Ammoniy karbamatli karbamid ishlab chiqarish reaktorlarida 10 yillik xizmat muddatiga erishish uchun titaniumli isitgich trubkasi uchun qanday devor qalinligi chegarasi talab qilinadi?

Karbamid sintezi reaktorlari og'ir sharoitlarda 180{4}}210 daraja yuqori haroratli ammoniy karbamat eritmasi, 140-250 bar bosim va ammiak, karbonat angidrid va oraliq karbamat turlarining korroziv birikmasi bilan ishlaydi. Titan 2-darajasi mos devor qalinligi chegarasi tanlanganda karbamat korroziyasiga chidamliligi tufayli{8}}karbamat turidagi korxonalarda isitish quvurlari uchun standart materialga aylandi. Ko'pgina kimyoviy sharoitlarda bir hil korroziya materialning yo'qolishini nazorat qiladi. Ammoniy karbamat titanga umumiy korroziya, payvandlash issiqligidan ta'sirlangan zonalarda mahalliy chuqurlashish va yuqori tezlikda to'qnashuv joylarida oqim yordami bilan korroziya kombinatsiyasi bilan hujum qiladi. Ushbu maqola karbamid zavodlarining korroziya tezligi ma'lumotlari va tezlashtirilgan avtoklav sinovlari asosida 10 yillik dizayn muddatini saqlab qolish uchun titanium 2-darajali isitish quvurlarining minimal devor qalinligini aniqlaydi.

Ammoniy karbamatdagi korroziya darajasi profili
Ammoniy karbamat eritmasida 2-darajali titanning korroziya tezligi doimiy emas, lekin harorat, kislorod miqdori va oqim rejimiga bog'liq. Passivlashtirilgan holat karbamat oqimida 0,1-0,5% kislorod yoki havo mavjudligida olinadi va umumiy korroziya darajasi yiliga 0,02 dan 0,05 mm gacha 190 daraja . Passiv plyonka deaeratsiyalangan sharoitda (O2 < 10 ppm) kamroq barqaror bo'ladi va korroziya tezligi yiliga 0,10-0,15 mm gacha oshadi. Ko'pgina tijorat karbamid jarayonlari passivatsiyani saqlab qolish uchun nazorat ostida kislorod kiritish (20-50 ppm) bilan ishlaydi, ammo buzilishlar sodir bo'ladi.

Payvandlash issiqligi ta'sirlangan zonalarda korroziya tezligi-mikro strukturaviy o'zgarishlar va qoldiq stresslar tufayli, odatda, asosiy metalldan 2-3 baravar yuqori. 5-10 yil davomida ishlaydigan 12 karbamid zavodining dala ma'lumotlari o'rtacha asosiy metall korroziyasini 0,08 mm / yil (shu jumladan passivatsiya buzilishlari) va payvandlangan zonaning 0,20 mm / yil kirib borishini ko'rsatadi. Karbamat tezligi 5 m/s dan yuqori bo'lgan quvurlarning kirish joylarida oqim tezlashtirilgan korroziya, mahalliy devorning qo'shimcha 0,05-0,10 mm / yil yo'qolishiga olib keladi.

10 yillik dizayn muddati uchun devor qalinligini hisoblash
Kerakli 10 yillik xizmat muddati va yuqoridagi korroziya tezligidan foydalangan holda, zarur korroziyaga qarshi to'lov quyidagicha hisoblanadi: Asosiy metall uchun ruxsat (0,08 mm/yil x 10 yil=0.8 mm) + payvand zonasi uchun ruxsat (qo'shimcha 0,12 mm/yil o'rtacha differensial x 10 yil=1.2 mm mahalliylashtirilgan). Agar qo'shimcha xavfsizlik chegarasi qo'shilmasa, payvand choklarida umumiy hisoblangan yo'qotish 10 yil davomida 2,0 mm ni tashkil qiladi.

Bunga jarayonning buzilishi, kislorod tanqisligi epizodlari va mahalliy chuqurliklarni bartaraf etish uchun 1,5 xavfsizlik koeffitsienti qo'shiladi. Minimal talab qilinadigan strukturaviy devor qalinligi chegarasi minimal strukturaviy devor qalinligidan 3,0 mm yuqori. 200 bar ichki bosimdagi 25 mm OD trubkasi uchun minimal struktura devori taxminan 1,2 mm (200 ° C da 70 MPa dizayn stressi bilan yupqa devorli bosimli idish hisob-kitoblari asosida), shuning uchun umumiy nominal devor qalinligi 4,2 mm.

Ushbu hisob karbamidni tozalash quvurlari va isitgich quvurlari uchun sanoat amaliyotida ko'rsatilgan. Isitgichlarga xizmat ko'rsatish uchun mo'ljallangan karbamid zavodlarining ko'pchiligi devor qalinligi 3,5-4,5 mm bo'lgan titanium 2-darajali quvurlarni belgilaydi, kamroq talab qilinadigan kimyoviy ilovalar uchun 1,5-2,0 mm. Yaxshi kislorod nazorati va kichik payvand korroziyasiga ega bo'lgan ba'zi o'simliklar 3,0 mm devor bilan muvaffaqiyatli ishladi va 10 yillik umrga erishdi, garchi 5-6 yil ichida 2,5 mm da buzilishlar sodir bo'lgan.

Karbamid isitgichi trubkasi spetsifikatsiyasi - dastur matritsasi
Karbamid jarayoni turi Kislorod nazorati Kutilayotgan bazaviy korroziya darajasi Tavsiya etilgan minimal devor qalinligiKutilayotgan 10 yillik omon qolish darajasi
Oxygen stripping for CO2 strippingExcellent (50 ppm controlled) 0.04-0.06 mm/yr 3.0 mm >O'zgaruvchan kislorod bilan 95% CO2 ni tozalashFair (10-30 ppm, tez-tez uchraydigan buzilishlar) 0,08-0,12 mm/yil 3,5 mm 90-95%
To'liq qayta ishlash (O2 yo'q)Yomon (-aeratsiyalangan) 0,15-0,20 mm/yil 4,5 mm 85-90%
Any high velocity zones (>5 m/s) Eroziya: 0,5 mm qo'shing 0,5 mm qo'shing. Yuqoridagiga 0,5 mm qo'shing Karbamid isitgichi uchun o'zgaruvchan xulosa
10{2}}yillik dizayn muddati uchun ammoniy karbamat xizmatidagi titaniumli isitgich quvurlari uchun minimal devor qalinligi eng yaxshi kislorod bilan boshqariladigan tozalash jarayonlari bilan-3,0 mm va havosizlangan yoki umumiy qayta ishlash jarayonlari uchun 4,5 mm. Asosiy nosozlik xavfi payvand chokining korroziyasi-dir, shuning uchun payvandlashdan keyingi issiqlik bilan ishlov berish va payvand chokining aniq profilini yaratish zarur. Muhandislar standart CO₂ karbamidni tozalash zavodlarida yangi isitish moslamalari uchun minimal devor qalinligi 3,5 mm va kislorod nazorati tez-tez buzilgan o'simliklar uchun 4,0 mm bo'lishi kerak. Odatda oddiy kimyoviy operatsiyalar uchun ishlatiladigan devor qalinligi (2,0 dan 2,5 mm gacha) karbamid reaktorlarida 10 yil xizmat qilmaydi.