DE3723374A1 - Vorrichtung mit einer resistenz gegenueber kohleablagerung zur behandlung von kohlenstoffhaltigen verbindungen - Google Patents

Vorrichtung mit einer resistenz gegenueber kohleablagerung zur behandlung von kohlenstoffhaltigen verbindungen

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung (Bewirkung einer chemischen Reaktion oder lediglich Erhitzen) von kohlenstoffhaltigen Verbindungen, wie Kohlenwasserstoffen oder deren Derivate, oder Kohlenstoffmonoxid oder ähnlichen Verbindungen, bei Temperaturen oberhalb von etwa 500°C.
Als Materialien zur Herstellung der oben genannten Vorrichtung zur Behandlung von kohlenstoffhaltigen Verbindungen wurden üblicherweise in weiten Bereichen Stähle und Ni-Legierungen verwendet. Deshalb tritt die Kohlenstoffablagerung häufig an den Teilen auf, welche der Flüssigkeit aus kohlenstoffhaltigen Verbindungen bei hoher Temperatur in den Heizrohren, den Leitungen, Fraktioniervorrichtungen, Wärmeaustauschern und ähnlichen Vorrichtungen während des Betriebs ausgesetzt sind. Dementsprechend treten verschiedene nachteilige Betriebseffekte auf, wie der Anstieg von Δ P, die Verringerung der Heizeffizienz und andere Erscheinungen, wodurch es erforderlich ist, häufig das sogenannte Entkoken durchzuführen. Es kann gesagt werden, daß dieser Entkokungsvorgang den stetigen Betrieb der Vorrichtung behindert und nicht nur dazu dient, die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens zu beeinträchtigen, sondern auch verschiedene nachteilige Effekte auf die Herstellungsmaterialien der Vorrichtung ausübt.
Chrom wird normalerweise den Konstruktionsmaterialien dieser Vorrichtung, nämlich Stählen oder Ni-Legierungen, unter dem Gesichtspunkt der Korrosionsbeständigkeit zugesetzt. Die Cr-Gehalte davon sind weniger als 28 Gew.-%, wobei die Cr-Gehalte der üblichen hitzebeständigen Stähle und Legierungen bei etwa 25 Gew.-% liegen. Aus diesem Grunde wird ein schützender Oxidfilm, wie beispielsweise ein Cr2O3-Film, auf der Oberfläche dieser Materialien in der Anfangsstufe gebildet. Da jedoch die Betriebsumgebung eine aufkohlende/oxidierende Atmosphäre mit Thermalzyklen in der tatsächlichen Vorrichtung aufweist, wird der Cr-Gehalt, der gerade unterhalb der Oberfläche liegt, dadurch früher oder später verbraucht, wodurch eine Verschlechterung der Materialoberfläche für dieses Maß des Cr-Gehaltes auftritt. Dementsprechend erscheinen Oxide von Fe und Ni, wie Fe2O3, NiO (oder Spinel-Oxide, wie NiFe2O4, FeCr2O4, NiCr2O4 und ähnliche) und ähnliche Verbindungen auf der äußeren Oberfläche. Diese Oxide von Fe und Ni werden durch kohlenstoffhaltige Verbindungen leicht reduziert zu metallischem Fe und Ni, wodurch eine Kohlenstoffablagerung verursacht wird.
Nach dem Bericht von Lobo et al. (Preprint des 5. Internationalen Kongresses über Katalyse, Amsterdam (1972)) wird geschlossen, daß die Kohlenstoffablagerung durch die Übergangsmetallelemente verursacht wird, wie Fe, Co, Ni und ähnliche, und die Kohlenstoffablagerung durch ihre Atome und Metallpartikel fortgesetzt wird, die wie beim Floating auf der oberen Oberfläche der Kohlenstoff-Ablagerungsschicht ohne Unterbrechung auftauchen.
