DEP0010983MA - - Google Patents
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
Tag der Anmeldung: 11. Dezember 1953 Bekanittgemacht am 21. Juni 1956
DEUTSCHES PATENTAMT
Es ist bekannt, daß eine der bei der technischen Synthese des Harnstoffes aus CO2 und NH3, die
bei Temperaturen über 1300 durchgeführt wird,
auftretenden Schwierigkeiten auf der Korrosion der Vorrichtungen durch das Reaktionsmittel beruht.
Das gewöhnlich benutzte Blei eignet sich auf Grund seiner mechanischen Eigenschaften nur als Auskleidung,
jedoch nicht für den Bau der Vorrichtungen selbst, der Ventile, Rohrleitungen usw. Die
Nickel- bzw. Chromspezialstähle zeigen, ebenso wie andere im allgemeinen für ihren Korrosionswiderstand bekannte Legierungen, keine genügende
Haltbarkeit. Die Verwendung des kostspieligen
Silbers steht hinsichtlieh ihrer Ergebnisse in keinem Verhältnis zu dem Preis dieses Metalls.
Gemäß der Erfindung läßt sich die Herstellung
von Harnstoff bei Verwendung gewisser Legierungen von Kupfer mit Aluminium mit nur unbedeutender
Korrosion durchführen. ■
Erfindungsgemäß werden daher die dem Angriff durch das warme Reaktionsgemisch Harnstoff-Ammoniumcarbamat-Wasser
ausgesetzten Vorrich-
609 546/488
P 10983 IVb/12 ο
tungsteile hergestellt aus bzw. geschützt durch »Aluminiumbronzen«, die neben Kupfer 3 bis 11 °/o
Aluminium und insgesamt nicht mehr als 5 °/o Beimischungen von anderen Metallen, wie Fe, Mn, Ni,
Si, V, Cr, Pb, Ti, enthalten und deren Gehalt an Mangan nicht höher als 4% ist, während ihr Eisengehalt
drei Viertel des jeweiligen Mangananteils nicht übersteigt.
Bekanntlich sind derartige Bronzen sowohl im sauren Medium wie auch gegenüber der Luftoxydation
sehr widerstandsfähig gegen Korrosion, während sie im alkalischen Medium, vor allem in
der Wärme, nur einen mittelmäßigen Korrosionswiderstand aufweisen. Da andererseits das Kupfer
im ammoniakalischen Medium sehr leicht angegriffen wird, war die Feststellung völlig unerwartet,
daß die Aluminiumbronzen in den ammoniakalischen Reaktionsgemischen, die der Harnstoff mit
CO2, NH3 und Wasser bei seiner Synthese bildet,
auch in der Wärme ein sehr gutes Verhalten zeigten.
Auf Grund der Tatsache, daß die Aluminiumbronzen allgemein gute mechanische Eigenschaften
besitzen und sich leicht verarbeiten lassen, hat man an ihre Verwendung auch für Vorrichtungen zur
Harnstoff synthese schon früher gedacht (siehe z.B. französische Patentschrift 958 503). Der Verwirklichung
solcher früherer Vorschläge stand jedoch die Korrosionsempfindlichkeit der bisher bekannten
Aluminiumbronzen entgegen. Erst die überraschende Erkenntnis, daß es möglich ist,- die Korro-
-■■·' sionsempfmdlichkeit durch die Wahl von ganz bestimmten,
in ihren Bestandteilen qualitativ und quantitativ eng begrenzten Legierungen stark
herabzusetzen, ermöglichte den Vorschlag, gewisse' ■Vorrichtungsteile aus solchen Spezialbronzen herzustellen.
'
Gemäß der Erfindung werden diese Legierungen zur Verfertigung von· Teilen der Vorrichtung zur
Harnstoffsynthese, wie Autoklav, Kohlensäure- und Ammoniakleitungen, anderweitigen Leitungen
oder an den Autoklav anschließenden oder in seinem Inneren angeordneten Leitungen bzw. Bauteilen,
ebenso wie zu£ Schutzauskleidung derlnnenflächen aus anderen Metallen benutzt. ■
Besonders gute Resultate werden "erhalten, wenn
sich die Legierung, abgesehen von, dem Kupfer, .aus 8 bis 10% Aluminium, ο bis 1% Mangan, ο bis
0,4% Eisen und weniger als 0,3 % der anderen Bei1 mengungen zusammensetzt, wobei das Verhältnis
Eisen zu Mangan 0,5 nicht überschreitet. Vorzugsweise sind dabei die anderen Elemente Cr, V, Ti
und/oder vor allem Si. ■ ■' ■ Eine der wichtigsten Bedingungen zur Erzielung
der höchstmöglichen; Korrosionswiderstandswerte besteht darin, daß die Aluminiumbronze, sowohl arm
an Eisen ist, wie daß das Verhältnis Eisen zu Mangan, möglichst niedrig ist. Allerdings enthalten
die handelsüblichen Bronzen.im allgemeinen mehr als 0,5% und meistens sogar mehr als 1% Eisen;
soweit sie Mangan enthalten, ist der Anteil an diesem Element geringer als der an Eisen. So haben
die meisten Handelslegierungen einen Gehalt von ι bis 4,25% Fe, und: diejenigen, die außerdem
Mangan enthalten, weisen einen Gehalt von 1,5% an letzterem gegenüber 2 bis 3,4% Eisen auf.
