EA045846B1 - PARTS FROM FERRITIC STEEL IN UCAREA PRODUCTION INSTALLATIONS - Google Patents
PARTS FROM FERRITIC STEEL IN UCAREA PRODUCTION INSTALLATIONS Download PDFInfo
- Publication number
- EA045846B1 EA045846B1 EA202290076 EA045846B1 EA 045846 B1 EA045846 B1 EA 045846B1 EA 202290076 EA202290076 EA 202290076 EA 045846 B1 EA045846 B1 EA 045846B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- urea
- tube
- ferritic
- steel
- tubes
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 54
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 145
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 145
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 78
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 78
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 60
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M Carbamate Chemical compound NC([O-])=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 53
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 53
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 claims description 50
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 50
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 49
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 42
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 25
- BVCZEBOGSOYJJT-UHFFFAOYSA-N ammonium carbamate Chemical compound [NH4+].NC([O-])=O BVCZEBOGSOYJJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N carbonic acid monoamide Natural products NC(O)=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 22
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910001039 duplex stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 19
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 71
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 58
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 48
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 35
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 29
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 17
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 14
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 13
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 13
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 10
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 10
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 8
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 8
- 229910001256 stainless steel alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 7
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 3
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- -1 lining Chemical compound 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 238000002453 autothermal reforming Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- RWSZBDOXPQVRRX-UHFFFAOYSA-N carbamic acid hydrate Chemical compound O.NC(O)=O.NC(O)=O RWSZBDOXPQVRRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 239000012611 container material Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005262 decarbonization Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009972 noncorrosive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000012925 reference material Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000003923 scrap metal Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- CBXWGGFGZDVPNV-UHFFFAOYSA-N so4-so4 Chemical compound OS(O)(=O)=O.OS(O)(=O)=O CBXWGGFGZDVPNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Description
Область техники к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Настоящее изобретение относится к способу получения карбамида, отгонному устройству высокого давления для установки по производству карбамида, применению ферритной нержавеющей стали, способу изготовления компонента, трубке теплообменника и устройству, содержащему трубку из легированной стали. Также описана установка по производству карбамида, состоящая из части оборудования, содержащей определенные стальные сплавы.The present invention relates to a method for producing urea, a high-pressure stripper for a urea production plant, the use of ferritic stainless steel, a method for manufacturing a component, a heat exchanger tube and a device containing an alloy steel tube. Also described is a urea production plant consisting of a piece of equipment containing certain steel alloys.
Уровень техникиState of the art
В промышленности карбамид получают в результате реакции СО2 и NH3 с образованием карбамата аммония и дегидратацией карбамата в карбамид и воду с получением раствора карбамида. Раствор, полученный в результате синтеза карбамида, содержит карбамид, воду, карбамат аммония и аммиак. Промежуточный продукт карбамата аммония является чрезвычайно коррозионным, по меньшей мере при более высоких температурах, обычно применяемых в секции синтеза высокого давления установки по производству карбамида. Из-за коррозионности раствора для синтеза производители карбамида вынуждены устанавливать очень жесткие требования к качеству и композиции строительных материалов, в частности для обеспечения достаточно длительного срока службы оборудования, работающего под высоким давлением.In industry, urea is produced by the reaction of CO2 and NH 3 to form ammonium carbamate and dehydration of the carbamate into urea and water to produce a urea solution. The solution obtained as a result of urea synthesis contains urea, water, ammonium carbamate and ammonia. The ammonium carbamate intermediate is extremely corrosive, at least at the higher temperatures typically found in the high pressure synthesis section of a urea plant. Due to the corrosive nature of the synthesis solution, urea manufacturers are forced to set very stringent requirements for the quality and composition of building materials, in particular to ensure a sufficiently long service life of equipment operating under high pressure.
Известно, что аустенитная нержавеющая сталь, подвергнутая воздействию карбаматсодержащих растворов, участвующих в синтезе карбамида, может храниться в пассивированном (некоррозионном) состоянии под воздействием заданного количества кислорода, например при введении пассивирующего воздуха в секцию синтеза высокого давления (Ullmann's Encyclopaedia, глава Ucrea, 2010 г.). Пассивация обеспечивается путем образования защитного слоя оксида хрома. Однако слой оксида может медленно растворяться в растворе горячего карбамата.It is known that austenitic stainless steel exposed to carbamate-containing solutions involved in the synthesis of urea can be stored in a passivated (non-corrosive) state under the influence of a given amount of oxygen, for example, by introducing passivating air into the high-pressure synthesis section (Ullmann's Encyclopaedia, chapter Ucrea, 2010 .). Passivation is ensured by the formation of a protective layer of chromium oxide. However, the oxide layer may slowly dissolve in the hot carbamate solution.
Как правило, системы коррозии пассивирующих металлов можно анализировать с использованием кривых поляризации. В первом случае кривая катодной поляризации имеет только одну стабильную кривую пересечения с кривой анодной поляризации металла. Например, это типично для нержавеющей стали в кислотных растворах, содержащих окислители. Во втором случае кривая анодной поляризации и кривая катодной поляризации имеют три точки пересечения в разных потенциалах, один из которых нестабилен, один находится в активной области, а другой - в пассивной. Нержавеющие стали в растворах карбамата кислорода типичны для этого поведения. В третьем случае существует только одна точка пересечения, которая находится в активной области с высокой скоростью коррозии. Этот случай характерен для нержавеющей стали в карбаматных растворах без воздуха (G. Notten, Cell Engineering Guide, KCI Publishing 2008, параграф 2.4.5).Typically, passivating metal corrosion systems can be analyzed using polarization curves. In the first case, the cathodic polarization curve has only one stable intersection curve with the anodic polarization curve of the metal. For example, this is typical for stainless steel in acidic solutions containing oxidizing agents. In the second case, the anodic polarization curve and the cathodic polarization curve have three intersection points at different potentials, one of which is unstable, one is in the active region, and the other is in the passive region. Stainless steels in oxygen carbamate solutions are typical of this behavior. In the third case, there is only one intersection point, which is in the active region with a high corrosion rate. This case is typical for stainless steel in carbamate solutions without air (G. Notten, Cell Engineering Guide, KCI Publishing 2008, paragraph 2.4.5).
Использование пассивирующего воздуха имеет недостаток, заключающийся в том, что для заданного абсолютного давления в реакторе (фиксированного по конструкции реактора) парциальное давление NH3 и CO2 становится ниже из-за инертных веществ в реакторе, тем самым уменьшая температуру кипения жидкой реакционной среды, при которой реактор работает, так что преобразование уменьшается. Эффективный объем реактора также снижается за счет инертных веществ. Кроме того, пассивирующий воздух заканчивается в потоке поступающего инертного газа, который должен быть выведен из секции синтеза. Для этого требуется удалить аммиак из инертных веществ. При этом объем пассивирующего воздуха возрастет и увеличится рециркуляция NH3 и CO2 в виде карбаматного раствора среднего давления или низкого давления, а это является недостатком.The use of passivating air has the disadvantage that for a given absolute pressure in the reactor (fixed by reactor design), the partial pressure of NH 3 and CO2 becomes lower due to inert substances in the reactor, thereby reducing the boiling point of the liquid reaction medium at which the reactor is running so that the conversion is reduced. The effective volume of the reactor is also reduced due to inert substances. In addition, the passivation air ends up in the inert gas inlet stream, which must be removed from the synthesis section. This requires removing ammonia from inert substances. In this case, the volume of passivating air will increase and the recirculation of NH 3 and CO2 in the form of a medium-pressure or low-pressure carbamate solution will increase, and this is a disadvantage.
Выбросы аммиака являются проблемой, так как вредят окружающей среде и приводят к потере исходного сырья. Чтобы избежать образования смесей взрывчатых смесей после очистки инертных веществ, можно удалить водород из подачи СО2 выше по потоку в секции синтеза.Ammonia emissions are a problem because they harm the environment and lead to the loss of raw materials. To avoid the formation of explosive mixtures after purification of inerts, hydrogen can be removed from the CO2 feed upstream in the synthesis section.
Температура - это важный фактор для коррозионных свойств сталей, используемых в синтезе карбамида. Например, слой пассивирующего оксида может быть менее стабильным при более высоких температурах. Кривые поляризации также зависят от температуры.Temperature is an important factor for the corrosion properties of steels used in urea synthesis. For example, the passivating oxide layer may be less stable at higher temperatures. Polarization curves also depend on temperature.
В процессах производства карбамида с применением отгонного устройства теплообменные трубки в отгонном устройстве высокого давления, как правило, представляют точку первостепенной важности в отношении риска коррозии из-за комбинации высоких температур, высокого содержания карбамата и низкого парциального давления кислорода в этих трубках.In stripper-based urea production processes, the heat exchange tubes in the high-pressure stripper typically represent the point of greatest concern with respect to corrosion risk due to the combination of high temperatures, high carbamate content, and low oxygen partial pressure in these tubes.
Отгонное устройство представляет собой дорогостоящую деталь оборудования, поэтому очень важно обеспечить длительный срок его эксплуатации. Обычно он ограничен коррозией, особенно в трубках теплообменника. Кроме того, замена, ремонт или устранение закупорки трубок связаны с большими затратами, в том числе в отношении простоя установки, и создают риски нестабильной работы. Следовательно, техническое обслуживание отгонного устройства следует свести к минимуму. Более низкая интенсивность коррозии позволяет уменьшить частоту обязательных осмотров оборудования установки, тем самым увеличивая время ее безотказной работы. Низкая интенсивность коррозии также важна для достижения очень высокой требуемой надежности оборудования отгонного устройства, обеспечения высокого коэффициента поточной эксплуатации и уменьшения количества нежелательных остановов.The stripper is an expensive piece of equipment, so it is very important to ensure a long service life. It is usually limited by corrosion, especially in the heat exchanger tubes. In addition, replacing, repairing or unblocking tubes is associated with high costs, including plant downtime, and poses risks of unstable operation. Therefore, maintenance of the stripper should be kept to a minimum. A lower corrosion rate makes it possible to reduce the frequency of mandatory inspections of plant equipment, thereby increasing its uptime. Low corrosion rates are also important to achieve the very high required reliability of the stripper equipment, ensure high production rates and reduce the number of unwanted shutdowns.
В установках по производству карбамида со стриппингом СО2 долгое время применялась аустенитная сталь UNS S31050 (25Cr-22Ni-2Mo), для которой обычно требуется не менее 0,6 об.% пассивирую- 1 045846 щего кислорода, добавляемого в виде воздуха.CO 2 stripping urea plants have long used austenitic steel UNS S31050 (25Cr-22Ni-2Mo), which typically requires at least 0.6 vol.% passivating oxygen added in the form of air.
В 90-х годах XX века в качестве материалов конструкции установок по производству карбамида начали использовать дуплексные аустенитно-ферритные стальные сплавы.In the 90s of the 20th century, duplex austenitic-ferritic steel alloys began to be used as construction materials for urea production plants.
В данной области дуплексные нержавеющие стали называются дуплексными, поскольку они имеют двухфазную микроструктуру, состоящую из зерен ферритной и аустенитной нержавеющей стали.In the field, duplex stainless steels are called duplex because they have a two-phase microstructure consisting of ferritic and austenitic stainless steel grains.
В установках по производству карбамида со стриппингом CO2 типа Stamicarbon в секции синтеза высокого давления можно использовать дуплексный стальной сплав, согласно описанию в WO 95/00674. Такая сталь продается под торговой маркой Safurex® и представляет собой супердуплексную сталь, также известную как UNS S32906. Применение этого супердуплексного стального сплава позволило снизить уровень пассивирующего кислорода на 50%, что дало добавленного пассивирующего воздуха в количестве 0,3 об.% кислорода относительно подачи СО2 и даже более низкие уровни, например 0,1 об.% Этот сплав можно использовать для всего оборудования высокого давления в установке по производству карбамида, особенно для деталей, подверженных воздействию горячего карбамата (например, выстилки, трубопроводов), т.е. в секции синтеза высокого давления. Общая интенсивность пассивной коррозии составляет менее 0,01 мм в год на потоке (т.е. в процессе эксплуатации); однако в определенных вертикальных частях трубок отгонного устройства, которые подвержены воздействию самых высоких температур в процессе эксплуатации, пассивная интенсивность коррозии достигает 0,09 мм в год на потоке.In Stamicarbon CO2 stripping urea plants, a duplex steel alloy as described in WO 95/00674 can be used in the high pressure synthesis section. This steel is sold under the brand name Safurex® and is a super duplex steel, also known as UNS S32906. The use of this super duplex steel alloy has reduced the level of passivating oxygen by 50%, resulting in added passivating air of 0.3 vol.% oxygen relative to the CO 2 feed and even lower levels such as 0.1 vol.% This alloy can be used for all high pressure equipment in a urea plant, especially for parts exposed to hot urea (e.g. lining, piping), e.g. in the high pressure synthesis section. The total intensity of passive corrosion is less than 0.01 mm per year on stream (i.e. during operation); however, in certain vertical portions of the stripper tubes, which are exposed to the highest temperatures during operation, passive corrosion rates reach 0.09 mm per year per flow.
Дополнительные подходящие дуплексные стальные сплавы описаны в патентах WO 2017/013180 и WO 2017/014632, также опубликованных под номером US 2018/195158. В них описан дуплексный сплав из нержавеющей стали с низкой интенсивностью пассивной коррозии в карбаматных средах при более высокой температуре, например выше 200°С. В частности, этот сплав подходит для трубок отгонного устройства.Additional suitable duplex steel alloys are described in WO 2017/013180 and WO 2017/014632, also published under US 2018/195158. They describe a duplex stainless steel alloy with low passive corrosion rates in carbamate environments at higher temperatures, for example above 200°C. In particular, this alloy is suitable for stripper tubes.
В установках по производству карбамида с системой стриппинга аммиака или автоматического стриппинга (процесс Snamprogetti) в течение длительного времени применяли трубки из титана. Позднее стали использовать биметаллические трубки. Они состоят из двух коаксиальных трубок, внешней трубки из аустенитной нержавеющей стали и внутренней циркониевой трубки. В последнее время используют циркониевые трубки и трубки, полученные путем экструзии титановых (внешних) и циркониевых (внутренних) заготовок.Urea plants with ammonia stripping or automatic stripping (Snamprogetti process) have used titanium tubes for a long time. Later, bimetallic tubes began to be used. They consist of two coaxial tubes, an outer austenitic stainless steel tube and an inner zirconium tube. Recently, zirconium tubes and tubes obtained by extruding titanium (external) and zirconium (internal) blanks have been used.
Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention
Соответственно, изобретение относится в первом аспекте к способу получения карбамида в установке по производству карбамида, содержащей секцию синтеза высокого давления с реактором. Процесс включает в себя взаимодействие потоков NH3 и CO2 в условиях образования карбамида в указанном реакторе с образованием раствора для синтеза карбамида, содержащего карбамид, воду, карбамат и аммиак, причем дополнительно способ включает приведение в контакт потока карбаматсодержащей жидкости с частью оборудования указанной секции синтеза высокого давления, изготовленной из ферритного стального сплава. Оптимальный состав ферритного стального сплава (в мас.%):Accordingly, the invention relates in a first aspect to a method for producing urea in a urea production plant comprising a high pressure synthesis section with a reactor. The process involves reacting NH3 and CO2 streams under urea-forming conditions in said reactor to form a urea synthesis solution containing urea, water, urea and ammonia, the method further comprising contacting the urea-containing liquid stream with a portion of equipment in said high-pressure synthesis section , made of ferritic steel alloy. Optimal composition of ferritic steel alloy (in mass%):
С - не более 0,005;C - no more than 0.005;
Si - от 0,1 до 0,4;Si - from 0.1 to 0.4;
Mn - не более 0,4;Mn - no more than 0.4;
Р - не более 0,020;P - no more than 0.020;
S - не более 0,020;S - no more than 0.020;
Cu - не более 0,25;Cu - no more than 0.25;
Ni - не более 0,50;Ni - no more than 0.50;
Cr - от 20,0 до 35,0;Cr - from 20.0 to 35.0;
Мо - от 0,75 до 1,50;Mo - from 0.75 to 1.50;
N - от 0,0050 до 0,0125;N - from 0.0050 to 0.0125;
Nb - от 0,060 до 0,375;Nb - from 0.060 to 0.375;
остальное: Fe, не более 0,50 мас.% от общего количества добавленных технологических элементов и примеси. При этом оптимальное количество Nb в мас.% должно соответствовать следующему уравнению: 12-(N в мас.%) <Nb <30-(N в мас.%) (оптимальный состав сплава 1).the rest: Fe, no more than 0.50 wt.% of the total amount of added technological elements and impurities. In this case, the optimal amount of Nb in wt.% should correspond to the following equation: 12-(N in wt.%) <Nb <30-(N in wt.%) (optimal composition of alloy 1).
Оптимальный состав ферритного стального сплава (в мас.%):Optimal composition of ferritic steel alloy (in mass%):
С - не более 0,0030;C - no more than 0.0030;
Si - от 0,1 до 0,3;Si - from 0.1 to 0.3;
Mn - не более 0,2;Mn - no more than 0.2;
Р - не более 0,020;P - no more than 0.020;
S - не более 0,020;S - no more than 0.020;
Cu - не более 0,25;Cu - no more than 0.25;
Ni - не более 0,20;Ni - no more than 0.20;
Cr - от 25,0 до 27,5;Cr - from 25.0 to 27.5;
Мо - от 0,75 до 1,50;Mo - from 0.75 to 1.50;
- 2 045846- 2 045846
N - от 0,0050 до 0,0125;N - from 0.0050 to 0.0125;
Nb - от 0,060 до 0,375;Nb - from 0.060 to 0.375;
остальное: Fe и неизбежные примеси; при этом количество Nb в мас.% должно соответствовать следующему уравнению: 12-(N в мас.%) <Nb <30-(N в мас.%) (оптимальный состав сплава 2).the rest: Fe and inevitable impurities; in this case, the amount of Nb in wt.% must correspond to the following equation: 12-(N in wt.%) <Nb <30-(N in wt.%) (optimal composition of alloy 2).
Оптимальное количество Nb должно соответствовать уравнению: 15-(N в мас.%) <Nb <25-(N в мас.%) (оптимальный состав сплава 3).The optimal amount of Nb should correspond to the equation: 15-(N in wt.%) <Nb <25-(N in wt.%) (optimal composition of alloy 3).
Как правило, часть оборудования имеет чисто ферритную микроструктуру. Следовательно, часть оборудования имеет однофазную ферритную микроструктуру. Это относится ко всем ферритным стальным сплавам, используемым в настоящем документе, и обеспечивает отличие от сплавов дуплексной нержавеющей стали.Typically, some equipment has a purely ferritic microstructure. Consequently, some of the equipment has a single-phase ferrite microstructure. This applies to all ferritic steel alloys used herein and provides a distinction from duplex stainless steel alloys.
Дополнительно изобретение относится к отгонному устройству высокого давления для установки по производству карбамида, при этом отгонное устройство представляет собой кожухотрубный теплообменник, содержащий трубки, оболочку и верхнюю трубную решетку, а также нижнюю трубную решетку, при этом отгонное устройство представляет собой вертикальный кожухотрубный теплообменник с реактором пленочного типа, при этом отгонное устройство содержит впускное отверстие для приема карбамидного раствора, также содержащего карбамат, в трубках в верхней части, и при этом отгонное устройство содержит впускное отверстие для приема пара в пространстве кожуха между оболочкой и трубками и двумя трубными решетками, причем трубки содержат по меньшей мере одну часть, изготовленную из ферритной стали, которая находится в контакте с указанным карбамидным раствором, содержащим карбамат. Предпочтительно части трубки должны иметь чисто ферритную микроструктуру.Additionally, the invention relates to a high-pressure stripper for a urea production plant, wherein the stripper is a shell-and-tube heat exchanger containing tubes, a shell and an upper tube sheet, as well as a lower tube sheet, wherein the stripper is a vertical shell-and-tube heat exchanger with a film reactor type, wherein the stripping device contains an inlet for receiving a urea solution, also containing carbamate, in the tubes in the upper part, and the stripping device contains an inlet for receiving steam in the space of the casing between the shell and the tubes and two tube sheets, and the tubes contain at least one part made of ferritic steel, which is in contact with the specified urea solution containing carbamate. Preferably, the tube parts should have a purely ferritic microstructure.
Изобретение также относится к применению ферритной нержавеющей стали в карбаматной среде аммония, причем указанное применение включает воздействие на сталь текучей среды, содержащей карбамат аммония.The invention also relates to the use of ferritic stainless steel in an ammonium carbamate environment, said use including exposing the steel to a fluid containing ammonium carbamate.
Изобретение также относится к способу изготовления компонента, причем компонент содержит первую и вторую части, которые имеют металлическую связь друг с другом, причем первая часть изготовлена из ферритной нержавеющей стали, а вторая часть - например, из стали другого типа, причем способ включает:The invention also relates to a method for manufacturing a component, the component comprising first and second parts that are metallic bonded to each other, the first part being made of ferritic stainless steel and the second part being, for example, another type of steel, the method comprising:
i) обеспечение формы для литья, определяющей форму подлежащего изготовлению объекта;i) providing a casting mold that defines the shape of the object to be manufactured;
ii) заполнение части формы для литья, соответствующей указанной первой части, первым порошком из сплава нержавеющей стали, который представляет собой порошок ферритного сплава из нержавеющей стали;ii) filling a portion of the casting mold corresponding to said first portion with a first stainless steel alloy powder, which is a stainless steel ferritic alloy powder;
iii) заполнение части формы для литья, соответствующей указанной второй части, вторым порошком сплава из нержавеющей стали, элементная композиция которого отличается от указанного первого порошка сплава из нержавеющей стали;iii) filling a portion of the casting mold corresponding to said second portion with a second stainless steel alloy powder having an elemental composition different from said first stainless steel alloy powder;
iv) подвергание указанной формы, заполненной указанными первым и вторым порошками сплава из нержавеющей стали, горячему изостатическому прессованию (ГИП), с получением цельного объекта.iv) subjecting said mold filled with said first and second stainless steel alloy powders to hot isostatic pressing (HIP) to form a solid object.
Изобретение также относится к трубке теплообменника, причем трубка теплообменника представляет собой биметаллическую трубку, содержащую внутренний трубный слой и наружный трубный слой, причем внутренний трубный слой изготовлен из ферритного стального сплава, а наружный трубный слой изготовлен из материала, выбранного из группы дуплексной нержавеющей стали, титана, титановых сплавов, циркония, циркониевых сплавов и аустенитной нержавеющей стали.The invention also relates to a heat exchanger tube, the heat exchanger tube being a bimetallic tube comprising an inner tube layer and an outer tube layer, the inner tube layer being made of a ferritic steel alloy and the outer tube layer being made of a material selected from the group of duplex stainless steel, titanium , titanium alloys, zirconium, zirconium alloys and austenitic stainless steel.
Изобретение также относится к устройству, содержащему:The invention also relates to a device containing:
по меньшей мере одну стальную трубку;at least one steel tube;
по меньшей мере один элемент держателя, состоящий из стали, имеющей дуплексную аустенитную микроструктуру, или чисто аустенитную микроструктуру, причем стальная трубка проходит сквозь элемент держателя и прикреплена к элементу держателя посредством сварного шва, образованного на наружной поверхности трубки и на элементе держателя;at least one holder element consisting of steel having a duplex austenitic microstructure or a pure austenitic microstructure, the steel tube extending through the holder element and attached to the holder element by a weld formed on the outer surface of the tube and on the holder element;
причем устройство имеет следующие характеристики:and the device has the following characteristics:
стальная трубка представляет собой трубку соединения, содержащую внутреннюю трубку, которая имеет чисто ферритную микроструктуру, и наружную трубку, которая имеет дуплексную аустенитную микроструктуру или чисто аустенитную микроструктуру.The steel tube is a connection tube containing an inner tube that has a pure ferritic microstructure and an outer tube that has a duplex austenitic microstructure or a pure austenitic microstructure.
Например, ферритный стальной сплав, используемый в изобретении, имеет чисто ферритную микроструктуру. Следовательно, сталь, например, имеет однофазную ферритную микроструктуру. В частности, ферритный стальной сплав в настоящем документе не представляет собой дуплексную ферритную аустенитную нержавеющую сталь.For example, the ferritic steel alloy used in the invention has a purely ferritic microstructure. Consequently, steel, for example, has a single-phase ferritic microstructure. Specifically, the ferritic steel alloy herein is not duplex ferritic austenitic stainless steel.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
На фиг. 1 схематично представлен пример отгонного устройства соответствии с изобретением.In fig. 1 schematically shows an example of a stripping device in accordance with the invention.
На фиг. 2 схематично представлен пример установки по производству карбамида в соответствии с изобретением.In fig. 2 schematically shows an example of a urea production plant in accordance with the invention.
На фиг. 3 схематично представлен другой пример отгонного устройства в соответствии с изобретением.In fig. 3 schematically shows another example of a stripping device in accordance with the invention.
- 3 045846- 3 045846
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
В первом аспекте изобретение в широком смысле основано на рациональном представлении о том, что ферритные стальные сплавы с упомянутыми элементными композициями, в частности, с предпочтительными композициями сплава 1-3, которые включают Nb, могут использоваться в секции высокого давления установки для синтеза карбамида для частей оборудования, которые во время работы находятся в контакте с карбаматными растворами, такими как раствор синтеза карбамида, при этом обеспечивая очень высокую степень устойчивости к коррозии, вызванной карбаматом. Части оборудования с такими элементными композициями имеют чисто ферритную микроструктуру.In a first aspect, the invention is broadly based on the rationale that ferritic steel alloys with said elemental compositions, in particular with preferred alloy compositions 1-3 which include Nb, can be used in the high pressure section of a urea synthesis plant for parts equipment which, during operation, are in contact with carbamate solutions, such as urea synthesis solution, while providing a very high degree of resistance to corrosion caused by carbamate. Parts of equipment with such elemental compositions have a purely ferritic microstructure.
Эти ферритные стали описаны в патенте США № 3807991. Таким образом, результаты коррозионного сопротивления приведены по измерениям при воздействии сульфата железа - 50% серной кислоты в соответствии со стандартом ASTM A262-70. Однако, как описано в US 2018/195158A1, п. [0027], результаты испытаний на коррозионную стойкость, такие как тест по методу Штрейхера с раствором для испытания на сульфат железа-серной кислоты, который проводят при 127°С, не коррелируют с фактически наблюдаемой коррозией в конкретном оборудовании (трубка отгонного устройства) в установке по производству карбамида. В частности, значения скорости коррозии являются специфическими для окружающей среды. Кроме того, кривые катодной поляризации кислых растворов с окислителями отличаются от кривых катодной поляризации стальных сплавов в карбаматных растворах.These ferritic steels are described in US Pat. No. 3,807,991. Thus, the corrosion resistance results are based on measurements when exposed to ferrous sulfate - 50% sulfuric acid in accordance with ASTM A262-70. However, as described in US 2018/195158A1, paragraph [0027], the results of corrosion resistance tests, such as the Streicher test with a ferrous sulfate-sulfuric acid test solution, which is carried out at 127°C, do not correlate with actual observed corrosion in specific equipment (stripping tube) in a urea production plant. In particular, corrosion rate values are specific to the environment. In addition, the cathodic polarization curves of acidic solutions with oxidizing agents differ from the cathodic polarization curves of steel alloys in carbamate solutions.
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что упомянутые типы ферритных стальных сплавов обладают превосходной коррозионной стойкостью в автоклаве высокого давления с карбаматом аммония, тем самым имитируя условия процесса без добавления пассивирующего воздуха. Результаты приведены ниже в примере 1 и демонстрируют особенно низкую скорость пассивной коррозии.The present inventors have discovered that the above types of ferritic steel alloys have excellent corrosion resistance in a high pressure ammonium carbamate autoclave, thereby simulating process conditions without the addition of passivating air. The results are shown below in Example 1 and demonstrate a particularly low rate of passive corrosion.
Таким образом, в настоящем изобретении предложены эти ферритные стали для применения в секции синтеза высокого давления установки по производству карбамида и, в частности, для трубок отгонного устройства.Thus, the present invention provides these ferritic steels for use in the high pressure synthesis section of a urea plant and in particular for stripper tubes.