Da es durch Untersuchungen der Erfinder der vorliegenden Erfindung bewiesen wurde, daß nach ihren Analysen der auf der inneren Oberfläche der Teile der Vorrichtung Übergangsmetallelemente, wie Fe, Ni und ähnliche nachgewiesen werden können, wird geschlossen, daß die Kohlenstoffablagerung zurückzuführen ist auf die Zufuhr von Übergangsmetallelementen, wie Fe, Ni und ähnliche, die hervorgerufen wird durch die Reduktion der oxidhaltigen Elemente Fe, Ni und ähnlicher als Bestandselemente der inneren Oberfläche der Teile oder durch Diffusion der Elemente durch die Oberflächen-Oxidschicht vom Inneren des Wandteils.
Um die Kohlenstoffablagerung in diesen Vorrichtungen zu verhindern, sind zahlreiche Untersuchungen durchgeführt worden. Beispielsweise ist in Ind. Eng. Chem. Proc.-Design and Development, 8 (1) (1969), 25 von B. L. Crynes, L. F. Albright berichtet worden, daß die Kohlenstoffablagerung in ethylen-herstellenden Vorrichtungen etwas unterdrückt werden kann durch die Zugabe einer sehr geringen Menge an H2S zu der Zuspeisung, und einige Verfahren benutzen diese Lehre. Jedoch ist es eine Tatsache, daß die Innenseite des Crack-Rohrteils, welches in einer Ethylen erzeugenden Vorrichtung oder einer ähnlichen Vorrichtung verwendet wird, unter einer extremen oxidierenden Atmosphäre vom ersten Anfang an liegt, und es schwierig ist, die Metalloberfläche zu sulfurisieren und somit hinreichende Effekte nicht erzielt werden. Zusätzlich sind einige Verfahren zur Verhinderung der Kohlenstoffablagerung unter Verwendung von Al und/oder Al-Oxidschichten oder eines Films vorgeschlagen worden, wobei die Schicht oder der Film die Übergangsmetalle bedeckt, welche die Kohlenstoffablagerung fördern, also beispielsweise Fe und Ni, die in dem Material vorhanden sind, um diese Metallelemente von dem direkten Kontakt mit kohlenstoffhaltigen Substanzen zu schützen. Darunter befindet sich die Idee des heißen Eintauchens der Oberfläche des Konstruktionsmaterials in eine Al-Schmelze (US-PS 38 27 967) oder des Calorisierens (Diffundieren und Durchdringen von Al) der Oberfläche des Konstruktionsmaterials (L. F. Albright et al: "Thermal Hydrocarbon Chemistry", ACS Adv. Chem. Ser. 183; M. Papapietro et al: "Symposium on Coke Formation on Catalysts in Pyrolysis Units", ACS New York Meeting, 23.-28. August 1981, Seite 723), und die Vorrichtung mit einem Widerstand gegenüber der Kohlenstoffablagerung, welche die Bildung eines Al-Oxidfilms auf der mit Al angereicherten Oberfläche des Konstruktionsmaterials umfaßt, welches vorher mit Al in einem derartigen Maß legiert wurde, daß das Material seine Duktilität behielt und ferner der Al-Gehalt gesteigert wurde durch Aluminierung seiner Oberfläche (japanische Offenlegungsschrift 25 386/1982).
Jedoch umfassen diese Vorschläge noch die nachstehend aufgeführten Probleme. Wenn auch das äußerste Oberflächenmaterial eine hinreichende Fähigkeit besitzt, die Kohlenstoffablagerung am Beginn zu verhindern, so läßt doch dieser Effekt früher oder später nach, da die Oberfläche sich metallurgisch verschlechtert aufgrund der sekundären Diffusion von Al, welches bei erhöhten Temperaturen verwendet wird unter einer aufkohlenden/oxidierenden Atmosphäre, die Thermalzyklen unterliegt. Auch Legierungsmaterialien, die viel Al enthalten, sind für die Verwendung als Rohrmaterialien nicht geeignet, da sie bei Umgebungstemperatur zu brüchig sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche in der Lage ist, die zuvor genannten üblichen Probleme zu lösen und die ein Teil enthält, welches die Verschlechterung der Materialoberflächen verhindert, und zwar auch in einer aufkohlenden/ oxidierenden Atmosphäre mit Thermalzyklen, und die in den mechanischen Eigenschaften überlegen ist, und ferner einen überlegenen Widerstand gegen die Kohlenstoffablagerung für lange Zeitperioden zeigen kann, indem die zuvor genannten Übergangsmetalle am Floating zur Oberfläche gehindert werden.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Behandlungsvorrichtung mit einem Widerstand gegenüber der Kohlenstoffablagerung zur Behandlung von kohlenstoffhaltigen Verbindungen, wie den Kohlenwasserstoffen oder ihren Derivaten, Kohlenmonoxid oder ähnlichen Verbindungen bei Temperaturen oberhalb von etwa 500°C, worin mindestens ein Teil, welches mit den kohlenstoffhaltigen Verbindungen bei Temperaturen von mehr als etwa 500°C in Kontakt steht, und aus einer Legierung auf Fe-Basis, Ni-Basis oder Co-Basis oder auf der Basis der Mischungen von Fe-Ni-, Fe-Co-, Ni-Co- und Fe-Ni-Co-Legierungen besteht, wobei jede Legierung mindestens 28 Gew.-% Cr aufweist.
