JP2004010592A - メルカプタン反応容器とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ポリチオン酸が生成してもステンレス鋼に応力腐食割れが生じるおそれのない、耐久性の高いメルカプタン反応容器とその製造方法を提供すること。
【解決手段】硫化水素とアルコールとを反応させてメルカプタンを生じさせる反応に用いるステンレス鋼製の反応容器である。硫化水素またはメルカプタンとの接触面にアルミニウム被覆処理が施されているメルカプタン反応容器。
【選択図】　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はメルカプタン反応容器とその製造方法に関し、詳しくは、メルカプタンを生じさせる反応に用いるステンレス鋼製のメルカプタン反応容器とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼は耐食性に優れているため、各種化学反応容器にそのままの形態で多用されている。このような反応容器として、メルカプタン反応容器がある。この反応容器は、例えば触媒が充填された数１０ｍｍ径程度のステンレス鋼製の細管が、内部が大気から遮断されて円筒形状をした圧力容器内に１０００本以上配置されていて、原料である硫化水素（Ｈ_２　Ｓ）およびアルコール（ＲＯＨ。Ｒはアルキル基を示す。）が一方から他方側に向けて通流する間に反応生成物が生じるようになっている。反応容器内では、３５０〜４５０℃、０．８〜１ＭＰａ程度の条件下で以下の反応が進行する。
【０００３】
Ｈ_２　Ｓ＋ＲＯＨ→ＲＳＨ＋Ｈ_２　Ｏ　（式１）
（Ｒはアルキル基を示す。）
この反応が進行する反応容器内部には、析出物（スケール）が堆積することがある。この析出物は、反応容器を開けて取り出す方法により除去される。析出物は、硫化水素とステンレス鋼とが反応して生じた硫化鉄が主成分と考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる析出物を除去しようとして大気に曝すと、テトラチオン酸イオン（Ｓ_４　Ｏ_６　^２−）等のようなポリチオン酸イオンが生成することが分かった。生成したポリチオン酸イオンがステンレス鋼に直接接触すると、応力腐食割れが生じるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明者は、析出物を大気に曝してもステンレス鋼に応力腐食割れが生じるおそれのないメルカプタン反応容器を開発すべく鋭意検討した結果、反応容器のステンレス鋼の表面をアルミニウムで被覆処理することにより、ステンレス鋼の耐久性が大きく向上し、応力腐食割れのおそれがなくなることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
従って、本発明の目的は、ポリチオン酸が生成してもステンレス鋼に応力腐食割れが生じるおそれのない、耐久性の高いメルカプタン反応容器とその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明により達成される。すなわち、本発明に係るメルカプタン反応容器は、硫化水素とアルコールとを反応させてメルカプタンを生じさせる反応に用いるステンレス鋼製の反応容器であって、前記硫化水素またはメルカプタンとの接触面にアルミニウム被覆処理が施されていることにある。
【０００８】
この構成によれば、析出物を大気に曝しても耐応力腐食性に優れているので、耐久性の高く長寿命なメルカプタン反応容器とすることができ、結果的にメルカプタンの生産コストを低下させることができるようになった。
【０００９】
前記アルミニウム被覆処理は、溶射法によりなされたものであることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、溶射処理される面の大きさ、形状に制約を受けることが少なく、現場で施工し易いため、表面処理コストを高くすることなく容易、確実にアルミニウム被覆処理ができる。
【００１１】
又、本発明に係るメルカプタン反応容器の製造方法の特徴構成は、硫化水素とアルコールとを反応させてメルカプタンを生じさせる反応に用いるステンレス鋼製反応容器の製造方法であって、容器表面にアルミニウム被覆処理を施すことにある。
【００１２】
この構成によれば、耐久性の高いメルカプタン反応容器の製造方法を提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、以下に詳細に説明する。本実施形態に係るメルカプタン反応容器は、特に形状に制限はないが、一例として内径２０〜５０ｍｍ、厚み１〜５ｍｍ、長さ１０００〜３０００ｍｍ程度のステンレス鋼（ＪＩＳ　ＳＵＳ３０４）の管が用いられ、これを多数、圧力容器内に配置して、例えば、３５０〜４５０℃、０．５〜２ＭＰａ程度の高温高圧下で使用される。メチルメルカプタン反応容器は、内部に触媒などが充填され、管内部を一方から他方側に向けて上記式１の反応が進行し、反応生成物が得られるようになっている。この反応では、析出物が堆積する。反応容器を大気に開放して取り出した析出物をイオン交換水で洗浄し、得られた洗浄水に含まれているイオンをイオンクロマトグラフィーにより定量分析した処、トリチオン酸イオンとテトラチオン酸イオンとが合わせて約１７０ｐｐｍ程度検出された。
【００１４】
そして、本実施形態に係るメルカプタン反応容器が従来のメルカプタン反応容器と異なる点は、反応容器表面にアルミニウム溶射法によりアルミニウムが被覆されている点にある。溶射膜厚としては、特に限定されるものではないが、耐久性を確実に高めるためには１００μｍ以上であることが好ましく、１５０μｍ以上あることがより好ましく、通常は１ｍｍ以下である。
【００１５】
【実施例】
本実施形態について、具体的に試験した例を以下に説明する。
【００１６】
（実施例１）
図１に示すように、７５×１５×２（厚み）（ｍｍ）Ａと３５×１０×２（厚み）（ｍｍ）Ｂのステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４）を重ね合わせ、残留応力を与えるべくポータブルスポット溶接機で３箇所（図では２箇所のみ示す）をスポット溶接した試験片を作成した。この時の溶接条件として、電流値は３０００Ａ程度である。この試験片の全面に対して、アーク溶射法により溶射膜厚が１２０μｍ程度となるようにアルミニウム溶射を行い溶射層１を形成した。図番２は溶接箇所であり、中心はナゲット（溶融凝固部）を形成する。
【００１７】
この試験片に対してＪＩＳ　Ｇ　０５７６（２００１）「ステンレス鋼の応力腐食割れ試験方法」に従い、１％Ｋ_２　Ｓ_４　Ｏ_６　水溶液（Ｈ_２　ＳＯ_４　でｐＨ２に調整）中、試験温度４０、８０℃にて各１６８時間浸漬し、応力腐食割れ試験を行った。併せて、腐食電位を測定した。腐食電位の測定は、大きさ５０×１０×２ｍｍの旗形の試験片にて行った。
【００１８】
（比較例１）
実施例１と同様な試験片を作成したが、実施例１とは異なりアルミニウム溶射を行わなかった。
【００１９】
実施例１、比較例１について、表面近傍および中心部（ナゲット部）近傍の顕微鏡写真（実施例１の場合、試験温度８０℃。比較例１の場合、試験温度４０℃）を図２〜３に示す。その結果をまとめて表１に示す。
【００２０】
【表１】