Изобретение относится в первом аспекте к способу производства карбамида, в котором поток карбаматсодержащей жидкости приводят в контакт с частью оборудования, изготовленной из ферритного стального сплава, который оптимально содержит в мас.%:The invention relates in a first aspect to a method for the production of urea, in which a stream of urea-containing liquid is brought into contact with a piece of equipment made of a ferritic steel alloy, which optimally contains, in wt.%:
С - не более 0,005; оптимально - не более 0,0030;C - no more than 0.005; optimal - no more than 0.0030;
Si - от 0,1 до 0,4; оптимально - от 0,1 до 0,3;Si - from 0.1 to 0.4; optimal - from 0.1 to 0.3;
Mn - не более 0,4; оптимально - не более 0,2;Mn - no more than 0.4; optimal - no more than 0.2;
Р - не более 0,020;P - no more than 0.020;
S - не более 0,020;S - no more than 0.020;
Cu - не более 0,25;Cu - no more than 0.25;
Ni - не более 0,50; оптимально - не более 0,20;Ni - no more than 0.50; optimal - no more than 0.20;
Cr - от 20,0 до 35,0; оптимально - от 25,0 до 27,5;Cr - from 20.0 to 35.0; optimal - from 25.0 to 27.5;
Мо - от 0,75 до 1,50;Mo - from 0.75 to 1.50;
N - от 0,0050 до 0,0125;N - from 0.0050 to 0.0125;
Nb - от 0,060 до 0,375;Nb - from 0.060 to 0.375;
остальное: Fe и неизбежные примеси. При этом количество Nb в мас.% должно соответствовать следующему уравнению: 12-(N в мас.%) <Nb <30-(N в мас.%).the rest: Fe and inevitable impurities. In this case, the amount of Nb in wt.% must correspond to the following equation: 12-(N in wt.%) <Nb <30-(N in wt.%).
Таким образом, количество Nb от 12 до 30 раз больше количества азота.Thus, the amount of Nb is 12 to 30 times greater than the amount of nitrogen.
Оптимальные диапазоны для С, Si, Mn, Ni и Cr могут быть использованы независимо и в комбинации друг с другом. Оптимальное количество Nb должно соответствовать уравнению: 15-(N в мас.%) <Nb <25-(N в мас.%). В предпочтительном варианте осуществления С, Si, Mn, Ni и Cr имеют все упомянутые оптимальные диапазоны, более оптимальное количество Nb соответствует уравнению: 15-(мас.%) N<Nb<25(мас.% N). Низкие уровни С и N могут быть достигнуты, например, с помощью вакуумного рафинирования. Низкий уровень С может быть получен, например, с помощью декарбонизации аргона. Кроме того, например, можно использовать рафинирование электронов расплава в вакууме. Содержание N желательно удерживать на минимальном уровне. Например, используют уровень N 50 ч./млн (по массе). В некоторых вариантах осуществления N может быть ниже, а в некоторых вариантах осуществления стальной сплав содержит N не более 125 ч./млн по массе. Без ограничений, накладываемых какой-либо теорией, присутствие Nb может способствовать предотвращению осаждения С или N в виде нитридов Cr или карбидов Cr. Таким образом, предотвращается образование зон с низким содержанием Cr для пассивирования на границах зерна, и предотвращается межгранулярная коррозия. Это способствует чрезвычайно низким уровням пассивных скоростей коррозии при контакте с растворами карбамата аммония.The optimum ranges for C, Si, Mn, Ni and Cr can be used independently and in combination with each other. The optimal amount of Nb should correspond to the equation: 15-(N in wt.%) <Nb <25-(N in wt.%). In a preferred embodiment, C, Si, Mn, Ni and Cr have all of the above mentioned optimal ranges, the more optimal amount of Nb following the equation: 15-(wt%) N<Nb<25(wt% N). Low C and N levels can be achieved, for example, by vacuum refining. Low C levels can be obtained, for example, by decarbonization of argon. In addition, for example, electron refining of the melt in a vacuum can be used. It is advisable to keep the N content at a minimum level. For example, a N level of 50 ppm (by weight) is used. In some embodiments, the N may be lower, and in some embodiments, the steel alloy contains no more than 125 ppm N by weight. Without being limited by any theory, the presence of Nb may help prevent the precipitation of C or N as Cr nitrides or Cr carbides. This prevents the formation of low Cr passivation zones at grain boundaries and prevents intergranular corrosion. This contributes to extremely low levels of passive corrosion rates upon contact with ammonium carbamate solutions.
Если используется термин не более, специалисту в данной области известно, что нижний предел диапазона составляет 0 мас.%, если специально не указано другое число. Следовательно, для С, Mn, Cu, Р, S и Ni нижний предел составляет 0 мас.%, поскольку они являются необязательными компонентами. Эти элементы могут присутствовать ферритном стальном сплаве в специально добавленном виде или в виде загрязнений с контролируемым максимальным уровнем, как указано.If the term no more than is used, one skilled in the art will recognize that the lower limit of the range is 0 wt.% unless a different number is specifically stated. Therefore, for C, Mn, Cu, P, S and Ni, the lower limit is 0 wt.%, since they are optional components. These elements may be present in the ferritic steel alloy in a specially added form or as contaminants at controlled maximum levels as specified.
Ферритные стали, имеющие указанный состав, описаны как таковые в патенте US 3807991.Ferritic steels having this composition are described as such in US Pat. No. 3,807,991.
- 4 045846- 4 045846
В ферритных сталях в соответствии с настоящим изобретением Cr используют в диапазоне от 20,0 до 35,0 мас.%, предпочтительно от 25,0 до 27,5 мас.%, для обеспечения коррозионной устойчивости. Cr может действовать как ферритообразующий элемент в стали.In the ferritic steels of the present invention, Cr is used in the range of 20.0 to 35.0 wt%, preferably 25.0 to 27.5 wt%, to provide corrosion resistance. Cr can act as a ferrite-forming element in steel.
Мо используют при 0,75-1,50 мас.%, предпочтительно 0,75-1,50 мас.%, для обеспечения дополнительной улучшенной устойчивости к коррозии. Мо также представляет собой ферритный стабилизирующий элемент.Mo is used at 0.75-1.50 wt%, preferably 0.75-1.50 wt%, to provide further improved corrosion resistance. Mo is also a ferritic stabilizing element.
Si можно использовать в качестве добавки для дезоксидации во время изготовления. Si также представляет собой ферритный стабилизирующий элемент.Si can be used as a deoxidation additive during manufacturing. Si is also a ferritic stabilizing element.
Mn представляет собой необязательный элемент в количестве не более 0,4 мас.%, предпочтительно не более 0,2 мас.%.Mn is an optional element in an amount of not more than 0.4 wt.%, preferably not more than 0.2 wt.%.
Сера (S) может влиять на коррозионную стойкость. Таким образом, максимальное содержание S должно быть ограничено 0,020 мас.%, например не более 0,010 мас.%.Sulfur (S) can affect corrosion resistance. Thus, the maximum S content should be limited to 0.020 wt.%, for example not more than 0.010 wt.%.
Фосфор (Р) представляет собой обычную примесь. Если приблизительное количестве превышает 0,020 мас.%, это может привести к нежелательным воздействиям, например на механические свойства. Максимальное содержание Р в сплаве должно быть ограничено 0,020 мас.%, например не более 0,010 мас.%.Phosphorus (P) is a common impurity. If the approximate amount exceeds 0.020 wt.%, it may lead to undesirable effects, for example on mechanical properties. The maximum P content in the alloy should be limited to 0.020 wt.%, for example not more than 0.010 wt.%.
Содержание Cu должно оставаться низким. Следовательно, максимальное содержание Cu составляет 0,25 мас.%.Cu content should remain low. Therefore, the maximum Cu content is 0.25 wt%.
Стальной сплав представляет собой ферритный стальной сплав, и, следовательно, максимальное содержание Ni составляет 0,50 мас.%, оптимально не более 0,20 мас.%. Ni считают элементом, формирующим аустенит.The steel alloy is a ferritic steel alloy, and therefore the maximum Ni content is 0.50 wt%, optimally not more than 0.20 wt%. Ni is considered an austenite-forming element.
Остаток в ферритной стали представляет собой Fe не более 0,50 мас.% от общего количества добавленных технологических элементов и (неизбежные) примеси. Примеры неизбежных примесей представляют собой элементы и соединения, которые не были добавлены специально, но не могут быть полностью исключены, поскольку они обычно встречаются в качестве примесей, например, материалы, используемые для изготовления ферритной стали. Например, металлический лом можно использовать в качестве источника Fe в стали. Дополнительные технологические элементы в объеме не более 0,50 мас.% от общего количества представляют собой элементы металлов, которые добавляют для обработки.The residue in ferritic steel is Fe not more than 0.50 wt.% of the total amount of added process elements and (inevitable) impurities. Examples of unavoidable impurities are elements and compounds that were not specifically added but cannot be completely eliminated because they are commonly found as impurities, such as materials used to make ferritic steel. For example, scrap metal can be used as a source of Fe in steel. Additional technological elements in a volume of not more than 0.50 wt.% of the total amount are metal elements that are added for processing.
Предпочтения для композиции ферритной стали, как описано выше, применимы к ферритным сталям всех аспектов настоящего изобретения.The preferences for ferritic steel composition as described above apply to ferritic steels of all aspects of the present invention.
Неожиданно было обнаружено, что ферритный стальной сплав с упомянутой композицией демонстрирует высокий уровень коррозионной стойкости к карбамату аммония, поскольку обычно ферритные стали считаются непригодными для подобных процессов. Без ограничений, накладываемых какой-либо теорией, авторы изобретения полагают, что очень низкие уровни С и Ni в комбинации с очень низким уровнем N, сбалансированными путем добавления Nb и Мо, совместно предотвращают образование аустенитных нитридов и хрома и карбидов хрома. Известно, что в ферритной/аустенитной дуплексной стали никель играет важную роль в обеспечении коррозионной стойкости в средах карбамата аммония.Surprisingly, it has been found that the ferritic steel alloy with the said composition exhibits a high level of corrosion resistance to ammonium carbamate, since ferritic steels are generally considered unsuitable for such processes. Without being bound by any theory, the inventors believe that very low levels of C and Ni in combination with very low levels of N, balanced by the addition of Nb and Mo, work together to prevent the formation of austenitic nitrides and chromium and chromium carbides. In ferritic/austenitic duplex steel, nickel is known to play an important role in providing corrosion resistance in ammonium carbamate environments.
В настоящем изобретении термин ферритный стальной сплав используется как отличный от ферритно-аустенитного дуплексного сплава, в котором образующий элемент имеет чисто ферритную микроструктуру, тогда как дуплексные нержавеющие стали не имеют ее.In the present invention, the term ferritic steel alloy is used as distinct from ferritic-austenitic duplex alloy, in which the constituent element has a purely ferritic microstructure, whereas duplex stainless steels do not.
Изобретение также относится к способу получения карбамида в установке по производству карбамида, а также к самой установке по производству карбамида. Установка по производству карбамида содержит секцию синтеза высокого давления. Процесс включает в себя взаимодействие потоков NH3 и CO2 в условиях формирования карбамида в реакторе с образованием раствора для синтеза карбамида, содержащего карбамид, воду, карбамат и аммиак. Дополнительно способ включает в себя приведение в контакт потока карбаматсодержащей жидкости с частью оборудования указанной секции синтеза высокого давления, изготовленной из ферритного стального сплава. В некоторых вариантах осуществления указанное приведение в контакт и указанное взаимодействие являются одним и тем же этапом, и реактор содержит указанное оборудование.The invention also relates to a method for producing urea in a urea production plant, as well as to the urea production plant itself. The urea production plant contains a high-pressure synthesis section. The process involves the interaction of NH3 and CO2 streams under urea forming conditions in a reactor to form a urea synthesis solution containing urea, water, urea and ammonia. Additionally, the method includes contacting a stream of carbamate-containing liquid with a piece of equipment of said high-pressure synthesis section made of a ferritic steel alloy. In some embodiments, said contacting and said interaction are the same step, and the reactor contains said equipment.
Следовательно, процесс производства карбамида включает в себя взаимодействие потоков NH3 и СО2 в условиях формирования карбамида в реакторе с образованием раствора для синтеза карбамида, а также приведение в контакт потока карбаматсодержащей жидкости с частью оборудования, причем упомянутое оборудование включают в указанную секцию синтеза высокого давления, а упомянутую часть оборудования выполняют из ферритного стального сплава, предпочтительно ферритного стального сплава с указанной композицией, более предпочтительно с композициями сплава 1-3, которые описаны в настоящем документе. Сама по себе часть оборудования имеет чисто ферритную микроструктуру. Карбаматный компонент указанного потока жидкости происходит в результате указанной реакции образования карбамида в упомянутом реакторе.Therefore, the urea production process involves reacting NH3 and CO 2 streams under urea formation conditions in a reactor to form a solution for urea synthesis, as well as contacting the urea-containing liquid stream with a piece of equipment, said equipment being included in said high-pressure synthesis section, and said piece of equipment is made of a ferritic steel alloy, preferably a ferritic steel alloy with the specified composition, more preferably with the alloy compositions 1-3, which are described herein. The piece of equipment itself has a purely ferritic microstructure. The urea component of said liquid stream results from said urea formation reaction in said reactor.
Карбаматсодержащий поток жидкости представляет собой, например, раствор синтеза карбамида, который также содержит карбамат или рециркуляционный поток карбамата. Карбаматсодержащий поток жидкости содержит, например, от 15 мас.% до 95 мас.% карбамата, например от 45 мас.% до 95 мас.% карбамата, и может, например, дополнительно содержать 10 мас.% или более, и/или менее 50 мас.% кар- 5 045846 бамида, и, например, воду в количестве более 1 мас.% и/или менее 20 мас.%. Карбаматсодержащий поток жидкости может иметь температуру 180°С, в том числе выше 200°С. Карбаматсодержащий поток жидкости представляет собой, например, раствор карбамата, где вода является растворителем.The carbamate-containing liquid stream is, for example, a urea synthesis solution that also contains carbamate or a carbamate recycle stream. The carbamate-containing liquid stream contains, for example, from 15 wt.% to 95 wt.% carbamate, for example from 45 wt.% to 95 wt.% carbamate, and may, for example, additionally contain 10 wt.% or more and/or less 50 wt.% urea, and, for example, water in an amount of more than 1 wt.% and/or less than 20 wt.%. The carbamate-containing liquid stream can have a temperature of 180°C, including above 200°C. The carbamate-containing liquid stream is, for example, a carbamate solution where water is the solvent.