Aus den voranstehenden Ausführungen ergibt sich, daß das Teil, welches die Vorrichtung bildet, die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, hergestellt wird durch Verwendung einer Legierung auf Fe-Basis, Ni-Basis, Co- Basis oder den gemischten Legierungen von Fe-Ni, Fe-Co, Ni-Co oder Fe-Ni-Co und durch Zugabe oder durch Legieren von Cr in einer Menge von 28 Gew.-% oder mehr, welches einen Überschuß darstellt gegenüber dem Cr-Gehalt, der hinreichend ist, um eine übliche Korrosionsbeständigkeit zu ergeben.
Ferner ist es aus praktischen Gesichtspunkten wünschenswert, daß das Material zur Herstellung der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Elemente für eine konkretere Zusammensetzung enthalten soll.
1) C : 0,6 Gew.-% oder weniger
C-Gehalte in diesem Bereich sind tatsächlich vorteilhaft zur Förderung der Hochtemperatur-Festigkeit und zur Verringerung des Schmelzpunktes, wodurch die Gießbarkeit verbessert wird; da jedoch C eine Tendenz aufweist, sich mit dem in der Legierung enthaltenen Cr zu kombinieren, wird in dem Falle, in welchem der C-Gehalt oberhalb von 0,6 Gew.-% liegt, die feste Lösung von Cr, die in der Matrix enthalten ist, deutlich reduziert, wodurch es schwierig wird, einen stabilen Cr2O3-Film zu bilden.
2) Si : 3,0 Gew.-% oder weniger
Si in diesem Bereich verbessert eindeutig den Oxidationswiderstand, wie auch Cr; wenn jedoch die Si-Gehalte oberhalb von 3,0 Gew.-% liegen, wird es von derartigen negativen Effekten begleitet, wie durch die Beschleunigung der sigma-Versprödung, Verschlechterung der Schweißbarkeit und ähnliche Eigenschaften.
3) Mn : 3,0 Gew.-% oder weniger
Mn ist ein Element, welches die γ-Phase bildet, die bei hohen Temperaturen stabil ist; in dem Falle jedoch, wenn seine Gehalte oberhalb von 3,0 Gew.-% liegen, wirkt es in der Richtung einer Abnahme des Oxidationswiderstandes auf der Oberfläche und beschleunigt die Oberflächenverschlechterung.
4) Nb, Ti, Zr : jedes 3,0 Gew.-% oder weniger
Diese Elemente formen schnell Oxide und wirken somit zur Fixierung des in der Legierung enthaltenen Kohlenstoffs, wodurch die Ausfällung von Cr-Carbiden unterdrückt wird. In anderen Worten sind diese Elemente wirksam zur Beibehaltung der flüssigen Lösung von Cr in der Matrix zu einem hohen Niveau und verbessern daher die Eigenschaften der Materialien für die Herstellung der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Menge von 3,0 Gew.-% oder weniger von jedem dieser Elemente ist hinreichend, um die beschriebenen Effekte in vollem Umfang zu erhalten.
