In un riscaldatore a fascio tubiero di titanio che ribolle una soluzione di dietanolamina (DEA) al 10% a 110 gradi per l'addolcimento del gas, in che modo il caricamento di idrogeno solforato (H₂S) (0,1 vs . 0.5 mole/mole) modifica la velocità di formazione di solfuro di titanio (TiS) e il rischio di infragilimento da idrogeno?
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Nella dietanolammina al 10% a 110 C con carico di H 2 S, il titanio forma uno strato di solfuro di titanio (TiS) sulla superficie. Con un carico di 0,1 mole/mole di H2S, lo strato di TiS è sottile (0,1-0,5 µm) e non impedisce l'assorbimento di idrogeno. Il tasso di assorbimento dell'idrogeno è di 20-50 ppm/1.000 ore. Lo strato di TiS è più spesso (1-3 µm) e più protettivo con un carico di H2S di 0,5 mole/mole. Il tasso di assorbimento dell'idrogeno scende a 5-15 ppm dopo 1.000 ore. Lo strato di solfuro funge da barriera contro l'ingresso di idrogeno. Ma per gli strati fessurati (a causa del ciclo termico) l’assorbimento di idrogeno aumenta.
Meccanismo di protezione dello strato di solfuro
Ti + H 2 S → Ti S + H 2 L'idrogeno solforato interagisce con il titanio. Lo strato TiS è un semiconduttore e può essere protettivo quando è denso e aderente. Il tasso di produzione aumenta con la concentrazione di H₂S. Lo strato denso e continuo di TiS agisce come una barriera dei siti di ricombinazione dell'idrogeno atomico e limita l'ingresso dell'idrogeno.
Assorbimento di idrogeno con carico quantitativo di H2S
Caricamento di H₂S (mole/mole) Spessore dello strato di TiS (μm) Assorbimento di H (ppm/1.000 h)Tempo per raggiungere H 200 ppm (ore)
0.05 0.05-0.1 50-100 2,000-4,000
0.1 0.1-0.5 20-50 4,000-10,000 0.25 0.5-1.0 10-20 10,000-20,000 0.5 1.0-3.0 5-15 13,000-40,000 1.0 2.0-5.0 3-8 25,000-65,000
H 2 S Guida al Caricamento per Ribollitori DEA
Carico H 2 S (mole/mole) Rischio di infragilimento da idrogeno Grado consigliato<0.1 High Grade 7 0.1-0.3 Moderate Grade 7 0.3-0.7 Low Grade 2 or Grade 7 >0,7 Grado 2 Molto basso
La specificazione nella conoscenza
The greater H 2 S loading (0.3-0.7) is for DEA/H 2 S service titanium reboilers and enhances the creation of a protective TiS layer that minimizes hydrogen absorption. The benefit of sulfide passivation can be taken keeping H 2 S loading >0,3. L'ingegnere controlla il carico di H2S per evitare l'infragilimento da idrogeno.