Процесс может включать в себя разложение карбамата из раствора карбамида с получением потока газа, содержащего NH3 и CO2 и конденсацию указанного газового потока с получением потока жидкости из карбамата и, как правило, воды, которая возвращается в секцию синтеза карбамида. Разложение, например, осуществляют при среднем давлении и/или низком давлении, и, например, также в отгонном устройстве высокого давления, которое является частью секции синтеза.The process may include decomposing carbamate from a urea solution to produce a gas stream containing NH 3 and CO 2 and condensing said gas stream to produce a liquid stream of carbamate and typically water, which is returned to the urea synthesis section. The decomposition is carried out, for example, at medium pressure and/or low pressure, and, for example, also in a high-pressure stripper, which is part of the synthesis section.
В предпочтительном варианте осуществления секция синтеза высокого давления содержит отгонное устройство, и способ включает в себя этап стриппинга раствора синтеза карбамида в указанном отгонном устройстве. Предпочтительно, независимо от конструкции отгонного устройства стадия стриппинга включает в себя воздействие на раствор синтеза карбамида высокого давления для нагревания и одновременного приведения раствора в контакт с встречным потоком газа, причем поток газа имеет более низкое парциальное давление паров для NH3 и/или для CO2. Поток газа представляет собой, например, поток NH3, поток CO2 или полученное ниже по потоку испарение раствора карбамида. Стадия стриппинга включает в себя стимулирование разложения карбамата аммония в жидкой фазе на NH3 и CO2 и переход NH3 и CO2 из жидкого состояния в газообразное. Раствор обычно подают на поверхность стенки во время стриппинга (причем стенка используется для теплопередачи, и это может быть стенка трубки). Предпочтительно по меньшей мере эту стенку изготавливают из ферритной стали, как описано. Предпочтительно раствор подается в виде стекающей пленки во время стриппинга, более предпочтительно в трубке отгонного устройства. В принципе можно использовать любой тип нагрева, например с нагревательной средой в виде пара.In a preferred embodiment, the high pressure synthesis section contains a stripper, and the method includes the step of stripping the urea synthesis solution in said stripper. Preferably, regardless of stripper design, the stripping step involves subjecting the urea synthesis solution to high pressure to heat and simultaneously contact the solution with an oncoming gas stream, the gas stream having a lower partial vapor pressure for NH 3 and/or CO 2 . The gas stream is, for example, an NH 3 stream, a CO2 stream or the resulting evaporation of a urea solution downstream. The stripping stage involves stimulating the decomposition of ammonium carbamate in the liquid phase into NH 3 and CO2 and the transition of NH 3 and CO2 from a liquid to a gaseous state. The solution is usually applied to the surface of the wall during stripping (the wall being used for heat transfer, and this may be the wall of the tube). Preferably, at least this wall is made of ferritic steel as described. Preferably, the solution is supplied as a dripping film during stripping, more preferably in a stripper tube. In principle, any type of heating can be used, for example with a heating medium in the form of steam.
Предпочтительно отгонное устройство представляет собой кожухотрубный теплообменник, содержащий трубки. Предпочтительно трубки отгонного устройства частично изготавливают из упомянутого ферритного стального сплава. Более предпочтительно по меньшей мере часть трубок, образующую их внутреннюю поверхность, изготавливают из упомянутого ферритного стального сплава. Предпочтительно процесс включает в себя прохождение карбамидного раствора, содержащего карбамат, через трубки отгонного устройства и контакт с частями отгонного устройства из упомянутого ферритного стального сплава, и предпочтительно нагрев трубок, например, путем подачи нагревательной среды в виде пара. В некоторых вариантах осуществления трубки полностью изготавливают из ферритных стальных сплавов. В некоторых вариантах осуществления части, составляющие внутреннюю поверхность, которые находятся в контакте с карбаматом, изготавливают из упомянутой ферритной стали.Preferably, the stripping device is a shell-and-tube heat exchanger containing tubes. Preferably, the tubes of the stripping device are partially made from said ferritic steel alloy. More preferably, at least a portion of the tubes forming their inner surface is made of said ferritic steel alloy. Preferably the process involves passing a urea solution containing urea through stripper tubes and contacting stripper parts of said ferritic steel alloy, and preferably heating the tubes, for example by supplying a heating medium in the form of steam. In some embodiments, the tubes are made entirely of ferritic steel alloys. In some embodiments, the parts constituting the inner surface that are in contact with the carbamate are made from said ferritic steel.
Предпочтительно процесс включает в себя применение отгонного устройства в виде кожухотрубного теплообменника со свободно стекающей пленкой и предполагает поддержание стекающей пленки карбамидного раствора (также содержащего карбамат) в трубках. Предпочтительно процесс включает в себя подачу газа в нижнюю часть трубок. Предпочтительно в качестве газа отдувки используют поток CO2. Предпочтительно в отгонное устройство для производства карбамида в виде газа отдувки подается по меньшей мере 50 мас.%, или по меньшей мере 75 мас.%, или даже по меньшей мере 90 мас.% CO2. Альтернативно в виде газа отдувки можно использовать NH3. В некоторых вариантах осуществления также можно использовать автоматический стриппинг, хорошо известный в данной области техники. В случае автоматического стриппинга в качестве газа отдувки используют молярное соотношение NH3 к CO2 (соотношение N/C, основанное на теоретической начальной смеси), которое составляет по меньшей мере 3,2, обычно 3,2-3,4, а избыток NH3 используют в качестве газа отдувки путем нагревания раствора синтеза. При автоматическом стриппинге и стриппинге аммиака обычно используют более высокие температуры, чем для стриппинга CO2, что делает коррозионный эффект еще более выраженным. Следовательно, для автоматического стриппинга и стриппинга аммиака настоящее изобретение является особенно предпочтительным.Preferably, the process involves the use of a stripping device in the form of a free-draining film shell-and-tube heat exchanger and involves maintaining a flowing film of urea solution (also containing urea) in the tubes. Preferably the process involves introducing gas into the bottom of the tubes. Preferably, a CO2 stream is used as stripping gas. Preferably, at least 50 wt%, or at least 75 wt%, or even at least 90 wt% CO2 is supplied to the urea stripper as stripping gas. Alternatively, NH 3 can be used as stripping gas. In some embodiments, automatic stripping, well known in the art, can also be used. In the case of automatic stripping, the stripping gas used is a molar ratio of NH 3 to CO 2 (N/C ratio based on the theoretical starting mixture) that is at least 3.2, usually 3.2-3.4, and excess NH 3 is used as stripping gas by heating the synthesis solution. Automatic and ammonia stripping typically use higher temperatures than CO2 stripping, making the corrosive effect even more pronounced. Therefore, for automatic stripping and ammonia stripping, the present invention is particularly advantageous.
Процесс стриппинга, как правило, включает в себя взаимодействие встречных потоков газа и карбамидного раствора, содержащего карбамат, в трубках отгонного устройства, в частности, со стекающей пленкой карбамидного раствора и восходящим потоком газа. Отгонное устройство обычно представляет собой кожухотрубный теплообменник и предпочтительно имеет впускное отверстие для раствора, выпускное отверстие для газа в верхней части и выпускное отверстие для обедненного раствора в нижней части, а в случае стриппинга CO2 и отгонки аммиака - впускное отверстие для газа отдувки в нижней части (эти впускные отверстия и выпускные отверстия находятся на стороне трубок). Предпочтительно на стороне кожуха пар подают через впускное отверстие, которое расположено выше выходного отверстия для конденсата, чтобы обеспечить поток пара с карбамидным раствором в трубках. На стадии стриппинга, которая включает нагревание, по меньшей мере часть карбамата в карбамидном растворе разлагается с получением CO2 и NH3 который отгоняется, смешанный газ из отгонного устройства подают в конденсатор карбамата высокого давления (ВД), в котором он конденсируется до карбамата. Карбамат из конденсатора карбамата ВД возвращают в реактор. В качестве альтернативы конденсатор и реактор объединяют в один сосуд, например в бассейновый реактор. Некоторое количество карбамида уже может быть образовано в конденсаторе карбамата ВД. Конденсатор карбамата ВД представляет собой, например, кожу- 6 045846 хотрубный теплообменник, например горизонтальный конденсатор, и может быть настроен на прием охлаждающей текучей среды в трубках с конденсацией газа на стороне кожуха.The stripping process, as a rule, involves the interaction of counter flows of gas and a urea solution containing carbamate in the tubes of a stripping device, in particular, with a flowing film of urea solution and an ascending gas flow. The stripper is typically a shell-and-tube heat exchanger and preferably has a solution inlet, a gas outlet at the top and a lean solution outlet at the bottom, and in the case of CO 2 stripping and ammonia stripping, a stripping gas inlet at the bottom (these inlets and outlets are on the side of the tubes). Preferably, on the shell side, steam is supplied through an inlet which is located above the condensate outlet to provide steam flow with the urea solution in the tubes. In the stripping step, which involves heating, at least a portion of the carbamate in the urea solution is decomposed to produce CO2 and NH3 which is stripped off and the mixed gas from the stripper is fed to a high pressure (HP) carbamate condenser where it is condensed to carbamate. The carbamate from the HP carbamate condenser is returned to the reactor. Alternatively, the condenser and reactor are combined into a single vessel, such as a pool reactor. Some urea may already be formed in the HP carbamate condenser. The HP carbamate condenser is, for example, a shell-and-tube heat exchanger, such as a horizontal condenser, and can be configured to receive cooling fluid in tubes with gas condensing on the shell side.
Разложение карбамата представляет собой эндотермическую реакцию, и, следовательно, стриппинг происходит с нагреванием карбамидного раствора. В предпочтительном варианте осуществления температура по меньшей мере в части трубки отгонного устройства составляет выше 200°С или даже не менее 205°С, и, в частности, в этой части можно использовать указанный ферритный стальной сплав. Упомянутые температуры представляют собой, например, температуру стенок на внутренней поверхности трубок. В принципе можно использовать любой вид нагрева.The decomposition of carbamate is an endothermic reaction, and therefore stripping occurs with heating of the urea solution. In a preferred embodiment, the temperature in at least part of the stripper tube is above 200° C. or even at least 205° C., and in particular, said ferritic steel alloy can be used in this part. The temperatures mentioned are, for example, the wall temperature on the inner surface of the tubes. In principle, any type of heating can be used.
В одном варианте осуществления за основу берут автоматический стриппинг и проводят его при температуре нижней части отгонного устройства по меньшей мере 200°С, предпочтительно в диапазоне 200-210°С. Такие температуры типичны для автоматического стриппинга. Согласно традиционной точке зрения при таких высоких температурах нержавеющая сталь не подходит в качестве материала для отгонного устройства из-за коррозии; вместо этого используют титан и другие материалы (Ullmann's Encyclopedia, Ucrea, 2010 г.). Неожиданно было обнаружено, что ферритные стальные сплавы, как указано, можно использовать для трубок отгонных устройств, работающих при таких температурах, и например, в соответствии с принципом автоматического стриппинга.In one embodiment, automatic stripping is used as a basis and is carried out at a temperature of the bottom of the stripping device of at least 200°C, preferably in the range of 200-210°C. These temperatures are typical for automatic stripping. According to the traditional point of view, at such high temperatures, stainless steel is not suitable as a stripper material due to corrosion; instead, titanium and other materials are used (Ullmann's Encyclopedia, Ucrea, 2010). Surprisingly, it has been found that ferritic steel alloys, as indicated, can be used for stripper tubes operating at such temperatures, and for example, in accordance with the principle of automatic stripping.
Без ограничений, накладываемых какой-либо теорией, часть оборудования, изготовленная из упомянутого ферритного стального сплава, работает с пассивирующим слоем оксида хрома. Без ограничений, накладываемых какой-либо теорией, пассивирующий слой может быть образован, например, во время производства или установки оборудования. Например, слой образуется самопроизвольно при контакте с воздухом и водяным паром.Without being limited by any theory, a piece of equipment made from said ferritic steel alloy operates with a chromium oxide passivation layer. Without being limited by any theory, the passivation layer may be formed, for example, during manufacture or installation of equipment. For example, a layer forms spontaneously upon contact with air and water vapor.
В предпочтительном варианте осуществления кислородная фракция, содержащаяся в потоке CO2, преимущественно используется для поддержания пассивирующего слоя в течение срока службы части оборудования даже в отсутствие пассивирующего воздуха в потоке CO2. Поток CO2, например, можно получить в процесса получения синтез-газа. В процессе получения синтез-газа может, например, образовываться H2, который при взаимодействии с N2 образует NH3 в установке по производству аммиака, причем полученный NH3 используют по меньшей мере частично в качестве сырья для синтеза карбамида. Процесс получения синтез-газа включает в себя, например, паровой риформинг метана с последующей реакцией сдвига фаз газ-вода или другой процесс, при котором углеводород превращается в реакционную смесь, содержащую CO2 и H2. В случае применения парового риформинга процесс состоит, например, из первичного риформинга с последующим вторичным риформингом. Вторичный риформинг включает в себя, например, автотермический риформинг с добавленным кислородом. Как правило, в реакционную смесь также входит некоторое количество О2. CO2 отделяют от реакционной смеси, например, с использованием поглощения в среде абсорбции и десорбции. Отделенный поток, например, поток десорбированного газа, может содержать О2 в дополнение к CO2. В предпочтительном варианте осуществления уровень O2 контролируемо поддерживают выше определенного минимального значения.In a preferred embodiment, the oxygen fraction contained in the CO 2 stream is advantageously used to maintain the passivation layer during the life of the piece of equipment, even in the absence of passivation air in the CO 2 stream. The CO2 stream, for example, can be obtained in the process of producing synthesis gas. The synthesis gas production process may, for example, produce H 2 which, when reacted with N 2 , forms NH 3 in an ammonia production plant, the resulting NH 3 being used at least in part as a feedstock for urea synthesis. The process for producing synthesis gas involves, for example, steam reforming of methane followed by a gas-water phase shift reaction or other process in which the hydrocarbon is converted into a reaction mixture containing CO2 and H2. In the case of steam reforming, the process consists, for example, of primary reforming followed by secondary reforming. Secondary reforming includes, for example, autothermal reforming with added oxygen. Typically, the reaction mixture also includes some O 2 . CO2 is separated from the reaction mixture, for example, using absorption and desorption media. The separated stream, for example a desorbed gas stream, may contain O 2 in addition to CO 2 . In a preferred embodiment, the O 2 level is controlled above a certain minimum value.
