امونیم کاربامیٹ کے ساتھ یوریا پروڈکشن ری ایکٹرز میں، 10 سالہ سروس لائف حاصل کرنے کے لیے ٹائٹینیم ہیٹر ٹیوب کے لیے دیوار کی موٹائی کے مارجن کی کیا ضرورت ہے؟

یوریا کی ترکیب کے ری ایکٹر 180-210 ڈگری، 140-250 بار کے دباؤ اور امونیا، کاربن ڈائی آکسائیڈ اور درمیانی کاربامیٹ پرجاتیوں کے corrosive مجموعہ کے ساتھ اعلی درجہ حرارت کے امونیم کاربامیٹ محلول کے ساتھ سخت حالات میں کام کرتے ہیں۔ ٹائٹینیم گریڈ 2 سٹرپنگ-قسم کے یوریا پلانٹس میں ہیٹر ٹیوبوں کے لیے معیاری مواد بن گیا ہے کیونکہ جب دیوار کی موٹائی کا مناسب مارجن منتخب کیا جاتا ہے تو کاربامیٹ سنکنرن کے خلاف مزاحمت کرتا ہے۔ بہت سی کیمیائی ترتیبات میں یکساں سنکنرن مواد کے نقصان کو کنٹرول کرتا ہے۔ امونیم کاربامیٹ ٹائٹینیم پر عام سنکنرن کے مجموعے سے حملہ کرتا ہے، ویلڈ گرمی سے متاثرہ علاقوں میں لوکلائزڈ پٹنگ اور تیز رفتار رکاوٹ والے مقامات پر بہاؤ کی مدد سے سنکنرن۔ یہ کاغذ آپریٹنگ یوریا پلانٹس سے سنکنرن کی شرح کے اعداد و شمار، اور تیز رفتار آٹوکلیو ٹیسٹنگ کی بنیاد پر 10 سال کی ڈیزائن لائف کو برقرار رکھنے کے لیے ٹائٹینیم گریڈ 2 ہیٹنگ ٹیوبوں کی کم سے کم دیوار کی موٹائی کا تعین کرتا ہے۔

امونیم کاربامیٹ میں سنکنرن کی شرح کا پروفائل
امونیم کاربامیٹ محلول میں ٹائٹینیم گریڈ 2 کی سنکنرن کی شرح مستقل نہیں ہے بلکہ درجہ حرارت، آکسیجن کے مواد اور بہاؤ کے نظام پر منحصر ہے۔ غیر فعال حالت کاربامیٹ ندی میں 0.1-0.5٪ آکسیجن یا ہوا کی موجودگی میں حاصل کی جاتی ہے اور 190 ڈگری پر مجموعی سنکنرن کی شرح 0.02 سے 0.05 ملی میٹر سالانہ ہے۔ غیر فعال فلم deaerated حالات (O2 <10 ppm) میں کم مستحکم ہو جاتی ہے اور سنکنرن کی شرح 0.10–0.15 ملی میٹر فی سال تک بڑھ جاتی ہے۔ زیادہ تر تجارتی یوریا کے عمل غیر فعال ہونے کو برقرار رکھنے کے لیے کنٹرول شدہ آکسیجن ان پٹ (20-50 ppm) کے ساتھ کام کرتے ہیں، اگرچہ، خلل واقع ہوتا ہے۔

ویلڈ ہیٹ سے متاثرہ علاقوں میں سنکنرن کی شرح عام طور پر بیس میٹل سے 2-3 گنا زیادہ ہوتی ہے، مائکرو ساختی تبدیلیوں اور بقایا دباؤ کی وجہ سے۔ 5-10 سالوں سے کام کرنے والی 12 یوریا سہولیات سے فیلڈ ڈیٹا اوسطاً 0.08 ملی میٹر فی سال (بشمول غیر فعال ہونے کی ناکامی) کی بیس میٹل سنکنرن اور 0.20 ملی میٹر فی سال کے ویلڈ زون میں داخل ہونے کی نشاندہی کرتا ہے۔ 5 میٹر/سیکنڈ سے زیادہ کاربامیٹ کی رفتار کے ساتھ ٹیوب انلیٹس پر بہاؤ تیز رفتار سنکنرن اضافی 0.05-0.10 ملی میٹر/سال کے مقامی دیوار کے نقصان کا سبب بنتا ہے۔

