DE896362C

DE896362C - Stahllegierung fuer Apparaturen fuer die Ammonsulfatherstellung aus Kokereigasen

Info

Publication number: DE896362C
Application number: DED10502A
Authority: DE
Inventors: Karl Dr-Ing Bungardt; Hans-Joachim Dr Phil Rocha; Paul Schierhold
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1951-10-28
Filing date: 1951-10-28
Publication date: 1953-11-12

Description

Stahllegierung für Apparaturen für die Ammonsulfatherstellung aus Kokereigasen Die Erfindung hat es sich zum Ziel gesetzt, eile Stahllegierung anzugeben, die den Beanspruchungen bei der Ammonsulfatherstellung aus Kokereigasen gewachsen ist. Bekanntlich werden die Kokereigase bei der Ammonsulfatherstellung in Schwefelsäure eingeleitet. Beim Einleiten der Gase in die Schwefelsäure treten Reaktionen auf, die zu einer Temperaturerhöhung der Flüssigkeit führen. Das entstehende Ammonsulfat fällt bei dieser Reaktion aus. Um die Reaktion im gewünschten Sinn verlaufen zu lassen, wird die Flüssigkeit entweder durch das Einleiten des Gases selbst oder durch Rührwerke in starker Bewegung gehalten. Dieses hat zur Folge, daß die entstehenden Ammonsulfatkristalle an den Gefäßwandungen scheuern. Außerdem enthalten die Kokereigase Schwefelwasserstoff und Cyanverbindungen, die im Laufe der Gesamtreaktion zu einer Reihe von komplexen Verbindungen führen, die offenbar außerordentlich aggressiv sind. Hinzu kommt, daß zur Beseitigung der entstehenden Blausäure die Mutterliauge zusammen mit dem entstehenden Ammonsulfatniederschlag im Anschluß an die Behandlung im Sättiger erhitzt werden muß.
In der Praxis sind für die Durchführung dieses Verfahrens Gefäße verwendet, worden, die aus einer Eisenkonstruktion bestehen und mit Blei ausgeschlagen sowie zusätzlich mit keramischen Werkstoffen ausgemauert sind. Es besteht seit langem ein dringendes Bedürfnis, diese Gefäße durch solche zu ersetzen, die lediglich aus einem korrosionsbeständigen Stahl bestehen, und es ist in diesem Zusammenhang schon vorgeschlagen worden, Stähle zu verwenden, die 17 bis 40°/o Chrom, 25 bis 6% Nickel und gegebenenfalls o,2 bis 3 0/aMolybdän enthalten. Aus diesem Legierungsbereich hat sich folgender Spezialbereich entwickelt: 16 bis 19% Chrom, 8 biss 14% Nickel und i bis 50/0 Molybdän, zu denen die bekannten Standarbtypen mit 18 0/a Chrom und 8 0/0 Nickel sowie gegebenenfalls 2 bis 3'/o Molybdän und i8%@ Chrom und 1q.0/0 Nickel bei einem gleichzeitigen Gehalt von etwa 45 % Mo,lybdän gehören. Diese bekannterrnaßen hochkorrosionsbeständigen austenitischen Standart-:stähle haben für die Herstellung von Gefäßen (Sättigern, Durchlauferhitzern und Zentrifugen) für die Ammonsulfatherstellung aus Kokereigasen versagt, oder zu mindesten war bei der Vielfalt der vorkommenden Betriebsbedingungen keine hinreichende allgemeine Sicherheit gegen den Korrosionsangriff gegeben. In den weitaus meisten Fällen ergaben sich erhebliche Zerstörungen .der Apparaturen oft schon nach kürzester Frist.
Diese Erscheinungen sind wahrscheinlich zurückzuführen auf Entpassivierungen infolge der eigenartigen Bedingungen, bei denen gleichzeitg chemische und mechanische Einwirkungen durch das Reaktionsgemisch vorliegen. Die bewußt in Bewegung gehaltenen ausfallenden Ammonsulfatkrilstalle zerstören offenbar jeden Ansatz einer Pas-sivierung. Die Praxis hat daher bislang auf die Verwendung austenitischer Chrom-Nickel-Stähle für die Herstellung von Gefäßen für die Ammonsulfatherstellung aus Kokereigasen praktisch verzichtet.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die Aufgabe, korrosionsbeständige Gefäße für die Ammonsulfatbereitung zu schaffen, gelöst werden kann, wenn eine Zusammensetzung gewählt wird, die von der üblichen abweicht. Gemäß der erfinderischen Erkenntnis sind rein austen.itische Stähle mit weniger als o,o7% Kohlenstoff, 24 bis 27% Chrom, 22 bis 270% Nickel, 1,5 bis 30/0 Molybdän und Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen vollkommen beständig gegen den kombinierten chemischen und mechanischen Angriff bei der Ammonsulfatherstellung durch Einleiten von Kokereigas, in Schwefelsäure. Es- wird daher vorgeschlagen, einen Stahl dieser Zusammensetzung als Werkstoff für die Herstellung von Apparaturen zu verwenden, die der Ammonsulfatbereitung dienen, und zwar insbesondere der sogenannten Sättiger, Durchlauferhitzer und Zentrifugen.
Der zu verwendende Stahl kann bei' einem Kohlenstoffgehalt, der 0,07% übersteigt, noch Karbidbildner, wie Titan, Tantal und Niob, einzeln oder zu mehreren enthalten, um eine stabile Abbindung des überschießenden Kohlenstoffgehaltes herbeizuführen. Besonders zweckmäßig ist es, den Ti,tangehalt höher zu wählen als notwendig ist, um den Kohlenstoffgehalt stabil abzubinden, weil, wie erkannt wurde, ein solcher Titangehalt dazu. beiträgt, den erwünschten passiven Zustand auch unter den erschwerten Bedingungen der Ammonsulfatbereitung zu stabilisieren. Titangehalte von 1,5 bis 2,5% haben sich als vorteilhaft erwiesen.
Ein Stahl, der seich als Werkstoff für die Herstellung von Apparaturen für die Ammonsulfatherstellung besonders bewährt hat, weist eine Zusammensetzung auf von höchstens o,o6% Kohlenstoff, etwa 251/o Chrom, etwa 251/9 Nickel, etwa 2 % Molybdän, über o,3 % Titan und Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen.
Es hat sich ferner gezeigt, daß im Rahmen der zu verwendenden Legierungen der Nickelgehalt wesentlich erniedrigt werden kann, vorausgesetzt, daß durch Zusatz von Stickstoff der stabil-austenitische Zustand erhalten bleibt. Eine solche Legierung weist ebenfalls die spezifische Eigenschaft auf, gegen die Korrosionswirkung bei der Ammonsulfafibereitung beständig zu sein. Demgemäß wird in weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens als Werkstoff für die Herstellung von Apparaturen für die Ammonsulfatbereitung ein Stahl vorgeschlagen, mit unter 0,07 % Kohlenstoff, 24 bis 270/0 Chrom, 22 bis 120/0 Nickel, 45 bis 3'/o Molybdän, o,i bis 0,3-% Stickstoff und Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen.

