DE1646741B2 - Schutzüberzug zur Auskleidung von Reaktoren für die Acetylengewinnung - Google Patents

Description

4. Schutzüberzug nach einem der vorhergehenden Flammspritzen im Plasmabogen, vorzugsweise unter Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ei- Schutzgas, aufgebracht, wobei das Schutzüberzugsgentliche Schutzschicht durch eine Zwischenschicht 25 material in Form eines Drahtes, eines Sinterstabes aus einem oder mehreren Metallen und/oder aus oder als Pulver zugeführt wird.

einer oder mehreren Metallegierungen und/oder Abhängig von den Eigenschaften der zu schützenden aus einem oder mehreren Cermets, deren kerami- Metallfläche des Reaktors sowie von bestimmten scher Anteil vorzugsweise aus einem Oxid oder Arbeitszuständen kann es zweckmäßig sein, daß der einem Carbid besteht, mit der Metalloberfläche 30 Schutzüberzug aus mehreren einfachen und/oder zuverbunden ist. sammengesetzten Oxiden besteht. Wenn dabei die

5. Schutzüberzug nach Anspruch 4, dadurch Oxide in Schichten übereinander aufgebracht werden, gekennzeichnet, daß die Metalle der Zwischen- besteht die reaktorinnenseitige Schicht des Schutzschicht Kobalt, Nickel, Chrom oder Titan sind. Überzugs immer aus einem einzigen einfachen oder

6. Schutzüberzug nach Anspruch 4 oder 5, da- 35 zusammengesetzten Oxid. Die Gesamtdickc des Schutzdurch gekennzeichnet, daß die Metallegierungen Überzugs liegt dabei zwischen 0,025 und 2,5 mm.

der Zwischenschicht aus Kobalt, Nickel, Chrom Der erfindungsgemäße Schutzüberzug hat den Voroder Titan bestehen, die mit Zink, Aluminium, teil, daß auch bei sehr hohen Temperaturen Schaden Kupfer, Bor oder Eisen legiert sind, wobei der durch Oxydation nicht auftreten und eine Verschlech-Schmelzpunkt der Legierung zwischen 800 und 40 terung der Eigenschaften durch Aufkohlung, wie sie 1500° C liegt. bei legierten Stählen auftritt, nicht möglich ist. Die mit

7. Schutzüberzug nach einem der Ansprüche 4 dem Schutzüberzug versehenen Reaktoren für die bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Herstellung von Acetylen durch Crackung von Kohlen-Zwischenschicht 0,025 bis 1,5 mm beträgt. Wasserstoffen haben deshalb eine sehr lange Lebens-

45 dauer, da der Schutzüberzug sich auch bei auftretenden

Thermoschocks nicht ablöst. Vorteilhafterweise wird

die Metalloberfläche, auf die der Schutzüberzug aufgebracht wird, vorher in bekannter Weise aufgerauht.

Die Erfindung betrifft einen Schutzüberzug für die Infolge des schlechten Wärmeleitvermögens des erfin-

mit den Flammen in Berührung kommenden Innen- 50 dungsgemäßen Schutzüberzuges ergibt sich über die

flächen der Metallteile von Reaktoren für die Acetylen- Schutzüberzugsstärke gesehen ein sehr steiler Tempe-

herstellung durch Cracken von gasförmigen oder flüs- raturgradient, so daß, wenn die Reaktionstemperatur

sigen Kohlenwasserstoffen. im Reaktor 2400° C beträgt, der Temperaturabfall

Es ist bereits bekannt, Wände von Reaktoren, in über der Schutzüberzugsstärke beispielsweise 1000° C welchen Methan mittels einer Plasmaflamme gecrackt 55 beträgt. Ein weiterer Vorteil, der nicht vorhersehbar wird, mit einem Schutzüberzug zu versehen, der bei- war, ergibt sich dadurch, daß in den Reaktoren, die spielsweise aus Metallen, Oxiden oder Carbiden be- mit dem erfindungsgemäßen Schutzüberzug ausgesteht, wobei das Aufbringen des Schutzüberzugs durch kleidet sind, die Ausbeute der Crackreaktion wesent-Flammspritzen erfolgt (»Die Umschau«, 1961, S. 742). lieh besser ist, d. h., der Anteil von Acetylen in der

Weiterhin ist bekannt, Werkstücke aus Stahl oder 60 Mischung der Reaktionsgase ist wesentlich höher als

Graphit mit einer Schicht aus Keramikoxiden, bei- bei den bekannten Reaktoren.

spielsweise Al₂O₃, gegenüber der korrodierenden Wir- Um einen Crackreaktor gegenüber allen möglichen

kung chemischer Reaktionen oder gegenüber der Arbeitsbedingungen in hohem Maße beständig zu

Erosion durch heiße Gase zu schützen, wie dies bei- machen, wird zwischen der Reaktorwand und dem

spielsweise bei Gasturbinen, Reaktionsmotoren und 65 Schutzüberzug eine Zwischenschicht, beispielsweise

Brennkammern für Raketen der Fall ist (»Werkstoffe durch Flammspritzen, aufgebracht, die eine extrem

und Korrosion«, 11, 1960, S. 601 bis 615; deutsche gute Verbindung des Schutzüberzugs mit der eigent-

Patentschrift 1 129 880). liehen Reaktorwand aus einem Eisen- oder Nichteisen-

metall gewährleistet. Die Zwischenschicht besteht vor- ausgesetzten Teile mit einem erfindungsgemäßen

teilhafterweise aus einem oder mehreren Metallen Schutzüberzug versehen. Nach dem Entfetten und

und/oder aus einer oder mehreren Metallegierungen Abschmirgeln der entsprechenden Metallflächen wird

und/oder aus einem oder mehreren Cermets (Römpps eine Zwischenschicht mit einer Stärke von 0,3 τιτη und

