Dans un réchauffeur de faisceau de tubes en titane faisant bouillir une solution à 10 % de diéthanolamine (DEA) à 110 degrés pour l'adoucissement du gaz, comment la charge de sulfure d'hydrogène (H₂S) (0,1 vs . 0.5 mole/mole) modifie-t-elle le taux de formation de sulfure de titane (TiS) et le risque de fragilisation par l'hydrogène ?
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Dans 10 % de diéthanolamine à 110 C avec une charge de H 2 S, le titane forme une couche de sulfure de titane (TiS) à la surface. Avec une charge de 0,1 mole/mole H2S, la couche de TiS est fine (0,1-0,5 µm) et n'empêche pas l'absorption d'hydrogène. Le taux d'absorption de l'hydrogène est de 20 à 50 ppm/1 000 heures. La couche de TiS est plus épaisse (1 à 3 µm) et plus protectrice à 0,5 mole/mole de charge de H2S. Le taux d'absorption de l'hydrogène tombe à 5-15 ppm après 1 000 heures. La couche de sulfure sert de barrière contre la pénétration de l'hydrogène. Mais pour les couches fissurées (par cycle thermique), l'absorption d'hydrogène augmente.
Mécanisme de protection de la couche de sulfure
Ti + H 2 S → Ti S + H 2 Le sulfure d'hydrogène interagit avec le titane. La couche de TiS est semi-conductrice et peut être protectrice lorsqu'elle est dense et adhérente. Le taux de production augmente avec la concentration de H₂S. La couche dense et continue de TiS agit comme une barrière contre les sites de recombinaison atomique de l’hydrogène et limite la pénétration de l’hydrogène.
Absorption quantitative d’hydrogène chargé en H2S
Chargement H₂S (mole/mole) Épaisseur de la couche TiS (µm) Absorption H (ppm/1 000 h) Temps d'obtention de H 200 ppm (heures)
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
Guide de chargement H 2 S pour les rebouilleurs DEA
Charge en H 2 S (mole/mole) Risque de fragilisation par l'hydrogène Qualité recommandée<0.1 High Grade 7 0.1-0.3 Moderate Grade 7 0.3-0.7 Low Grade 2 or Grade 7 >0,7Grade 2 Très faible
La spécification dans la connaissance
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'ingénieur contrôle le chargement en H2S pour éviter la fragilisation par l'hydrogène.