5) W, Mo : jeweils 3,0 Gew.-% oder weniger
Diese Elemente wirken, wenn sie in diesem Bereich enthalten sind, zur Steigerung der Hochtemperatur-Festigkeit der Legierung durch Feststoff-Lösungs-Härtung. Wenn jedoch ihre Gehalte oberhalb von 3,0 Gew.-% liegen, ist der Oxidationswiderstand der Legierung beeinträchtigt.
6) Seltenerdelemente : 0 bis 1,0 Gew.-% gesamt
Diese Elemente in diesem Bereich wirken zur Förderung der Adhäsion eines Cr2O3-Films und zur Förderung des Widerstands gegenüber Verkohlung und Oxidierung. Diese Elemente in diesem Bereich sind wirksam zur Verbesserung der Heißverarbeitbarkeit des Materials; in dem Falle, wenn dieser Gehalt 1,0 Gew.-% überschreitet, werden diese Materialien jedoch brüchig und die Verarbeitbarkeit wird in negativer Weise beeinträchtigt.
Geeignete Cr-Gehalte, während die zuvor erwähnten Elemente zugesetzt worden sind, sollten bei 28 bis 70 Gew.-% liegen, da bei Cr-Gehalten oberhalb von 70 Gew.-% das Material brüchig wird und die Verarbeitbarkeit beeinträchtigt wird. In diesem Zusammenhang soll festgestellt werden, daß andere Zusatzelemente als Cr gegebenenfalls angepaßt oder zurückgewiesen werden können, und daß Verunreinigungen, wie P, S und ähnliche, unvermeidbar in diesen Legierungsmaterialien enthalten sind.
Diese Materialien zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung können in wahlweisen Formen hergestellt werden durch den Einsatz von üblichen Herstellungsverfahren für metallische Materialien, wie Gießen, Schmieden (Hämmern, Rollen, Extrudieren, Ziehen usw.), Pulverformen und ähnliche Verfahren. Diese Materialien können als einzelne Materialien verwendet werden oder als Komposit- Materialien, wie Verbundmetall oder als Beschichtungsmaterialien zum Metallsprühen und ähnliches.
Fig. 1 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Anzahl der Wiederholungen der Aufkohlungs/Oxidations-Behandlung und der Gewichtsausbeute durch Kohlenstoffablagerung in dem Beispiel zeigt.
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen den Cr-Gehalten der Materialien und der Gewichtszunahme durch Kohlenstoffablagerung nach 10 Wiederholungen der Aufkohlungs/Oxidations- Behandlung zeigt.
Der Begriff "Aufkohlungs/Oxidations-Atmosphäre (Umgebung)", der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird (Beschreibung) bedeutet die Atmosphäre, in der allgemein ein Element carbonisiert wird und ein anderes Element oxidiert wird nach dem Kohlenstoffpotential und nach dem Sauerstoffpotential. Der Begriff "die Verschlechterung der Materialoberfläche durch Aufkohlung und Oxidation", wie er in der vorliegenden Erfindung (Beschreibung) verwendet wird, bedeutet den Zustand, in welchem der Schutz-Oxidfilm zunächst vermindert wird, Kohlenstoff durchdringt und in das Innere der Teilewand hineindiffundiert von der äußeren Oberfläche, wodurch das enthaltene Cr in der Legierung verbraucht wird, und wodurch Cr-Carbide gebildet werden. Darum wird die an Cr entreicherte Matrix leicht oxidiert und so schreitet die Korrosion vorwärts. In diesem Falle geht die Schutzwirkung der Oberfläche verloren, so daß an deren Stelle Oxidschichten, die im wesentlichen aus Fe und Ni bestehen, gebildet werden.