10 سالہ ڈیزائن لائف کے لیے دیوار کی موٹائی کا حساب کتاب
مطلوبہ 10 سال کی زندگی کی بنیاد پر اور مندرجہ بالا سنکنرن کی شرحوں کو استعمال کرتے ہوئے، مطلوبہ سنکنرن الاؤنس کا حساب اس طرح کیا جاتا ہے: بیس میٹل الاؤنس (0.08 ملی میٹر/سال x 10 سال=0.8 ملی میٹر) + ویلڈ زون الاؤنس (اضافی 0.12 ملی میٹر/سال اوسط فرق x 10 سال=1.2 مقامی)۔ اگر کوئی اضافی حفاظتی مارجن شامل نہیں ہے تو، ویلڈز پر 10 سالوں میں کل حساب شدہ نقصان 2.0 ملی میٹر ہے۔

اس میں 1.5 کا حفاظتی عنصر شامل کیا گیا ہے تاکہ عمل میں خلل پڑنے، آکسیجن کی کمی کے واقعات اور مقامی پٹنگ کا خیال رکھا جا سکے۔ کم از کم مطلوبہ ساختی دیوار کی موٹائی کا مارجن کم از کم ساختی دیوار کی موٹائی سے 3.0 ملی میٹر اوپر ہے۔ 200 بار کے اندرونی دباؤ پر 25 ملی میٹر او ڈی ٹیوب کے لیے، کم از کم ساختی دیوار تقریباً 1.2 ملی میٹر ہے (200 ڈگری سینٹی گریڈ پر 70 MPa کے ڈیزائن کے دباؤ کے ساتھ پتلی دیوار کے دباؤ والے برتن کے حساب پر مبنی)، اس لیے کل برائے نام دیوار کی موٹائی 4.2 ملی میٹر ہے۔

یہ حساب یوریا سٹرائپر ٹیوبوں اور ہیٹر ٹیوبوں کے لیے صنعتی مشق میں دکھایا گیا ہے۔ ہیٹر سروس کے لیے زیادہ تر یوریا پلانٹس ٹائٹینیم گریڈ 2 ٹیوبوں کی وضاحت کرتے ہیں جن کی دیوار کی موٹائی 3.5-4.5 ملی میٹر ہوتی ہے، اس کے مقابلے میں کم ضرورت والے کیمیائی استعمال کے لیے 1.5-2.0 ملی میٹر۔ اچھے آکسیجن کنٹرول والے کچھ پودوں نے 3.0 ملی میٹر کی دیوار کے ساتھ کامیابی سے کام کیا ہے اور 10 سال کی زندگی حاصل کی ہے، حالانکہ 5-6 سالوں میں 2.5 ملی میٹر پر خرابی واقع ہوئی ہے۔

یوریا ہیٹر ٹیوب کی تفصیلات - ایپلیکیشن میٹرکس
یوریا پروسیس کی قسم آکسیجن کنٹرول متوقع بنیادی سنکنرن کی شرح تجویز کردہ کم از کم دیوار کی موٹائی متوقع 10 سال کی بقا کی شرح
Oxygen stripping for CO2 strippingExcellent (50 ppm controlled) 0.04-0.06 mm/yr 3.0 mm >95% CO2 سٹرپنگ W/ متغیر آکسیجن فیئر (10-30 پی پی ایم، عام اپ سیٹس) 0.08-0.12 ملی میٹر/سال 3.5 ملی میٹر 90-95%
مکمل ری سائیکلنگ پروسیسنگ (کوئی O2) ناقص (ڈی-ایریٹڈ) 0.15-0.20 ملی میٹر/سال 4.5 ملی میٹر 85-90%
Any high velocity zones (>5 m/s) کٹاؤ: 0.5 mm شامل کریں 0.5 mm شامل کریں 0.5 mm اوپر سے متغیر نتیجہ برائے یوریا ہیٹر اسپیک
امونیم کاربامیٹ سروس میں ٹائٹینیم ہیٹر ٹیوبوں کے لیے کم از کم دیوار کی موٹائی 10-سال کی ڈیزائن لائف کے لیے بہترین آکسیجن کے ساتھ 3.0 ملی میٹر ہے بنیادی ناکامی کا خطرہ ویلڈ-زون کا سنکنرن ہے اور اس لیے ویلڈ کے بعد ہیٹ ٹریٹمنٹ اور درست ویلڈ پروفائلنگ کی ضرورت ہے۔ انجینئرز کو معیاری CO₂ سٹرپنگ یوریا پلانٹس میں نئے ہیٹر کی وضاحتوں کے لیے کم از کم دیوار کی موٹائی 3.5 ملی میٹر اور ان پودوں کے لیے 4.0 ملی میٹر بتانی چاہیے جو بار بار آکسیجن کو کنٹرول کرنے میں خلل محسوس کرتے ہیں۔ دیوار کی موٹائی عام طور پر عام کیمیائی کارروائیوں کے لیے استعمال ہوتی ہے (2.0 سے 2.5 ملی میٹر) یوریا ری ایکٹر میں 10 سال کی زندگی نہیں دے گی۔