（ＳＣＥ：飽和カロメル電極）
図２〜３、表１から明らかなように、実施例１は試験温度８０℃で、いずれの場所においても全く応力腐食割れを生じていないのに対して、比較例１では試験温度４０℃で既に粒界割れを主体とする応力腐食割れが発生しており、アルミニウム溶射することの効果は顕著である。
【００２１】
実施例１の場合、表面の腐食電位が応力腐食割れの感受性の高い活性域（−２００〜＋３００ｍＶ）を外れており、アルミニウム溶射を施すことにより腐食し難くなったことが分かる。
【００２２】
〔別実施の形態〕
（１）上記実施形態では、アルミニウム被覆処理を溶射法で行った例を示したが、これに限定されるものではなく、溶融アルミニウム浴に反応容器を浸漬して表面にアルミニウム被覆処理してもよいし、その他の化学メッキ法や電解メッキ法、更には、化学気相堆積法（ＣＶＤ法）、物理気相堆積法（ＰＶＤ法）、メッキ法などの各種化学的または物理的な被覆法などによって行ってもよい。
【００２３】
（２）本発明は、各種メルカプタン反応容器に適用でき、メチルメルカプタンのみならず、エチルメルカプタンの反応容器としても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】応力割れ試験方法に用いた試験片（実施例）の断面図
【図２】（イ）図１のａ部の顕微鏡写真、（ロ）比較例におけるａ部相当箇所の顕微鏡写真
【図３】（イ）図１のｂ部の顕微鏡写真、（ロ）比較例におけるｂ部相当箇所の顕微鏡写真
【符号の説明】
１　　　　溶射層
２　　　　溶接箇所

Claims (3)

1. 硫化水素とアルコールとを反応させてメルカプタンを生じさせる反応に用いるステンレス鋼製の反応容器であって、前記硫化水素またはメルカプタンとの接触面にアルミニウム被覆処理が施されているメルカプタン反応容器。
2. 前記アルミニウム被覆処理が、溶射法によりなされたものである請求項１のメルカプタン反応容器。
3. 硫化水素とアルコールとを反応させてメルカプタンを生じさせる反応に用いるステンレス鋼製の反応容器の製造方法であって、容器表面にアルミニウム被覆処理を施すことを特徴とするメルカプタン反応容器の製造方法。

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