Als Vorrichtung, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, sollen die folgenden Beispiele aufgezählt werden: Ethylen erzeugende Vorrichtung zur Herstellung von leichten ungesättigten Kohlenwasserstoffen, wie Ethylen, Propylen und ähnlichen Verbindungen, wobei Naphtha, Ethan, Gasöl, Schweröl oder ähnliche Stoffe durch die Crack-Röhren in dem Heizofen zusammen mit Dampf bei 750 bis 900°C (Flüssigtemperatur) geführt werden; das Röhrensystem der Vorrichtung zur verzögerten Verkokung, welche ein Vorerhitzen des Vakuumdestillationsrückstandes umfaßt und ähnliche Rückstände innerhalb der Heizrohre und deren Verkoken innerhalb der Verkokungstrommel; eine Styrol erzeugende Vorrichtung, welche Ethylbenzol in Gegenwart von Wasserdampf bei erhöhten Temperaturen dehydriert, eine Dealkylierungsvorrichtung für Alkylbenzole; und eine Vorrichtung zur Herstellung von synthetischem Gas, wobei Wasserdampf (im Falle eines partiellen Oxidationsverfahrens wird Sauerstoff zugesetzt) der Einspeisung von Kohlenwasserstoffen (Methan, LPG, Naphtha und ähnlichen) zugesetzt wird und diese erhitzt werden, um Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff in Gegenwart von Katalysatoren herzustellen: insbesondere diejenigen Vorrichtungen, welche zur Behandlung von Flüssigkeiten eingesetzt werden, die Kohlenwasserstoffe oder deren Derivate oder Kohlenmonoxid enthalten, und schließt diejenigen Teile ein, die erhöhten Temperaturen ausgesetzt sind, wie Heizöfen (Crack-Ofen, Reaktorofen, Vorheizungsofen), Leitungen, Fraktionsvorrichtungen, Wärmeaustauscher und ähnliche, wo die Kohlenstoffablagerung (einschließlich des sogenannten "fouling", d. h. die Agglomerisation von kohlenstoffhaltigen Substanzen, die insbesondere in Wärmeaustauschern auftreten) war üblicherweise ein Problem. Als Material für das Teil, welches die Vorrichtung darstellt und den hohen Temperaturen ausgesetzt ist, wodurch das Problem der Kohlenstoffablagerung erzeugt wird, ist die Basislegierung ausgewählt innerhalb des zuvor genannten Bereiches, der vorliegenden Erfindung in Abhängigkeit von den Situationen und den Bedingungen für den Einsatz der Behandlungsvorrichtung.
Wie sich aus den voranstehenden Ausführungen ergibt, da das Material für die Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung, auch wenn die Materialien auf Fe-Basis, Ni- Basis, Co-Basis oder deren gemischten Legierungen sind, enthalten mindestens 28 Gew.-% Cr, einen festen Cr2O3- Film, der nicht leicht verringert wird, sogar unter aufkohlenden/ oxidierenden Umgebungen, allein gebildet wird oder in einigen Fällen zusammen mit einem Cr3C2-Film oder einem ähnlichen darunter. Dies schützt Übergangsmetalle, wie Fe, Ni, Co und ähnliche, die als Katalysator für die Kohlenstoffablagerung dienen, vor dem Floating und vor ihrer Aussetzung an der äußeren Oberfläche. Deswegen wird die Kohlenstoffablagerung verhindert, auch wenn Basislegierungen gemäß obiger Aufzählung verwendet werden. In der vorliegenden Erfindung wird ferner, da die durchschnittliche Cr-Konzentration des gesamten Bereiches von Legierungen ziemlich hoch ist, nämlich 28 Gew.-% oder mehr, auch wenn das Cr, welches in der Legierung vorhanden ist, die an die Oberfläche angrenzende, für die Bildung des Cr2O3-Films verbraucht ist, die Matrix unterhalb des Oberflächenoxidfilms noch hinreichend Cr enthält und auch mit Cr von dem Inneren der Legierung versorgt wird mit Hilfe von Diffusion, wodurch das Cr, welches der Oberfläche benachbart ist, nicht verarmt durch irgendeine Möglichkeit. Deswegen kann der schützende Cr2O3-Film leicht erneuert werden, und bleibt für lange Zeitperioden gesund unter einer Hochtemperatur-Aufkohlungs/ Oxidations-Umgebung, und kann so dann den Effekt der Verhinderung der Kohlenstoffablagerung beibehalten.