Die Durchführung der Erfindung in der Praxis erforderte demnach die Bereitstellung von Spezialaluminiumbr.onzen.
Es wurde hierzu von eisenarmen Metallen ausgegangen, wobei besondere Vorsichtsmaßregeln
getroffen wurden, um die Störung durch das Eisen im Verlauf' der' Herstellung der
Legierung zu vermeiden. Auf diese Weise wurde eine Bronze bereitet, die ein bemerkenswert gutes
Verhalten in Berührung mit heißen Reaktionsgemischen aus Harnstoff, Ammoniumcarbamat und
Wasser (Temperatur 1,50 bis 2000) unter Druck und bei praktischer Abwesenheit von Sauerstoff
zeigt. Sie hat folgende Zusammensetzung:
Cu 89,80%
Al 9,540/0
Mn ■... 0,45 %
Fe 0,17%
Si 0,04%
Die aus dieser Legierung gefertigten oder damit ausgekleideten Vorrichtungen haben eine bedeutend
längere Lebensdauer als die aus anderen Legierungen hergestellten. Es wurde durch praktische Versuche
festgestellt, daß unter den gleichen Bedingungen, unter denen die obige Bronze in dem heißen
'Harnstoff-Carbamat-Wasser-Gemisch eine Gewichtszunahme
von jährlich ungefähr 2 g je m2 erfährt, bei anderen Aluminiumbronzen Gewichtsverluste
von 700 bzw. 730 g je m2 und Jahr beobachtet wurden. Die Vergleichsbronzen enthielten dabei
6 bis 8°/o Al, 1,5 bis 3=% Fe, maximal 0,5% andere
Elemente, bzw. 9 bis 10% Al, 2,75 bis 3,75% Fe, maximal 0,5 % andere Elemente.
Mit Erfolg können auch Legierungen benutzt werden, deren Zusammensetzung denen der beson- ·
ders geeigneten, oben angeführten Aluminiumbronze nahe steht. Dies bezieht sich insbesondere
auf Bronzen mit 9 bis 10% Al, 0,2 bis 0,6% Mn und 0,05 bis 0,25% Fe, bei denen das prozentuale
Verhältnis Eisen zu Mangan vorzugsweise zwi-■; sehen 0,1 und 0,45 liegt. Sie enthalten vorzugsweise
0,01 bis 0,1 °/o Silicium,, das jedoch ganz oder teilweise
durch Vanadium, Chrom oder Titan ersetzt sein kann. ■.: , ,■ . , · '
Claims (4)
- PATENTANSPpÜCHE:•i. Verwendung von, Aluminiumbronzen, die neben Kupfer 3 bis 11% Aluminium und insgesamt nicht mehr als. 5% Beimengungen, wie Fe, Mn, Ni, Si, V, Cr, Pb, Ti,,.enthalten und deren Gehalt an Mangan nicht.höher als 4°/o ist, während ihr Eisengehalt drei Viertel des jeweiligen Mangananteils nicht übersteigt, als Werkstoff zur Herstellung oder Auskleidung von bei der Durchführung der Harnstoffsynthese aus Ammoniak und Kohlensäure mit dem' heißen Reaktionsgemisch in Berührung kommenden 'apparativen Vorrichtungen oder deren ■. Teilen.·546/488P 10983 IVb/12 ο
- 2. 'Verwendung einer Aluminiumbronze gemäß Anspruch i, die außer Kupfer 8 bis io°/o Aluminium, ο bis ι °/o Mangan, ο bis 0,4% Eisen und weniger als 0,3% beigemengte Elemente enthält und bei der das Verhältnis Eisen zu Mangan nicht größer als 0,5 ist.
- 3. Verwendung einer Aluminiumbronze gemäß Anspruch 1 und 2, die neben den Hauptbestandteilen Kupfer und Aluminium und dem gegebenenfalls in Mengen gemäß Anspruch 2 vorhandenen Anteil an Eisen und Mangan als einzige Beimengung Silicium enthält.
- 4. Verwendung einer Aluminiumbronze gemäß Anspruch 1 und 2, die außer Kupfer 9 bis 10% Aluminium, 0,2 bis 0,6% Mangan und 0,05 bis 0,25 °/o Eisen enthält und bei der das Verhältnis Eisen zu Mangan zwischen 0,1 und 0,45 liegt, wobei als weitere Beimengung vorzugsweise 0,01 bis o,i °/o Si, das ganz oder teilweise durch Va, Cr oder bzw. und Ti ersetzt werden kann, möglich ist.Angezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 958 503.© 609 546/488 6. 56
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