Например, концентрация кислорода в секции синтеза составляет менее 5 ч./млн, менее 3 ч./млн, менее 1 ч./млн, менее 0,50 ч./млн или менее 0,10 ч./млн по массе относительно общего количества технологических жидкостей в секции синтеза. Концентрация кислорода в секции синтеза составляет, например, выше 10 ч./млрд по массе относительно общего количества технологических жидкостей в секции синтеза.For example, the oxygen concentration in the synthesis section is less than 5 ppm, less than 3 ppm, less than 1 ppm, less than 0.50 ppm, or less than 0.10 ppm by weight relative to the total the amount of process fluids in the synthesis section. The oxygen concentration in the synthesis section is, for example, greater than 10 ppb by weight relative to the total amount of process fluids in the synthesis section.
Предпочтительно в секцию синтеза не добавляют пассивирующий воздух.Preferably, no passivating air is added to the synthesis section.
Соответственно, в предпочтительном варианте осуществления способ производства карбамида дополнительно включает в себя получение указанного потока CO2 путем отделения CO2 из первого потока газа, содержащего CO2 и O2, при этом количество кислорода, присутствующего в секции синтеза высокого давления установки по производству карбамида, составляет по меньшей мере 50 мол.% или по меньшей мере 90 мол.%, полученных из указанного первого потока газа. Первый поток газа представляет собой, например, реакционную смесь из процессов производства синтетического газа, содержащих, например, паровой риформинг метана, как обсуждалось ранее. Признак того, что кислород, присутствующий в секции синтеза ВД установки по производству карбамида, достигает по меньшей мере 50 мол.% или по меньшей мере 90 мол.% от первого потока газа, указывает на то, что в CO2 или в секцию синтеза ВД не добавляют большие количества кислорода или воздуха. Таким образом, преимущественно кислород, уже присутствующий при производстве CO2 выше по потоку, например, при производстве синтетического газа, используют для поддержания пассивированного состояния ферритной стали компонентов, в частности трубок отгонного устройства.Accordingly, in a preferred embodiment, the method for producing urea further includes producing said CO2 stream by separating CO2 from a first gas stream containing CO 2 and O 2 , wherein the amount of oxygen present in the high pressure synthesis section of the urea production plant is at least 50 mol.% or at least 90 mol.% obtained from said first gas stream. The first gas stream is, for example, a reaction mixture from syngas production processes containing, for example, steam reforming of methane, as discussed previously. An indication that the oxygen present in the HP synthesis section of a urea plant reaches at least 50 mol.% or at least 90 mol.% of the first gas stream indicates that there is no CO2 or HP synthesis section. large amounts of oxygen or air are added. Thus, advantageously, the oxygen already present in upstream CO2 production, for example in syngas production, is used to maintain the passivation state of the ferritic steel of the components, in particular the stripper tubes.
Карбамидный раствор после стриппинга, например, подают в секцию регенерации под средним или низким давлением, где дополнительный карбамат разлагается, и аммиак удаляют в устройство для разложения и получения очищенного карбамидного раствора и газового потока, который образуется в конденсаторе с получением карбаматного раствора. Карбаматный раствор закачивают обратно в секцию синтеза высокого давления. Очищенный карбамидный раствор, например, подают в секцию испарения, содержащую вакуумные испарители, для удаления воды с получением расплава карбамида. Водный пар из испарителей обычно конденсируется, и конденсат, как правило, подают в секцию очистки сточныхThe stripping urea solution, for example, is fed to a medium or low pressure recovery section where the additional urea is decomposed and ammonia is removed to a decomposition apparatus to produce a purified urea solution and a gas stream that is formed in a condenser to produce the urea solution. The carbamate solution is pumped back into the high pressure synthesis section. The purified urea solution is, for example, supplied to an evaporation section containing vacuum evaporators to remove water to produce a urea melt. The water vapor from the evaporators is usually condensed and the condensate is usually fed to the wastewater treatment section.
- 7 045846 вод, содержащую блок гидролиза карбамида и десорбер, для получения очищенной отработанной воды и потока, содержащего CO2 и NH3, который может быть возвращен в секцию синтеза карбамида. Расплав карбамида из секции испарения, например, подают в доводочную секцию, где он затвердевает до твердого карбамидного продукта, например, с грануляцией или приллированием. Очищенный карбамидный раствор также можно использовать, например после соответствующего разбавления, для приготовления DEF (жидкости для очистки отработавших газов), например, в соответствии со стандартом ISOI 222414:2009, который устанавливает уровни чистоты и, в частности, определяет максимальное содержание металла. Содержание металла в DEF должно быть очень низким. Низкое содержание металла также желательно для других типов жидких и твердых карбамидных продуктов. Для достижения низкого содержания металла важен низкий уровень коррозии, поскольку коррозия может вносить металлические ионы в технологические потоки.- 7 045846 water containing a urea hydrolysis unit and stripper to produce purified waste water and a stream containing CO2 and NH3, which can be returned to the urea synthesis section. The urea melt from the evaporation section, for example, is fed to the finishing section, where it solidifies into a solid urea product, for example, by granulation or prilling. The purified urea solution can also be used, for example after appropriate dilution, for the preparation of DEF (exhaust fluid), for example in accordance with the ISOI 222414:2009 standard, which sets purity levels and, in particular, defines the maximum metal content. The metal content of DEF must be very low. Low metal content is also desirable for other types of liquid and solid urea products. To achieve low metal content, low levels of corrosion are important because corrosion can introduce metal ions into process streams.
Кроме того, изобретение относится к отгонному устройству высокого давления.In addition, the invention relates to a high-pressure stripping device.
На фиг. 1 схематично показан пример такого отгонного устройства высокого давления, не имеющий ограничительного характера. Отгонное устройство (1) представляет собой отгонное устройство для установки по производству карбамида и состоит из кожухотрубного теплообменника с трубками (2), кожухом (3), верхней трубной решеткой (4) и нижней трубной решеткой (5). Трубки расположены в трубном пучке. На практике трубный пучок может содержать, например, более 1000 или более 2000 трубок, например от 3000 до 5000 трубок и даже больше. Отгонное устройство предназначено для использования в качестве вертикального кожухотрубного теплообменника со свободно стекающей пленкой и оснащено впускным отверстием для приема карбамидного раствора, содержащего карбамат (U1), так что в процессе эксплуатации этот раствор поступает в трубки в их верхней части. Кроме того, отгонное устройство содержит впускное отверстие для приема пара (S1) в пространстве кожуха (6) между оболочкой (3) и трубками (2) и двумя трубными решетками. Трубки содержат по меньшей мере часть, которая изготовлена из упомянутой ферритной стали и находится в контакте с указанным карбамидным раствором (U1), также содержащим карбамат. Таким образом, по меньшей мере часть поверхности внутренней трубки (предпочтительно вся поверхность) выполняют из указанной ферритной стали, элементный состав которой соответствует описанным предпочтительным композициям сплава 1-3.In fig. 1 schematically shows a non-limiting example of such a high-pressure stripper. The stripper (1) is a stripper for a urea production plant and consists of a shell-and-tube heat exchanger with tubes (2), a shell (3), an upper tube sheet (4) and a lower tube sheet (5). The tubes are located in a tube bundle. In practice, a tube bundle may contain, for example, more than 1000 or more than 2000 tubes, for example 3000 to 5000 tubes or even more. The stripper is designed to be used as a vertical shell-and-tube heat exchanger with free-flowing film and is equipped with an inlet to receive a urea solution containing carbamate (U1), so that during operation this solution enters the tubes at their top. In addition, the stripping device contains an inlet for receiving steam (S1) in the space of the casing (6) between the shell (3) and the tubes (2) and two tube sheets. The tubes contain at least a portion which is made of said ferritic steel and is in contact with said urea solution (U1), also containing urea. Thus, at least part of the surface of the inner tube (preferably the entire surface) is made of said ferritic steel, the elemental composition of which corresponds to the described preferred alloy compositions 1-3.
Следовательно, отгонное устройство имеет впускное отверстие для карбамидного раствора (U1) и выпускное отверстие для карбамидного раствора после стриппинга (U2), оба в сообщении по жидкой среде с трубками; а также впускное отверстие для пара (S1A) и выпускное отверстие для конденсата и, возможно, некоторого количества пара (S1B), оба в сообщении по текучей среде с пространством кожуха (6). Выпускное отверстие (S2) расположено ниже впускного (S1) и выше и вблизи нижней трубной решетки (5). В случае отгонного устройства с применением CO2 оно содержит впускное отверстие (7) для подачи CO2, используемого в качестве газа отдувки в нижней части трубок. Кроме того, в верхней части отгонное устройство содержит выпускное отверстие (8) для смешанного газа.Therefore, the stripper has an inlet for the urea solution (U1) and an outlet for the urea solution after stripping (U2), both in fluid communication with the tubes; as well as a steam inlet (S1A) and an outlet for condensate and possibly some steam (S1B), both in fluid communication with the housing space (6). The outlet (S2) is located below the inlet (S1) and above and close to the lower tube sheet (5). In the case of a CO2 stripper, it contains an inlet (7) for supplying CO2 used as stripping gas at the bottom of the tubes. In addition, in the upper part of the stripping device there is an outlet (8) for mixed gas.
Трубки представляют собой теплообменные трубки для непрямого теплообмена между паром и карбамидным раствором. Кроме того, в трубках происходит обратный контакт между газом отдувки и карбамидным раствором.The tubes are heat exchange tubes for indirect heat exchange between steam and urea solution. In addition, in the tubes there is reverse contact between the stripping gas and the urea solution.
Верхняя трубная решетка (4) предпочтительно содержит внутреннюю часть под давлением, изготовленную из углеродистой стали со слоем стали, устойчивой к коррозии.The upper tube sheet (4) preferably includes a pressurized interior made of carbon steel with a layer of corrosion resistant steel.
Этот слой наносят на сторону верхней трубной решетки. Указанный слой, например, изготавливают из дуплексной нержавеющей стали.This layer is applied to the side of the upper tube sheet. Said layer is, for example, made of duplex stainless steel.
Нижняя трубная решетка (5) предпочтительно содержит внутреннюю часть под давлением, изготовленную из углеродистой стали со слоем стали, устойчивой к коррозии. Этот слой наносят на сторону нижней трубной решетки. Указанный слой, например, изготавливают из дуплексной нержавеющей стали.The lower tube sheet (5) preferably includes a pressurized interior made of carbon steel with a layer of corrosion resistant steel. This layer is applied to the bottom tube sheet side. Said layer is, for example, made of duplex stainless steel.
Изобретение также относится к установке по производству карбамида с секцией высокого давления, содержащей часть оборудования из указанной ферритной стали. Установка карбамида содержит, например, отгонное устройство, как описано. Отгонное устройство содержит трубки, части которых изготовлены из упомянутой ферритной стали.The invention also relates to a plant for the production of urea with a high-pressure section containing a part of the equipment made of said ferritic steel. The urea plant contains, for example, a stripping device, as described. The stripping device contains tubes, parts of which are made of the aforementioned ferritic steel.
Например, изобретение относится к установке по производству карбамида с секцией высокого давления, содержащей реактор, отгонное устройство (предпочтительно соответствующее описанию), конденсатор карбамата ВД и необязательно скруббер, причем реактор имеет выход для жидкости, соединенный с впускным отверстием отгонного устройства, а само отгонное устройство имеет выпускное отверстие для жидкости и выпускное отверстие для газа, при этом выпускное отверстие отгонного устройства для газа соединено с впускным отверстием конденсатора, а конденсатор имеет выход для жидкости, соединенный с впускным отверстием реактора, и при этом секция синтеза имеет впускное отверстие для потока CO2 и впускное отверстие для потока NH3, а также впускное отверстие для потока карбамата. Реактор имеет выпускное отверстие для газа, соединенное со входом скруббера. Опциональный скруббер имеет выпускное отверстие для жидкости, соединенное, например, с конденсатором. Реактор и конденсатор необязательно объединены в один сосуд. Конденсатор представляет собой, например, кожухотрубный теплообменник, например с трубным пучком U-образной формы.For example, the invention relates to a urea production plant with a high pressure section containing a reactor, a stripper (preferably as described), a HP urea condenser and optionally a scrubber, the reactor having a liquid outlet connected to the stripper inlet, and the stripper itself has a liquid outlet and a gas outlet, wherein the gas stripper outlet is connected to the condenser inlet, and the condenser has a liquid outlet connected to the reactor inlet, and wherein the synthesis section has a CO2 flow inlet and an inlet for NH 3 flow; and also an inlet for carbamate flow. The reactor has a gas outlet connected to the scrubber inlet. The optional scrubber has a liquid outlet connected to, for example, a condenser. The reactor and condenser are not necessarily combined into one vessel. The condenser is, for example, a shell-and-tube heat exchanger, for example with a U-shaped tube bundle.
На фиг. 2 схематично показан пример такой установки, не имеющий ограничительного характера.In fig. 2 schematically shows an example of such an installation, which is not restrictive.