In den üblichen chemischen Vorrichtungen zur Behandlung von kohlenstoffhaltigen Verbindungen, wie Kohlenwasserstoffen oder ihren Derivaten oder Kohlenstoffmonoxid bei hohen Temperaturen sind die Kohlenstoffablagerung und die Verschlechterung der Materialien, welche durch Aufkohlungs/ Oxidations-Atmosphären verursacht wird, immer Probleme gewesen.
Im Gegensatz dazu kann die vorliegende Erfindung, wie zuvor erwähnt wurde, die folgenden Effekte bewirken:
  • 1. Die Frequenz des Entkokungs-Vorgangs wird reduziert, und ein mehr kontinuierlicher und stabiler Verlauf wird gewährleistet. Darum wird die Herstellungseffektivität erhöht.
  • 2. Der Anstieg von Δ P zusammen mit der Kohlenstoffablagerung wird verringert. Dadurch werden die Betriebsbedingungen stabilisiert.
  • 3. In den Rohren des Heizofens wird der Isolationseffekt, der durch die Kohlenstoffablagerung auf der innenseitigen Oberfläche der Röhren verursacht wird, verringert. Deswegen kann die Erhitzung der Flüssigkeit innerhalb der Rohre beibehalten werden ohne die Notwendigkeit, die Temperatur der Rohrwandung zu sehr zu erhöhen. So kann der Brennstoff eingespart werden und ferner kann die Bemessungstemperatur des Rohrmaterials vergleichsweise niedrig sein.
  • 4. Die Entkokungskosten können reduziert werden durch Verringerung der Hilfsmittel und der Personalkosten, die für die Entkokung benötigt werden.
  • 5. Die Verschlechterung der Konstruktionsmaterialien, welche durch Aufkohlung und Oxidation bewirkt wird, kann vermieden werden. Somit kann die Lebensdauer der Vorrichtung einschließlich der Lebensdauern für die Teile derartiger Rohre voraussichtlich verlängert werden.
Ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend angegeben.
Beispiel
Die Aufkohlungs/Oxidations-Behandlung wurde wiederholt gegenüber den Testmaterialien, um die Verschlechterung der Oberflächenmaterialien zu beschleunigen. Die Tendenz der Materialoberfläche zur Kohlenstoffablagerung wurde gemessen bei jedem Abschnitt der Aufkohlungs/Oxidations-Behandlung bei Labortests. Die erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.
(1) Testmaterialien
Jedes der verschiedenen metallischen Materialien gemäß der vorliegenden Erfindung, die in Tabelle 1 dargestellt ist (Nr. 1-16) wurde vakuumgeschmolzen in einen 50 ⌀ × 100 1 (mm) Barren. Plattenförmige Teststücke (5 × 12 × 42 (mm)) wurden von diesem Barren abgeschnitten. Die Oberflächen dieser Teststücke wurden poliert mit Schmirgelpapier Nr. 120. Danach wurden diese Teststücke dem Test unterworfen. Einige im Handel erhältliche Legierungen (gegossen und geschmiedet) wurden ebenso zum Vergleich getestet.
(2) Testverfahren
Das Teststück wurde in die Mitte eines Quarzrohres mit einem Innendurchmesser von 20 mm, einem Außendurchmesser von 25 mm und einer Länge von 1 m gelegt, und dieses wurde in die Mitte eines röhrenförmigen elektrischen Heizofens von 65 cm Länge gestellt und wiederholt der Aufkohlungs/Oxidations-Behandlung unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen unterworfen, wobei Beschickungsgase von einem Ende einströmten und Abgase vom anderen Ende ausströmten. Der Kohlenstoffablagerungs-Bewertungstest wurde unter verschiedenen Bedingungen gegenüber denjenigen für die Aufkohlungs/Oxidations-Behandlung durchgeführt mittels der gleichen Vorrichtung, und die Tendenz zur Kohlenstoffablagerung des Materials wurde aus den Werten abgeschätzt, welche erhalten wurden durch Division der Gewichtsänderung jedes Teststücks vor und nach dem Test durch den geometrischen Bereich jedes Teststücks.
A. Aufkohlungs/Oxidations-Behandlung
  •   Anfängliche Oxidierung der Behandlung (in der aktuellen Vorrichtung, Dampf alleine in der ersten Beschickung)
    Dampf: 2,0 g/Std., 950°C × 1 Std.