Claims

PATrNTANSPRÜciir: i. Verwendung einer austenitischen Chrom-Nickel-Stahl-Legierung mit unter 0,o7 % Kohlenstoff, 2'4 bis 27'/o Chrom, 22 bis 271/o Nickel, 1,5 bis 30/0 Molybdän und Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen als Werkstoff zur Herstellung von Apparaturen, insbesondere von Sättigern, Durchlauferhitzern und Zentrifugen, für die Ammonsulfatherstellung aus Kokereigasen.
2. Nlerwendung einer Stahllegierung gemäß Anspruch i, die jedoch insbesondere bei einem o,o6% übersteigendenKohlenstoffgehaltKarbidbildner, wie Titan, Tantal und Niob, einzeln oder zu mehreren in einer den Kohlenstoff stabil abbindenden Menge enthält, für den dort genannten Zweck.
3. Verwendung einer Stahllegierung nach Anspruch z oder 2 mit einem Titangehalt, der die zum stabilen Abbinden des Kohlenstoffes erforderliche Menge übersteigt und vorzugsweise z,5 bis 2,50/0 beträgt, für den Zweck nach Anspruch i.
4. Verwendung einer Stahllegierung nach Anspruch i mit höchstens o,o6% Kohlenstoff, etwa 25 % Chrom, etwa 25 % Nickel, etwa 2 % Molybdän, über 0,3 % Titan und Rest Eisen mit den üblichen! Verunreinigungen für den dort angegebenen: Zweck.
5. Verwendung einer titanfreien Stahllegierung nach einem -der voraufgehenden Ansprüche, bei welcher jedoch der Nickelgehalt 22 bis 12% beträgt und ein Stickstoffgehalt von o,i bis 0,3'/o vorgesehen ist für den, Zweck nach Anspruch i.