulfid i survattenborttagning genom att eliminera ytkorrosion -den primära källan till FeS-skala-och genom att förhindra vidhäftning av FeS-partiklarna som fälls ut från bulkvattnet. Frånvaron av ett vidhäftande skalskikt eliminerar också under-avlagringskorrosion, mekanismen som orsakar metallrörfel. Städintervallet sträcker sig från veckor till månader. PTFE-växlaren ger tillförlitlig uppvärmning med lågt-underhåll i en tjänst som förstör metalliska växlare.
Tekniskt stöd för surt vatten PTFE värmeväxlarspecifikation är tillgängligt efter inlämnande av vattenkemi, H₂S och ammoniakkoncentrationer, driftstemperatur och aktuell nedsmutsning och korrosionshistorik.