- 8 045846- 8 045846
Секция высокого давления содержит отгонное устройство, предпочтительно соответствующее описанию, конденсатор карбамата высокого давления (НРСС), реактор (R), впускное отверстие для подачи CO2 и впускное отверстие для подачи NH3. Реактор (R) имеет выпускное отверстие под раствор для синтеза карбамида (U1), также содержащий карбамат, которое соединено с впускным отверстием отгонного устройства (S), например, отгонного устройства с применением CO2, имеющего впускное отверстие для подачи CO2. Отгонное устройство имеет выход для смешанного газа (SG) и выход для карбамидного раствора (U2) после стриппинга. Газ (SG) подают в конденсатор карбамата высокого давления (НРСС), где он конденсируется до карбаматного раствора (С1), который подается в реактор (R). Конденсатор карбамата может, например, иметь вход для подачи NH3. Отгонное устройство представляет собой, например, кожухотрубный теплообменник с трубками, содержащими, например, описанную ферритную сталь и/или другие виды стали, который использует нагревательную среду в виде пара (S1). Например, в конденсаторе карбамата происходит подъем пара (S2). Установка по производству карбамида необязательно содержит секцию обработки среднего давления (МРР), в которую поступает карбамидный раствор (U2) после стриппинга, и которая содержит, например, устройство для осуществления разложения или испарительный сосуд для получения карбамидного раствора (U3) и газа, и конденсатор для указанного газа для получения карбаматного раствора (С2), который напрямую или опосредованно возвращается в секцию ВД. Кроме того, установка предпочтительно содержит секцию регенерации низкого давления (LPR) со входом для карбамидного раствора (U2) после стриппинга, необязательно после указанной обработки при среднем давлении и с устройством для осуществления разложения при нагревании (например, с паром (S3)) с образованием очищенного карбамидного раствора (U4), газа и конденсатора для указанного газа, чтобы получить карбаматный раствор (С3), который напрямую или опосредованно возвращается в секцию ВД. Установка необязательно дополнительно содержит секцию испарения, например, с вакуумным испарителем, с возможностью приема очищенного карбамидного раствора (U4) и испарения воды с получением плава карбамида (UM) и пара (V1), преимущественно водяного.The high pressure section contains a stripper, preferably as described, a high pressure carbamate condenser (HPCC), a reactor (R), a CO2 inlet and an NH3 inlet. The reactor (R) has an outlet for a urea synthesis solution (U1), also containing urea, which is connected to the inlet of a stripper (S), for example a CO2 stripper having a CO2 inlet. The stripper has an outlet for mixed gas (SG) and an outlet for urea solution (U2) after stripping. The gas (SG) is fed to a high pressure carbamate condenser (HPCC), where it is condensed to a carbamate solution (C1), which is fed to the reactor (R). The carbamate condenser may, for example, have an NH 3 supply input. The stripping device is, for example, a shell-and-tube heat exchanger with tubes containing, for example, the described ferritic steel and/or other types of steel, which uses a heating medium in the form of steam (S1). For example, in a carbamate condenser, steam rises (S2). The urea production plant optionally comprises a medium pressure processing (MPT) section into which the urea solution (U2) is supplied after stripping and which contains, for example, a decomposition device or flash vessel for producing the urea solution (U3) and gas, and a condenser for the specified gas to obtain a carbamate solution (C2), which is directly or indirectly returned to the HP section. In addition, the installation preferably comprises a low pressure regeneration (LPR) section with an inlet for the urea solution (U2) after stripping, optionally after said medium pressure treatment and with a device for effecting decomposition by heating (for example, with steam (S3)) to form purified urea solution (U4), gas and a condenser for said gas to obtain a urea solution (C3), which is directly or indirectly returned to the HP section. The installation optionally additionally contains an evaporation section, for example, with a vacuum evaporator, with the ability to receive purified urea solution (U4) and evaporate water to produce urea melt (UM) and steam (V1), predominantly water.
Отгонное устройство и установка по производству карбамида изобретения предпочтительно подходат для осуществления способа производства карбамида, описанного в настоящем документе. Производство карбамида описанным способом предпочтительно выполняют с использованием описанного отгонного устройства и предпочтительно выполняют в установке по производству карбамида, как описано в настоящем документе. Предпочтения для процесса производства карбамида в равной степени относятся к предпочтениям отгонного устройства и установки по производству карбамида. В частности, предпочтительные признаки для композиции ферритной стали в равной степени применимы для отгонного устройства и установки по производству карбамида.The stripper and urea production plant of the invention are preferably suitable for carrying out the urea production method described herein. The production of urea by the described method is preferably carried out using the described stripper and is preferably carried out in a urea production plant as described herein. The preferences for the urea production process apply equally to the preferences of the stripper and the urea production plant. In particular, the preferred features for a ferritic steel composition are equally applicable to a stripper and a urea production plant.
В еще одном варианте осуществления установка по производству карбамида изобретения и/или установка по производству карбамида, используемая в процессе, содержат секцию синтеза ВД, причем указанная секция синтеза ВД содержит, например, реактор, отгонное устройство и конденсатор карбамата ВД и опциональный скруббер, причем секция синтеза ВД содержит часть оборудования, изготовленную из упомянутого ферритного стального сплава. Часть оборудования предпочтительно представляет собой компонент или часть карбаматного конденсатора высокого давления, реактора или скруббера, и, например, является частью бассейнового конденсатора или бассейнового реактора. Предпочтительно часть оборудования представляет собой теплообменную трубку конденсатора, бассейнового конденсатора или бассейнового реактора, содержащегося в секции синтеза ВД.In yet another embodiment, the urea production plant of the invention and/or the urea production plant used in the process comprises a HP synthesis section, wherein said HP synthesis section comprises, for example, a reactor, a HP urea stripper and condenser, and an optional scrubber, wherein the section The VD synthesis contains a piece of equipment made from the aforementioned ferritic steel alloy. The piece of equipment is preferably a component or part of a high pressure carbamate condenser, reactor or scrubber, and is, for example, part of a pool condenser or pool reactor. Preferably, the piece of equipment is a heat exchange tube of a condenser, pool condenser or pool reactor contained in the HP synthesis section.
Часть оборудования, изготовленная из ферритного стального сплава, представляет собой, например, пробку, шток или съемное седло регулирующего клапана высокого давления, обратного клапана или его компонента высокого давления, предохранителя высокого давления или его компонента.A piece of equipment made from a ferritic steel alloy is, for example, a plug, stem or removable seat of a high pressure control valve, a check valve or a high pressure component thereof, a high pressure relief valve or a component thereof.
Части оборудования, изготовленные из ферритного стального сплава, представляют собой, например, блок клапана для клапана в секции синтеза ВД.Equipment parts made of ferritic steel alloy are, for example, the valve block for the valve in the HP synthesis section.
Часть оборудования, изготовленная из ферритного стального сплава, представляет собой, например, часть эжектора, такого как корпус эжектора, причем эжектор представляет собой эжектор высокого давления, содержащийся в секции синтеза ВД. Эжектор ВД, например, предусмотренный в линии подачи сырья NH3 или линии рециркуляции карбамата, представляет собой жидкостно-жидкостный эжектор.The piece of equipment made of a ferritic steel alloy is, for example, an ejector part such as an ejector body, the ejector being a high pressure ejector contained in the HP synthesis section. The HP ejector, for example, provided in the NH 3 feed line or carbamate recycle line, is a liquid-liquid ejector.
Часть оборудования, изготовленная из ферритного стального сплава, представляет собой, например, разделитель жидкости. Разделитель жидкости представляет собой уплотнительное кольцо (например, цилиндр) с просверленными отверстиями, причем уплотнительное кольцо выполнено с возможностью размещения на концах трубки отгонного устройства. Дополнительные предпочтительные элементы разделителя жидкости описаны ниже.A piece of equipment made from a ferritic steel alloy is, for example, a liquid separator. The liquid separator is an o-ring (eg, a cylinder) with drilled holes, the o-ring being configured to be placed at the ends of the stripper tube. Additional preferred liquid separator elements are described below.
Изобретение дополнительно относится к применению ферритной нержавеющей стали в карбаматной среде аммония, причем указанное применение включает воздействие на сталь текучей среды, содержащей карбамат аммония. Предпочтительные ферритные стали для процесса также являются оптимальными для применения.The invention further relates to the use of ferritic stainless steel in an ammonium carbamate environment, said use including exposing the steel to a fluid containing ammonium carbamate. The preferred ferritic steels for the process are also optimal for the application.
В настоящем документе термин карбамат относится к карбамату аммония.As used herein, the term carbamate refers to ammonium carbamate.
В контексте настоящего документа HP составляет по меньшей мере 100 бар абс., например, 110160 бар абс., МР составляет 20-60 бар абс., LP составляет 4-10 бар абс., атмосферное давление составля- 9 045846 ет 1-2 бар абс., например 1,0-1,8 бар абс., и давление ниже атмосферного (LLP) составляет менее 1,0 бар абс., например, 0,2-0,5 бар абс.; эти диапазоны давления предназначены для технологических решений и необязательно одинаковы для пара и нагревающих текучих сред. Сокращение бар абс. означает бар абсолютного давления.In the context of this document, HP is at least 100 bar abs., for example 110160 bar abs., MP is 20-60 bar abs., LP is 4-10 bar abs., atmospheric pressure is 1-2 bar. abs., for example 1.0-1.8 bara., and the subatmospheric pressure (LLP) is less than 1.0 bara., for example 0.2-0.5 bara.; These pressure ranges are intended for process solutions and are not necessarily the same for steam and heating fluids. Abbreviation bar abs. means bar absolute pressure.
Биметаллические трубки.Bimetallic tubes.
Еще один аспект настоящего изобретения относится к биметаллическим трубкам и конструкциям, содержащим такие трубки, в частности к отгонным устройствам высокого давления установок по производству карбамида, содержащих такие трубки.Another aspect of the present invention relates to bimetallic tubes and structures containing such tubes, in particular to high pressure strippers of urea production plants containing such tubes.
Для хорошей коррозионной стойкости, низких эксплуатационных расходов и длительного срока службы важнейшее значение имеют межтрубные соединения решеток в отгонном устройстве.For good corrosion resistance, low operating costs and long service life, the inter-tube connections of the grates in the stripper are of utmost importance.
Отгонное устройство представляет собой, например, кожухотрубный теплообменник, содержащий оболочку, трубный пучок с трубками (как правило, более 100 трубок или даже более 1000 трубок), а также верхнюю трубную решетку и нижнюю трубную решетку. Трубная решетка, как правило, представляет собой пластину из углеродистой стали в виде части под давлением с резистентным к коррозии стальным слоем (как правило, нанесенным внаплавку) по меньшей мере на стороне, подвергнутой воздействию карбамидного раствора в процессе эксплуатации. Трубки отгонного устройства вставляют через отверстия, просверленные в трубной решетке. Каждая трубка соединена с трубной решеткой путем сварки, в частности, с коррозионностойкой наплавкой, нанесенной на трубную решетку. Сварной шов должен быть очень высокого качества, поскольку он имеет две функции: 1) прочностное соединение трубки с трубной решеткой и 2) он должен полностью уплотнять просверленное отверстие для предотвращения контакта коррозионного карбамата аммония с трубной решеткой из углеродистой стали. Сварочные дефекты, такие как, например, точечные раковины в межтрубных соединениях решеток, могут вызывать сильную коррозию трубной решетки из углеродистой стали под давлением.The stripping device is, for example, a shell-and-tube heat exchanger comprising a shell, a tube bundle with tubes (usually more than 100 tubes or even more than 1000 tubes), as well as an upper tube sheet and a lower tube sheet. The tubesheet is typically a carbon steel plate in the form of a pressurized section with a corrosion-resistant layer of steel (usually overlay applied) on at least the side exposed to the urea solution during service. The stripper tubes are inserted through holes drilled in the tube sheet. Each tube is connected to the tube sheet by welding, in particular with a corrosion-resistant weld deposit applied to the tube sheet. The weld must be of very high quality because it has two functions: 1) to firmly connect the tube to the tube sheet and 2) it must completely seal the drilled hole to prevent the corrosive ammonium carbamate from coming into contact with the carbon steel tube sheet. Welding defects, such as pitting in grid inter-tube joints, can cause severe corrosion of carbon steel tube sheets under pressure.
Кроме того, срок службы отгонного устройства ограничен пассивной коррозией трубок отгонного устройства. В настоящем документе пассивная коррозия в практических целях относится к скорости коррозии нержавеющей стали, подвергаемой воздействию коррозионной среды менее 0,30 мм/год.In addition, the service life of the stripper is limited by passive corrosion of the tubes of the stripper. In this document, passive corrosion for practical purposes refers to the corrosion rate of stainless steel exposed to a corrosive environment of less than 0.30 mm/year.
Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что определенные ферритные стальные сплавы обладают высокой коррозионной устойчивостью к карбаматному раствору даже при высоких температурах более 200°С, которые наблюдаются в трубках отгонного устройства и даже без добавления пассивирующего кислорода. Однако другие ферритные нержавеющие стали плохо выдерживают воздействие карбамата аммония (даже хуже аустенитных нержавеющих сталей).The inventors of the present invention have unexpectedly discovered that certain ferritic steel alloys have high corrosion resistance to carbamate solution even at high temperatures of more than 200° C., which are observed in the tubes of the stripper and even without the addition of passivating oxygen. However, other ferritic stainless steels do not withstand ammonium carbamate well (even worse than austenitic stainless steels).
В патенте US 4071083 описано, что трубка отгонного стройства с применением CO2 в установке по производству карбамида может быть изготовлена из ферритной стали, тогда как приклеивание (наложение) трубной решетки изготавливают из аустенитной стали с 18-22% CR, 14-18% М, 1-3% Mo и 4-6% Mn. Для обеспечения хорошего межтрубного соединения решеток трубки снабжены уплотнительным кольцом (гильзой) из аустенитной стали, и это уплотнительное кольцо приварено к склеиванию трубной решетки. Аустенитная сталь уплотнительного кольца представляет собой 25Cr-22Ni-2Mo, что подразумевает, что пассивирующий воздух используется при 0,6 об.% кислорода в потоке CO2. В то время как в US 4071083 упоминается, что используемая ферритная сталь обладает стойкостью к коррозии, вызываемой карбаматом в условиях стриппинга, что предполагает высокий уровень пассивирующего воздуха. В документе описано, что дешевле изготавливать композитные трубки, в которых только уплотнительные кольца выполняют из аустенитной стали. Для каждой трубки соединение между трубкой и уплотнительным кольцом расположено в трубной решетке, что является недостатком. В частности, соединение расположено на глубине пластины из углеродистой стали. Кроме того, в US 4071083 не рассматривается способ подачи карбамидного раствора в трубки.US Pat. No. 4,071,083 describes that the CO 2 stripper tube in a urea plant can be made of ferritic steel, while the bonded tube sheet is made of austenitic steel with 18-22% CR, 14-18% M , 1-3% Mo and 4-6% Mn. To ensure good inter-tube connection of the grids, the tubes are equipped with an O-ring (sleeve) made of austenitic steel, and this O-ring is welded to the tube sheet bond. The austenitic O-ring steel is 25Cr-22Ni-2Mo, which means passivation air is used at 0.6 vol% oxygen in the CO 2 stream. While US 4,071,083 mentions that the ferritic steel used is resistant to carbamate corrosion under stripping conditions, which implies a high level of passivation air. The paper describes that it is cheaper to produce composite tubes in which only the O-rings are made of austenitic steel. For each tube, the connection between the tube and the O-ring is located in the tube sheet, which is a disadvantage. In particular, the connection is located at the depth of the carbon steel plate. In addition, US 4,071,083 does not address the method of feeding the urea solution into the tubes.
В настоящем изобретении отгонное устройство выполнено с возможностью работы со стекающей пленкой карбамидного раствора в трубках.In the present invention, the stripping device is configured to work with a flowing film of urea solution in the tubes.