Chemielexikon, 6. Auflage, S. 990), deren keramischer 5 anschließend ein Schutzüberzug mit einer Stärke von

Anteil vorzugsweise aus einem Oxid oder einem Carbid 0,4 mm aufgebracht. Die Zwischenschicht besteht aus

besteht. zwei Lagen gleicher Stärke, die jeweils aus einem

Als Metalle für die Zwischenschicht kommen Ko- homogenen Gemisch zweier Komponenten bestehen,

bait, Nickel, Chrom oder Titan in Frage. Werden Die Komponenten der ersten Lage sind ein Metall,

Metallegierungen verwendet, so besteht die Zwischen- io wie Co, Cr, Ni oder Ti, und eine Metallegierung mit

schicht aus einer Legierung von Kobalt, Nickel, einem Schmelzpunkt von 1050⁰C. Diese Legierung

Chrom oder Titan mit Zink, Aluminium, Kupfer, Bor wird so ausgewählt, daß die erste Lage die Elemente

oder Eisen mit einem Schmelzpunkt im Bereich von Cr, Ni, Fe, Si, B und C enthält. Die Komponenten

800 bis ISOO⁵C. Ebenso wie der eigentliche Schutz- der zweiten Lage sind Cr und Ni. Die Analyse der

Überzug kann die Zwischenschicht aus einem homo- 15 Zwischenschicht, die durch Flammspritzen aufgebracht

genen Gemisch aus mehreren der vorstehenden Korn- wird, wobei das aufzubringende Material jeweils in

ponenten, aus mehreren Schichten unterschiedlicher Form eines Pulvers vorliegt, ergibt folgende Zusam-

Gemische oder aus zwei bis vier Schichten bestehen, mensetzung in Gewichtsprozent: 0,175% C, 1,125%

die nacheinander übereinander aufgebracht werden, Fe, 1,0% Si, 0,7% ß, 68,25% Cr und 28,75% Ni.
wobei die Gesamtdicke der Zwischenschicht zwischen 20 Der auf die Zwischenschicht ebenfalls durch Flamm-

0,025 und 1,5 mm liegt. Bevorzugt werden als kerami- spritzen aufgebrachte Schutzüberzug besteht aus mit

sehe Anteile der Cermets beispielsweise α-Α1₂Ο₃, MgO, Calciumoxid stabilisiertem Zirkoniumdioxid,
stabilisiertes ZrO₂ und Cr₃C₂. Nach meLr als 2000 Betriebsstunden zeigen die mit

An Hand des nachstehenden Beispiels wird die Er- dem erfindungsgemäßen Schutzüberzug versehenen

findung näher erläutert. »5 Reaktorteile keinerlei Schäden, während den hohen

Reaktionstemperaturen ausgesetzte Teile ohne Schutz-

Beispiel Überzug bereits nach 960 Betriebsstunden unbrauchbar

waren. Der Temperaturgradient zwischen dem Reak-

Bei einem Reaktor zur Gewinnung von Acetylen torinnenraum und der Metalloberfläche des Reaktors aus Erdöl, der bei einem Druck von 5 at arbeitet, 30 beträgt etwa 1000⁰C, die Acetylenausbeute ist gegenwerden die den hohen Temperaturen von 2400⁰C über den bekannten Reaktoren erheblich gesteigert.

Claims (3)

Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein Haften dieser Patentansprüche: Oxide auf unterschiedlichen metallischen Oberflächen nicht immer gewährleistet ist und daß die Überzüge

1. Schutzüberzug für die mit den Flammen in im Hinblick auf Thermoschocks sehr empfindlich sind. Berührung kommenden Innenflächen der Metall- 5 Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe beteile von Reaktoren für die Acetylenherstellung steht darin, einen Schutzüberzug der eingangs genanndurch Cracken von gasförmigen oder flüssigen ten Art zu schaffen, mit dem die Lebensdauer der Reak-Kohlenwasserstoffen, dadurch gekenn- toren für die Acetylenherstellung wesentlich erhöht zeichnet, daß er aus einem einfachen oder werden kann.

zusammengesetzten Metalloxid mit keramischem io Diese Aufgabe wird mit dem Schutzüberzug der

Charakter und einem Schmelzpunkt von 1900⁰C eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß er aus

oder darüber besteht, wobei das Metalloxid aus einem einfachen oder zusammengesetzten Metalloxid

a-AljjO_s, aus einem mit Magnesiumoxid, Yttrium- mit keramischem Charakter und einem Schmelzpunkt

oxid oder vorzugsweise Calciumoxid stabilisierten von 1900° C oder darüber besteht, wobei das Metall-

ZrO₂, aus MgO, aus ThO₂, aus CaZrO₃ oder aus 15 oxid aus (Z-Al₂O₃, aus einem mit Magnesiumoxid,

Aluminium-Magnesium-Spinell Al₂MgO₄ besteht. Yttriumoxid oder vorzugsweise Calciumoxid stabili-

2. Schutzüberzug nach Anspruch 1, dadurch ge- sierten ZrO₂, aus MgO, aus ThO₂, aus CaZrO₃ oder kennzeichnet, daß er aus mehreren einfachen und/ aus Aiuminium-Magnesium-Spinell Al₂MgO₄ besteht, oder zusammengesetzten Oxiden besteht. Die mit dem Schutzüberzug zu überziehende Metall-

3. Schutzüberzug nach Anspruch 1 oder 2, da- 20 fläche kann ein unlegierter Stahl mit niedrigem durch gekennzeichnet, daß seine Dicke 0,025 bis Kohlenstoffgehalt, jedoch auch ein legierter Stahl sein. 2,5 mm beträgt. Der Schutzüberzug wird zweckmäßigerweise durch