Die saure Wasserumgebung
Saures Wasser aus Raffineriebetrieben enthält gelösten Schwefelwasserstoff und Ammoniak. Der Sauerwasserstripper erhitzt das Wasser, um die flüchtigen Sulfide und Ammoniak zur Rückgewinnung oder Entsorgung auszutreiben. Der Wärmetauscher in diesem Service ist mit einem besonders schwierigen Verschmutzungsproblem konfrontiert: Eisensulfidablagerungen.
Das Eisensulfid stammt aus zwei Quellen. Gelöstes Eisen im sauren Wasser-aus der vorgelagerten Korrosion von Kohlenstoffstahlrohren-reagiert mit dem H₂S unter Bildung von unlöslichem Eisensulfid. Gleichzeitig korrodieren metallische Wärmetauscherrohre an der Oberfläche und bilden eine Korrosionsproduktschicht aus Eisensulfid. Die Sulfidschicht ist schwarz, dicht und anhaftend. Es reduziert die Wärmeübertragung und bietet Platz für weitere Korrosion unter der Ablagerung.
PTFE-Wärmetauscher eliminieren sowohl die Korrosionsquelle als auch den Ablagerungsmechanismus. Das Fluorpolymer korrodiert nicht-auf der Oberfläche bildet sich kein Eisensulfid-Korrosionsprodukt. Die Oberfläche mit niedriger-Energie verhindert die Anhaftung der Eisensulfidpartikel, die aus dem Wasser ausfallen. Die Verschmutzung wird auf ein beherrschbares Maß reduziert.
Der Eisensulfid-Ablagerungsmechanismus
Auf Wärmetauscheroberflächen aus Kohlenstoffstahl oder Edelstahl in Sauerwasser laufen die folgenden Prozesse gleichzeitig ab. Der Stahl korrodiert im sauren Wasser und bildet direkt an der Oberfläche Eisensulfid: Fe + H₂S → FeS + H₂. Dieses Eisensulfid ist chemisch an die Metalloberfläche gebunden -es ist das Korrosionsprodukt und keine separate Ablagerung. Mit fortschreitender Korrosion wächst es von der Oberfläche nach außen. Die Schicht haftet und kann nicht entfernt werden, ohne das darunter liegende Metall zu entfernen.
Gleichzeitig reagiert das im Wasser gelöste Eisen mit H₂S in der Hauptflüssigkeit und bildet Eisensulfidpartikel, die sich auf der Oberfläche absetzen. Diese Partikel lagern sich auf der vorhandenen Korrosionsproduktschicht ab und erhöhen die Zunderdicke. Die kombinierte Zunderschicht wächst stetig, reduziert die Wärmeübertragung und schafft eine Mikroumgebung, die die weitere Korrosion beschleunigt.
PTFE enthält kein korrodierendes Eisen. Es entsteht kein Oberflächenkorrosionsprodukt. Die aus der Wassermenge ausfallenden Eisensulfidpartikel kommen mit einer inerten Oberfläche in Kontakt, die keine chemische Bindung und nur minimale Haftung bietet. Die Partikel bleiben in der Schwebe und werden mit dem Wasser aus dem Stripper getragen.
| Eisensulfid-Parameter | Kohlenstoffstahl | Edelstahl | PTFE |
|---|---|---|---|
| Oberflächenkorrosion in saurem Wasser | Ja (FeS bildet sich auf der Oberfläche) | Ja (langsamer) | Keiner |
| Oberflächen-FeS-Schicht | Ja (Korrosionsprodukt) | Ja (dünner) | Keiner |
| Adhäsion von FeS-Partikeln in großen Mengen | Stark (auf Korrosionsschicht) | Mäßig | Schwach |
| Gesamtverschmutzungsrate (relativ) | 1,0 (Grundlinie) | 0.5-0.7 | 0.1-0.2 |
| Reinigungsmethode | Mechanisch, Säure | Mechanisch, Säure | Mit Wasser abspülen |
| Reinigungshäufigkeit | 4-8 Wochen | 8-16 Wochen | 6-12 Monate |
Die Unter-Beseitigung von Korrosion durch Ablagerungen
Eisensulfidablagerungen auf metallischen Oberflächen erzeugen unter -Ablagerungskorrosion-einen lokalen Angriff unterhalb der Ablagerungsschicht. Der Zunder blockiert die Diffusion von Sauerstoff und Behandlungschemikalien zur Metalloberfläche. Die eingeschlossene Umgebung wird sauer und aggressiv. Lochfraß entsteht unter der Zunderschicht und breitet sich schnell aus. Die Korrosion unter -Ablagerungen ist oft die eigentliche Ursache für Rohrversagen in der Sauerwasserversorgung.
PTFE eliminiert Unter-Korrosion durch Ablagerungen an der Oberfläche. Ohne eine entsprechende Skala gibt es keine verdeckte Zone für Angriffe unter -Ablagerungen. Die Oberfläche bleibt sauber und der Chemie des Hauptwassers ausgesetzt. Die PTFE-Rohrwand unterliegt keinem lokalen Korrosionsmechanismus.
Die Ammoniak-Umgebungsverträglichkeit
Saures Wasser enthält gelöstes Ammoniak, wodurch die Lösung alkalisch wird (pH 8-10). PTFE ist bei allen Konzentrationen und Temperaturen bis zu 260 Grad immun gegen Ammoniak. Die alkalische Umgebung, die zur Korrosion metallischer Komponenten beiträgt, hat keinen Einfluss auf das Fluorpolymer. Der PTFE-Austauscher arbeitet zuverlässig im gesamten pH-Bereich der Sauerwasserversorgung.
Zusammenfassung
PTFE-Wärmetauscher widerstehen der Ablagerung von Eisensulfid bei der Entfernung von saurem Wasser, indem sie Oberflächenkorrosion -die Hauptquelle von FeS-Ablagerungen-eliminieren und die Adhäsion der FeS-Partikel verhindern, die aus dem Hauptwasser ausfallen. Das Fehlen einer anhaftenden Zunderschicht eliminiert auch Unter-Korrosion, den Mechanismus, der zum Versagen von Metallrohren führt. Das Reinigungsintervall beträgt Wochen bis Monate. Der PTFE-Wärmetauscher sorgt für eine zuverlässige, wartungsarme Heizung in einem Betrieb, der metallische Wärmetauscher zerstört.
Technische Unterstützung für die Spezifikation des PTFE-Wärmetauschers für Sauerwasser ist nach Vorlage der Wasserchemie, der H₂S- und Ammoniakkonzentrationen, der Betriebstemperatur sowie der aktuellen Verschmutzungs- und Korrosionshistorie verfügbar.