С этой целью на верхнем конце трубок отгонного устройства установлены разделители жидкости (также называемые распределителями жидкости), которые представляют собой муфты или уплотнительные кольца с отверстиями для ввода жидкости. Жидкие разделители расположены на концах верхних трубок отгонного устройства. Верхние трубки выступают из верхней трубной решетки. Жидкие разделители, например, снабжены газовой трубкой сверху. Справочные материалы по разделителям жидкости представлены в US 2012/0282149.For this purpose, liquid separators (also called liquid distributors), which are couplings or O-rings with holes for introducing liquid, are installed at the upper end of the stripper tubes. Liquid separators are located at the ends of the upper tubes of the stripper. The top tubes protrude from the top tube sheet. Liquid separators, for example, have a gas tube on top. Reference material on liquid separators is provided in US 2012/0282149.
Например, каждый разделитель жидкости имеет 3-5 отверстий в стенке трубки диаметром 2-5 мм каждое. Точный диаметр отверстий имеет важное значение для того, чтобы обеспечить эффективное образование пленки жидкости. Для целей технического обслуживания и проверки, в том числе в случае заглушения трубок, делители жидкости необходимо демонтировать. Поэтому межтрубные соединения решеток не проходят через делители жидкости или гильзы. Жидкие разделители, например, удерживаются на месте тонким листом с отверстиями, через которые выступают концы газовых заглушек. Лист предотвращает падение или перемещение жидких разделителей в процессе работы отгонного устройства. Жидкие разделители, например, устанавливают на концы трубок с помощью прокладки.For example, each liquid separator has 3-5 holes in the tube wall with a diameter of 2-5 mm each. The exact diameter of the holes is important to ensure efficient formation of a liquid film. For maintenance and inspection purposes, including when pipes are plugged, the liquid dividers must be removed. Therefore, the inter-tube connections of the grids do not pass through liquid dividers or sleeves. Liquid separators, for example, are held in place by a thin sheet with holes through which the ends of the gas plugs protrude. The sheet prevents liquid separators from falling or moving during operation of the stripper. Liquid separators, for example, are installed at the ends of tubes using a gasket.
Таким образом, существует потребность в способе обеспечения межтрубного соединения решеток вThus, there is a need for a method of providing inter-tube connection of grids in
- 10 045846 случае ферритной стали для трубок в отгонном устройстве.- 10 045846 case of ferritic steel for tubes in the stripping device.
Соответственно, настоящий способ применения в аспекте относится к трубке теплообменника, которая представляет собой биметаллическую трубку, содержащую внутренний трубный слой и наружный трубный слой, причем внутренний трубный слой изготовлен из ферритного стального сплава, а наружный трубный слой изготовлен из материала, выбранного из группы дуплексной нержавеющей стали, титана, титановых сплавов, циркония, циркониевых сплавов и аустенитной нержавеющей стали.Accordingly, the present method of application in an aspect relates to a heat exchanger tube that is a bimetallic tube containing an inner tube layer and an outer tube layer, the inner tube layer being made of a ferritic steel alloy and the outer tube layer being made of a material selected from the group of duplex stainless steel. steel, titanium, titanium alloys, zirconium, zirconium alloys and austenitic stainless steel.
Для наружного трубного слоя предпочтительным является дуплексный ферритно-аустенитный сплав из нержавеющей стали. Предпочтительно внутренний трубный слой изготавливают из ферритного стального сплава, как описано в настоящем документе. Предпочтительно внутренний трубный слой и наружный трубный слой имеют металлическую связь друг с другом.For the outer tube layer, a duplex ferritic-austenitic stainless steel alloy is preferred. Preferably, the inner tube layer is made of a ferritic steel alloy as described herein. Preferably, the inner tube layer and the outer tube layer have a metallic connection with each other.
Таким образом, соединение трубок с трубной решеткой может быть выполнено путем сварки между наружной трубкой и наложением на него трубной решетки. При этом может использоваться сварка двух подобных типов стали, например если обе свариваемые части изготовлены из дуплексной нержавеющей стали. Это позволяет обеспечить надежную сварку. В частности, предотвращается диффузия N и С в ферритную сталь путем сварки ферритной стали с аустенитной или дуплексной нержавеющей сталью, в результате чего повышается риск коррозии.Thus, the connection of the tubes to the tube sheet can be done by welding between the outer tube and overlaying the tube sheet on it. In this case, welding two similar types of steel can be used, for example, if both parts to be welded are made of duplex stainless steel. This allows for reliable welding. In particular, the diffusion of N and C into the ferritic steel is prevented by welding the ferritic steel with austenitic or duplex stainless steel, thereby increasing the risk of corrosion.
Внутренний трубный слой и наружный трубный слой имеют металлическую связь друг с другом. Это внутренняя связь внутри трубки и, следовательно, не подвергается воздействию карбамидного раствора. Например, трубка имеет общую толщину стенки 2-4 мм, и каждый слой трубки имеет толщину, например 1-3 мм. Внутренние и наружные трубные слои концентричны относительно друг друга.The inner tube layer and the outer tube layer have a metallic connection with each other. This is an internal bond within the tube and is therefore not affected by the urea solution. For example, the tube has a total wall thickness of 2-4 mm, and each layer of the tube has a thickness of, for example, 1-3 mm. The inner and outer tube layers are concentric with respect to each other.
Биметаллическая трубка может быть изготовлена, например, известными способами для биметаллических трубок. Также возможны другие способы изготовления.The bimetallic tube can be produced, for example, using known methods for bimetallic tubes. Other manufacturing methods are also possible.
В одном варианте осуществления биметаллическую трубку изготавливают путем экструзии двух разных сплавов в трубку, в том числе с последующей прокаткой. Например, ферритную стальную гильзу вставляют в трубку, а гильзу и трубку стягивают вместе, например, с помощью безоправочного волочения.In one embodiment, a bimetallic tube is made by extruding two different alloys into a tube, including subsequent rolling. For example, a ferritic steel sleeve is inserted into a tube, and the sleeve and tube are drawn together, for example, by arborless drawing.
Два вида сплавов, например, могут использоваться в форме заготовки. В одном варианте осуществления изготовление биметаллической трубки включает в себя горячую экструзию заготовки из ферритной стали, установленной внутри второй заготовки, причем вторая заготовка выполнена, например, из аустенитной или дуплексной стали. Экструдированный элемент, например, проходит холодную прокатку для получения конечного диаметра и толщины стенки.Two types of alloys, for example, can be used in billet form. In one embodiment, manufacturing the bimetallic tube involves hot extruding a ferritic steel preform mounted within a second preform, the second preform being made of, for example, austenitic or duplex steel. An extruded element, for example, is cold rolled to obtain the final diameter and wall thickness.
В дополнительном аспекте настоящее изобретение относится к устройству, например конструкции, которая содержит: по меньшей мере одну стальную трубку и по меньшей мере один элемент держателя, причем элемент держателя состоит из стали, имеющей дуплексную аустенитную микроструктуру или чисто аустенитную микроструктуру. Стальная трубка проникает в элемент держателя и прикреплена к элементу держателя посредством сварного шва, образованного на наружной поверхности трубки и на элементе держателя. Стальная трубка представляет собой композитную трубку, состоящую из внутренней трубки, которая имеет чисто ферритную микроструктуру, и наружной трубки, которая имеет дуплексную аустенитную микроструктуру или чисто аустенитную микроструктуру.In a further aspect, the present invention relates to a device, eg a structure, which comprises: at least one steel tube and at least one support element, wherein the support element consists of steel having a duplex austenitic microstructure or a pure austenitic microstructure. The steel tube penetrates the holder element and is attached to the holder element by a weld formed on the outer surface of the tube and on the holder element. The steel tube is a composite tube composed of an inner tube that has a pure ferritic microstructure and an outer tube that has a duplex austenitic microstructure or a pure austenitic microstructure.
Таким образом, из-за того, что дуплексная аустенитная микроструктура или чисто аустенитная микроструктура имеет лучшую свариваемость, чем чисто ферритная микроструктура, можно получить крепкое и надежное сварное соединение без последующей термообработки трубки в области сварного шва, что было бы необходимо, если бы трубка содержала только ферритную микроструктуру.Thus, because duplex austenitic microstructure or pure austenitic microstructure has better weldability than pure ferritic microstructure, it is possible to obtain a strong and reliable weld joint without subsequent heat treatment of the tube in the weld area, which would be necessary if the tube contained only ferritic microstructure.
В соответствии с одним вариантом осуществления устройство содержит средство для введения коррозионной среды в трубку и средства для нагрева трубки снаружи. В одном варианте осуществления внутренняя трубная часть содержит ферритную сталь, обеспечивающую первый слой защиты от воздействия коррозионной среды, а наружная трубная часть содержит дуплексную аустенитную микроструктуру или чисто аустенитную сталь, обеспечивающую второй слой защиты от воздействия той же коррозионной среды, причем первый слой имеет более высокую коррозионную стойкость ферритной стали, чем второй слой, при повышенных температурах (например, в диапазоне 180-230°С), вызываемых средством для нагрева трубки снаружи. Коррозионную среду вводят в трубки, например, через впускное отверстие. Средства для нагрева трубки снаружи представляют собой, например, оболочку, охватывающую трубки, которые расположены в трубном пучке, причем оболочка имеет впускное отверстие для пара и выпускное отверстие для пара и/или конденсата.According to one embodiment, the device includes means for introducing a corrosive environment into the tube and means for heating the outside of the tube. In one embodiment, the inner tube portion comprises ferritic steel providing a first layer of protection against exposure to a corrosive environment, and the outer tube portion comprises a duplex austenitic microstructure or pure austenitic steel providing a second layer of protection against exposure to the same corrosive environment, the first layer having a higher corrosion resistance of ferritic steel than the second layer, at elevated temperatures (for example, in the range of 180-230°C) caused by the means for heating the tube from the outside. The corrosive medium is introduced into the tubes, for example through an inlet. The means for heating the tube from the outside is, for example, a shell enclosing tubes that are arranged in a tube bundle, the shell having a steam inlet and an outlet for steam and/or condensate.
Коррозионная среда представляет собой, например, среду, к которой ферритная сталь обладает более высокой коррозионной стойкостью, чем указанная дуплексная аустенитная микроструктура или чисто аустенитная микроструктура при повышенных температурах, вызываемых средствами для нагрева трубки снаружи.The corrosive environment is, for example, an environment to which the ferritic steel has a higher corrosion resistance than the specified duplex austenitic microstructure or pure austenitic microstructure at elevated temperatures caused by means for heating the tube externally.
Предпочтительно ферритный материал обладает превосходными коррозионными свойствами (лучше, чем у стали наружной трубки) в среде карбамата аммония, например, в установке по производству карбамида. Ферритный материал можно использовать при более низких давлениях кислорода (даже без добавления воздуха в процесс) и высоких температурах с более низкими скоростями коррозии, чем измеренные для класса стали наружной трубки.Preferably, the ferritic material has excellent corrosion properties (better than overtube steel) in an ammonium carbamate environment, such as in a urea production plant. The ferritic material can be used at lower oxygen pressures (even without adding air to the process) and high temperatures with lower corrosion rates than measured for the outer tube steel grade.
- 11 045846- 11 045846
В соответствии с еще одним вариантом осуществления коррозионная среда содержит смесь воды, карбамида и карбамата аммония.According to yet another embodiment, the corrosive medium comprises a mixture of water, urea and ammonium carbamate.
В соответствии с одним вариантом осуществления наружная трубная часть состоит из дуплексной нержавеющей стали с более чем 25% хрома, 4-9% Ni, 1-5% Mo и низкими уровнями примесей, напримерAccording to one embodiment, the outer tube portion consists of duplex stainless steel with greater than 25% chromium, 4-9% Ni, 1-5% Mo and low levels of impurities, e.g.
UNS S32906. Также можно использовать аустенитную нержавеющую сталь, например UNS S31050.UNS S32906. Austenitic stainless steel such as UNS S31050 can also be used.
Пример устройства в соответствии с изобретением, выполненный с возможностью осуществления так называемого отгонного устройства, показан на фиг. 3.An example of a device according to the invention, configured to implement a so-called stripping device, is shown in FIG. 3.
Отгонное устройство применяют для отделения карбамида из коррозионного промежуточного карбамата аммония. Технологическая текучая среда, которая поступает в отгонное устройство, представляет собой смесь воды, карбамида и карбамата аммония. Отгонное устройство представляет собой стоячую трубку и листовой теплообменник с одним уплотнительным кольцом на каждой трубке теплообменника. Уплотнительное кольцо регулирует поток и распределение жидкости, поступающей в каждую трубку. Во время нормальной работы на внутренней поверхности трубок теплообменника создается жидкая пленка. Стриппинг выполняют путем нагревания и получают отдувочный газ (например, CO2). При нагревании раствора карбамата карбамат разлагается на аммиак и диоксид углерода в газовой фазе. Вода и карбамид выходят из отгонного устройства в нижней части в виде жидкости (из нижней камеры), а технологические газы выходят из верхней части отгонного устройства, в частности, из верхней камеры.A stripper is used to separate urea from the corrosive ammonium carbamate intermediate. The process fluid that enters the stripper is a mixture of water, urea and ammonium carbamate. The stripper is a standing tube and sheet heat exchanger with one O-ring on each heat exchanger tube. The O-ring regulates the flow and distribution of fluid entering each tube. During normal operation, a liquid film is created on the inner surface of the heat exchanger tubes. Stripping is performed by heating and a stripping gas (eg CO 2 ) is obtained. When a carbamate solution is heated, the carbamate decomposes into ammonia and carbon dioxide in the gas phase. Water and urea exit the stripper in the lower part in the form of a liquid (from the lower chamber), and process gases exit from the upper part of the stripper, in particular from the upper chamber.
В предпочтительном варианте осуществления устройство, предпочтительно отгонное устройство, содержит трубку, проникающую в элемент держателя (например, трубную решетку). Распределитель жидкости, изготовленный из того же материала, что и наружная трубка (например, сталь S32906) состоит из цилиндра с просверленными отверстиями на концах трубок. Просверленные отверстия позволяют технологической текучей среде (водному потоку карбамида и карбамата аммония, содержащему водный поток) поступать в трубку.In a preferred embodiment, the device, preferably a stripping device, comprises a tube extending into a support element (eg, a tube sheet). The fluid distributor, made of the same material as the outer tube (eg S32906 steel), consists of a cylinder with drilled holes at the ends of the tubes. The drilled holes allow the process fluid (the aqueous stream of urea and ammonium carbamate containing the aqueous stream) to enter the tube.