  •   Aufkohlungs/Kokungs-Behandlung
    Ethylen 1,0 g/Std. + Dampf 0,5 g/Std., 1000°C × 72 Std.
  •   Oxidations/Entkokungs-Behandlung
    Luft: 800°C × 3 Std.
B. Kohlenstoffablagerungs-Bewertungstest
Benzol:0,5 g/Std. Argon (Trägergas):16 Nml/min. Reaktionstemperatur und Zeit:800°C × 3 Std.
(3) Testergebnisse
Die Ergebnisse des Kohlenstoffablagerungs-Bewertungstests, die bei jedem Intervall der wiederholten Aufkohlungs/ Oxidations-Behandlung erhalten wurden, sind in Fig. 1 dargestellt. Weiterhin ist die Beziehung zwischen den Ergebnissen des Kohlenstoffablagerungstests (Gewichtszunahme durch Kohlenstoffablagerung) nach 10 Wiederholungen der Aufkohlungs/Oxidations-Behandlung und den anfänglichen durchschnittlichen Cr- Gehalten der untersuchten Legierungen in Fig. 2 dargestellt. Weiterhin sind die maximal aufgekohlten Tiefen der Teststücke, die durch Mikroskop beobachtet wurden, und die Mengen des verminderten Gewichts durch Aufkohlung und Oxidation der Teststücke in Tabelle 2 angegeben.
Durch die oben erwähnten Testergebnisse wird bewiesen, daß die im Handel erhältlichen wärmebeständigen Legierungen (Stähle), deren Cr-Gehalte weniger als 28 Gew.-% betragen, unvollkommen sind, da ihre Oberflächen schrittweise zerstört werden, wenn sie der wiederholten Aufkohlungs/Oxidations-Behandlung unterworfen werden und die Kohlenstoffablagerung wird leichter bewirkt, während die Materialien für die Konstruktion der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche mindestens 28 Gew.-% Cr enthalten, nicht zerstört werden, auch wenn sie mehr als 10 wiederholten Aufkohlungs/ Oxidations-Behandlungen unterworfen werden, und können die Kohlenstoffablagerung für lange Zeiten verhindern.
Tabelle 1
Tabelle 2

Claims (5)

1. Vorrichtung mit einer Resistenz gegenüber Kohleablagerung zur Behandlung von kohlenstoffhaltigen Verbindungen, wie Kohlenwasserstoffen oder deren Derivate, Kohlenstoffmonoxid oder ähnlichen Verbindungen, bei Temperaturen oberhalb von etwa 500°C, worin mindestens ein Teil welches mit den kohlenstoffhaltigen Verbindungen bei einer Temperatur oberhalb von etwa 500°C in Kontakt steht, aus einer Legierung auf Fe-Basis, Ni-Basis oder Co-Basis oder auf der Basis der Mischungen von Fe-Ni-, Fe-Co-, Ni-Co- und Fe-Ni-Co-Legierungen besteht, wobei jede Legierung mindestens 28 Gew.-% Cr aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Teil Chrom im Bereich von 28 bis 70 Gew.-% enthält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Teil 0,6 Gew.-% oder weniger C, 3,0 Gew.-% oder weniger Si, 3,0 Gew.-% oder weniger Mn, 3,0 Gew.-% oder weniger von einem oder zwei oder mehr der Elemente Nb, Ti, Zr, W und Mo und 0 bis 1,0 Gew.-% Gesamtgehalt der Seltenerdmetalle enthält.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Teil durch Gießen, Schmieden (Hämmern, Walzen, Extrudieren, Ziehen und ähnlichen Vorgängen) und Pulverschmelzen und ähnlichen Verfahren geformt wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die Behandlungsvorrichtung eine Ethylen erzeugende Vorrichtung, eine Vorrichtung zur verzögerten Verkokung, eine Vorrichtung zur Dehydrierung von Ethylbenzol, eine Vorrichtung zur Dealkylierung, eine Vorrichtung zur Erzeugung von synthetischem Gas und ähnliche enthält.
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