На фиг. 3 показано типовое устройство, обладающее признаками изобретения, в частности, типовое отгонное устройство карбамида с трубкой (2), проникающей в элемент держателя (показан в виде трубной решетки (4)), с выступающим концом трубки (16). Трубка (2) представляет собой композитную трубку, имеющую наружную часть (11) и внутреннюю часть (12). Распределитель жидкости (9), например, изготовлен из того же материала, что и наружная трубная часть (11) (например, UNS S32906) и состоит, например, из цилиндра с просверленными отверстиями (10). Распределитель жидкости (9) устанавливают на концах трубок (16). Просверленные отверстия позволяют технологической текучей среде (водному потоку карбамида и карбамата аммония, содержащему водный поток) поступать в трубку (12) во время стриппинга. Внутренняя трубная часть (12) имеет чисто ферритную микроструктуру и изготовлена из ферритной стали, предпочтительно из ферритного стального сплава. При работе отгонного устройства уровень жидкости (13) карбамидного раствора в верхней камере (17) поддерживается выше просверленных отверстий (10). Верхняя камера (17) содержит впускное отверстие для карбамидного раствора (18). В камере (17) также выполняется сварной шов (19) между наружной трубной частью (11), в частности, ее выступающей частью, и наложением (20) верхней трубной решетки (4).In fig. 3 shows a typical device having features of the invention, in particular, a typical urea stripping device with a tube (2) penetrating into the holder element (shown as a tube sheet (4)), with a protruding end of the tube (16). The tube (2) is a composite tube having an outer part (11) and an inner part (12). The liquid distributor (9), for example, is made of the same material as the outer pipe part (11) (eg UNS S32906) and consists, for example, of a cylinder with drilled holes (10). The liquid distributor (9) is installed at the ends of the tubes (16). The drilled holes allow the process fluid (the aqueous stream of urea and ammonium carbamate containing the aqueous stream) to flow into the tube (12) during stripping. The inner tube portion (12) has a purely ferritic microstructure and is made of ferritic steel, preferably a ferritic steel alloy. When the stripping device is operating, the liquid level (13) of the urea solution in the upper chamber (17) is maintained above the drilled holes (10). The upper chamber (17) contains an inlet for the urea solution (18). In the chamber (17) a weld (19) is also made between the outer tube part (11), in particular its protruding part, and the overlay (20) of the upper tube sheet (4).
Дополнительно на распределителе жидкости (9) устанавливают газовую трубку (14). Газовая трубка имеет выпускное отверстие (15) для газа, который в процессе эксплуатации устройства образуется над уровнем жидкости (13).Additionally, a gas tube (14) is installed on the liquid distributor (9). The gas tube has an outlet (15) for gas, which during operation of the device is formed above the liquid level (13).
Преимущество настоящего варианта осуществления заключается в том, что материал наружной трубки обладает хорошей устойчивостью к коррозии в средах, содержащих карбамат аммония, в частности, при (относительно более низких) температурах, возникающих в нижней камере и верхней камере. Таким образом, не требуется никаких конкретных мер для соединения внутренней и наружной трубок друг с другом, например не требуется соединение омега-связи. Это же преимущество относится к вариантам осуществления процесса, отгонного устройства и установки, причем материал наружной трубки содержит аустенитную сталь или аустенитную ферритную нержавеющую сталь.An advantage of the present embodiment is that the outer tube material has good corrosion resistance in environments containing ammonium carbamate, in particular at the (relatively lower) temperatures encountered in the lower chamber and the upper chamber. Thus, no specific measures are required to connect the inner and outer tubes to each other, for example, no omega bond connection is required. The same advantage applies to process, stripper and installation embodiments wherein the outer tube material comprises austenitic steel or austenitic ferritic stainless steel.
Способ изготовления.Preparation method.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение относится к способу изготовления биметаллических компонентов, в частности теплообменников.In yet another further aspect, the invention relates to a method for the manufacture of bimetallic components, in particular heat exchangers.
Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что определенные ферритные стальные сплавы обладают высокой коррозионной устойчивостью к карбаматному раствору даже при высоких температурах более 200°С (например, в диапазоне от 205 до 220°С) и даже в растворах карбамата (преимущественно) без кислорода.The present inventors have unexpectedly discovered that certain ferritic steel alloys have high corrosion resistance to carbamate solution even at high temperatures above 200° C. (eg, in the range of 205 to 220° C.) and even in carbamate solutions (mainly) without oxygen.
Однако для использования частей оборудования, изготовленных из таких ферритных стальных сплавов или содержащих их, в установке по производству карбамида, часть оборудования должна быть соединена вместе с другими частями блоков и секциями установки по производству карбамида. Как правило для соединения стальных деталей используется сварка. Однако достижение высокого качества сварного шва, который не влияет на коррозионную стойкость, является сложной задачей для ферритных нержавеющих сталей, в частности, при сварке ферритной нержавеющей стали с аустенитной сталью или дуплексной нержавеющей сталью. Существует риск диффузии N и С в ферритную сталь при сварке с аустенитной сталью или дуплексной нержавеющей сталью, которая имеет более высокое содержание NHowever, in order to use pieces of equipment made from or containing such ferritic steel alloys in a urea plant, the piece of equipment must be coupled together with other parts of the units and sections of the urea plant. Typically, welding is used to connect steel parts. However, achieving high weld quality that does not affect corrosion resistance is challenging for ferritic stainless steels, particularly when welding ferritic stainless steel to austenitic steel or duplex stainless steel. There is a risk of diffusion of N and C into ferritic steel when welding to austenitic steel or duplex stainless steel, which has a higher N content
- 12 045846 или С, и это может привести к повышению риска коррозии.- 12 045846 or C and this may lead to an increased risk of corrosion.
Следовательно, существует потребность в компонентах оборудования установки по производству карбамида, содержащих ферритные стальные сплавы, которые могут быть лучше соединены, в частности, с частями оборудования, изготовленными из других типов стали, таких как аустенитная сталь и дуплексная нержавеющая сталь.Consequently, there is a need for urea plant equipment components containing ferritic steel alloys that can be better bonded, in particular, to equipment parts made from other types of steel such as austenitic steel and duplex stainless steel.
Настоящее изобретение относится к способу изготовления компонента, предпочтительно для установки по производству карбамида, причем компонент содержит первую и вторую части, которые имеют металлическую связь друг с другом, причем первая часть изготовлена из ферритной нержавеющей стали, а вторая часть - например, из стали другого типа, при этом вторая часть выполнена из аустенитной или дуплексной нержавеющей стали, причем способ включает:The present invention relates to a method for manufacturing a component, preferably for a urea production plant, the component comprising first and second parts which are metallic bonded to each other, the first part being made of ferritic stainless steel and the second part being, for example, another type of steel , wherein the second part is made of austenitic or duplex stainless steel, the method comprising:
i) обеспечение формы для литья, определяющей форму подлежащего изготовлению объекта;i) providing a casting mold that defines the shape of the object to be manufactured;
ii) заполнение части формы для литья, соответствующей указанной первой части, первым порошком из сплава нержавеющей стали, который представляет собой порошок ферритного сплава из нержавеющей стали;ii) filling a portion of the casting mold corresponding to said first portion with a first stainless steel alloy powder, which is a stainless steel ferritic alloy powder;
iii) заполнение части формы для литья, соответствующей указанной второй части, вторым порошком сплава из нержавеющей стали, элементная композиция которого отличается от указанного первого порошка сплава из нержавеющей стали;iii) filling a portion of the casting mold corresponding to said second portion with a second stainless steel alloy powder having an elemental composition different from said first stainless steel alloy powder;
iv) подвергание указанной формы, заполненной указанными первым и вторым порошками сплава из нержавеющей стали, горячему изостатическому прессованию (ГИП), с получением цельного объекта.iv) subjecting said mold filled with said first and second stainless steel alloy powders to hot isostatic pressing (HIP) to form a solid object.
Например, ГИП включает в себя доведение формы для литья до предварительно заданной температуры и предварительно заданного давления в течение заданного времени, так что между частицами порошка возникает металлическая связь для получения объекта. Температура ниже температуры плавления сплава и составляет, например, выше 500°С или выше 900°С. Давление составляет, например, более 500 бар или более 900 бар. Время составляет, например, по меньшей мере 30 минут или по меньшей мере 60 минут.For example, HIP involves bringing a casting mold to a predetermined temperature and a predetermined pressure for a given time so that a metallic bond is formed between powder particles to produce an object. The temperature is below the melting point of the alloy and is, for example, above 500°C or above 900°C. The pressure is, for example, more than 500 bar or more than 900 bar. The time is, for example, at least 30 minutes or at least 60 minutes.
Давление применяют в виде изостатического давления текучей среды, в частности, изостатического давления газа. Форма для литья представляет собой, например, контейнер. Контейнер, например, помещают в печь под давлением во время стадии ГИП, а в качестве газа под давлением в печи используют, например, аргон. Материал контейнера, например, является пластичным при температуре ГИП. Контейнер, например, является герметичным при давлениях ГИП.The pressure is applied in the form of isostatic fluid pressure, in particular gas isostatic pressure. The casting mold is, for example, a container. The container is, for example, placed in a pressurized furnace during the HIP step, and the pressurized gas in the furnace is, for example, argon. The container material, for example, is plastic at the HIP temperature. The container, for example, is sealed at HIP pressures.
Стадия заполнения включает, например, этап применения вакуума для удаления воздуха из формы. Стадия заполнения включает, например, этап закрытия и герметизации формы или контейнера.The filling step includes, for example, the step of applying a vacuum to remove air from the mold. The filling step includes, for example, the step of closing and sealing the mold or container.
В US 2018/0304224 описаны объекты, изготовленные путем горячего изостатического прессования (ГИП) ферритно-аустенитных стальных сплавов. В одном варианте осуществления настоящего изобретения ГИП, применяемое в настоящем способе изготовления, аналогично способу, применяемому в US 2018/0304224.US 2018/0304224 describes objects manufactured by hot isostatic pressing (HIP) of ferritic-austenitic steel alloys. In one embodiment of the present invention, the GIP used in the present manufacturing method is similar to the method used in US 2018/0304224.
Порошок стального сплава, например, получают путем распыления горячего сплава. Порошок, например, состоит из частиц с распределением частиц по размерам с D50b диапазоне 80-130 мкм.Steel alloy powder, for example, is produced by hot alloy atomization. The powder, for example, consists of particles with a particle size distribution with a D 50 b range of 80-130 µm.
Предпочтительно способ дополнительно включает высвобождение объединенного объекта из формы или извлечение формы из объекта. Кроме того, способ дополнительно включает механическую обработку или сверление объединенного объекта, например, для создания в нем отверстий. Объединенный объект также может уже представлять собой компонент и не требовать дополнительной механической обработки или сверления.Preferably, the method further includes releasing the combined object from the mold or removing the mold from the object. In addition, the method further includes machining or drilling the combined object, for example, to create holes therein. The combined object may also already be a component and not require additional machining or drilling.
В вариантах осуществления, в которых изготовленный компонент является частью установки по производству карбамида, первая часть содержит поверхность, которая в процессе эксплуатации подвергается воздействию, например, карбаматсодержащего раствора. Преимуществом является то, что вторая часть может быть использована для сварки, например, со вторым компонентом. Второй компонент, например, в месте сварного шва, выполняют из аустенитной или дуплексной стали. Второй компонент и вторую часть изготавливают из стали одного типа. Вторая часть содержит, например, внешнюю поверхность компонента.In embodiments in which the manufactured component is part of a urea production plant, the first portion comprises a surface that, during operation, is exposed to, for example, a urea-containing solution. The advantage is that the second part can be used for welding, for example, with a second component. The second component, for example, at the weld, is made of austenitic or duplex steel. The second component and the second part are made of the same type of steel. The second part contains, for example, the outer surface of the component.
Компонент представляет собой, например, биметаллическую трубку отгонного устройства, причем первая часть представляет собой внутренний трубный слой, а вторая часть - наружный трубный слой.The component is, for example, a bimetallic stripper tube, the first part being an inner tube layer and the second part being an outer tube layer.
Предпочтительно первая часть изготовлена из ферритного стального сплава, как описано в настоящем документе, например, в соответствии с предпочтительными композициями сплава 1-3, описанными в настоящем документе.Preferably, the first portion is made of a ferritic steel alloy as described herein, for example, in accordance with the preferred alloy compositions 1-3 described herein.
Изобретение также относится к компоненту, в частности к установке по производству карбамида, содержащей первую часть и вторую часть, которые соединены металлической связью, причем первую часть изготавливают из ферритной стали, предпочтительно упомянутой ферритной стали, а вторую часть изготавливают, например, из аустенитной или дуплексной нержавеющей стали. Компонент представляет собой, например, трубку отгонного устройства в соответствии с описанием. Изобретение также относится к отгонному устройству, содержащему такую подобную трубку отгонного устройства. Отгонное устройство представляет собой, например, кожухотрубный теплообменник со свободно стекающей пленкой,The invention also relates to a component, in particular a urea production plant, comprising a first part and a second part, which are connected by a metallic bond, the first part being made of ferritic steel, preferably said ferritic steel, and the second part being made, for example, of austenitic or duplex steel. of stainless steel. The component is, for example, a stripper tube as described. The invention also relates to a stripping device containing such a similar stripping device tube. The stripping device is, for example, a shell-and-tube heat exchanger with a freely flowing film,
--
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP19184798.7 | 2019-07-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA045846B1 true EA045846B1 (en) | 2023-12-29 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2020311257B2 (en) | Ferritic steel parts in urea plants | |
| JP6629422B2 (en) | Duplex stainless steel and its use | |
| JP7029386B2 (en) | Duplex stainless steel and its forming articles | |
| JP7343539B2 (en) | Shell and tube heat exchanger | |
| CN111511943B (en) | Duplex stainless steel and use thereof | |
| JP2021508785A (en) | Corrosion resistant duplex stainless steel | |
| JP4426415B2 (en) | Reactor | |
| CA3023104C (en) | Controlling biuret in urea production | |
| EA045846B1 (en) | PARTS FROM FERRITIC STEEL IN UCAREA PRODUCTION INSTALLATIONS | |
| US6793119B2 (en) | Process for welding duplex steel | |
| CN106403651A (en) | Tube bundle equipment with liquid flow regulator elements | |
| JP2005501178A (en) | How to make metals corrosion resistant | |
| Nair | Control corrosion factors in ammonia and urea plants | |
| Lahiri et al. | Material Selection and Performance in Fertilizer Industry | |
| EA040529B1 (en) | HIGH PRESSURE CARBAMATE CAPACITOR | |
| No | Improved materials provide safety dividend | |
| TW201502456A (en) | Plate heat exchanger and method of using |