JPH0463279A - 熱ｃｖｄによるその場金属コーティング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は管内面のコーチインタ方法に関し、より詳細に
は熱ＣＶＤ法により管内面、特に炭化水素の熱分解に使
用する管の内面をコーチインクする方法に関する。

［従来の技術］ ナフサなとの炭化水素類を外部加熱された耐熱合金鋼よ
りなる反応管の中を通して熱分解してエチレンを主とす
るガスを製造する各種の方法か実施されているか、熱分
解温度が７５０〜８５０℃と高温であるため、反応管で
ある耐熱合金管には耐熱温度の向上、高温における耐磨
耗性の向上、管内面への炭素質の析出およびそれに伴う
滲炭による管材料の劣化の防止についての対策が要求さ
れている。

これらの諸要求を充足すぺく、管内壁をコーティングす
る試みがなされており、その手段として化学蒸着法（い
わゆるＣＶＤ法）を用いることが検討され特許出願され
ている。ＣＶＤ法により管内壁をコーティングする具体
的方法についても種々提案されており、たとえば特開昭
６２〜１２４２７５によれば、管内面にセラミックをＣ
ＶＤ法てコーチインクするに際し、コーティングすべき
管自身をＣＶＤの反応真空容器の一部として使用し、管
の外部に設けた移動式の電気炉または高周波誘導炉を定
速で移動することにより実施することが提案されている
。

特開昭６３−９３８６９によれば被膜を形成すべき管材
の両端を封止材により封止して内部を真空自在に形成す
ると共に、一方の封止材に放電電極および原料ガス、反
応ガスの供給系を備えた被膜形成装置を気密状態で摺動
可能に挿通し、被膜形成装置を管材の軸方向に移動させ
ながら管外から対応部を加熱することによりプラズマＣ
ＶＤ法により管材の内周面に被膜を形成することが提案
されている。

特開昭６３−２６３７３は同しくプラズマＣＶＤ法に関
するものであるが、コーティングすべき導電性の管自体
を第１を極とし、管を収納した真空槽を第２電極とし、
管内に反応ガスを導入するため長手方向にカス噴出口を
備えたノズルを管内に配設し、真空引き後、管内に反応
ガス導入し、第１電極である管と第２電極である真空槽
との間に高電圧を印加してホローカソード放電を管内に
発生させることにより管の内面をコーティングする方法
か開示しである。

［発明が解決しようとする課題］ これらの提案においては、ＣＶＤを実施しやすくするた
めの装置の工夫がなされているとはいえ、また充分合理
化されているとは云えない。

すなわち特開昭６２−１２４２７５の方法の場合は管の
外部に電気炉または高周波誘導炉を設けて、それを定速
で移動させなければならない。特開昭６３−９３８１ｉ
９の方法の場合は管外に移動式の加熱設備か必要である
のみならず、管内に摺動可能な被膜形成装置を挿入して
移動させる必要がある。また、特開昭６３−２６３７３
の方法では、管自体を収納しつる真空容器を特に必要と
すると共に、管内に管長とほぼ同じ長さのガスノズルを
挿入しないと実施できない。

発明者は熱ＣＶＤ法により耐熱合金鋼反応管の表面に耐
熱性金属をコーチインクすることにより、エチレンクラ
ッカーのための反応管として要求される耐熱性、耐磨耗
性をさらに向上させることによって操業中の反応管表面
への炭素質の析出および滲炭の防止を計るに際して、Ｃ
ＶＤ実施のための付帯設備を極力少なくすることを検討
し、本発明を完成するに至った。

［課題を解決するための手段］ すなわち、本発明は炉内に設けた加熱設備により外部か
ら加熱された反応管に炭化水素類を通して熱分解によっ
てアルケンを得る方法に使用する該反応管の内面を熱Ｃ
ＶＤ法により金属コーティングするに際し、該炉内に設
置された該反応管にコーティングしようとする金属化合
物を含むガスの供給系および真空排気系または排ガス処
理系を接続し、当該加熱設備により該反応管を加熱しな
がら該金属化合物を含む反応ガスを当該反応管に流通す
ることによって熱ＣＶＤを行うことを特徴とする熱ＣＶ
Ｄによるその基金属コーティング方法である。

本発明では、熱ＣＶＤのための管加熱設備として、金属
コーティングされた反応管によって炭化水素類の熱分解
を行うために設置された分解炉そのものを使用して、熱
ＣＶＤをｉｎ　５ｉｔｕで行うことかでき、熱ＣＶＤの
ための付加設備としては、前処理のための管内面平滑化
化学洗浄および粒子除去洗浄処理装置、コーチインクの
ための反応ガス供給装置、真空装置および排ガス処理装
置を仮設装置として分解炉建設現場に持ち込み仮接続す
るたけてすむので、きわめて経済的に反応管内面の金属
コーティングを行うことができる。また、コーティング
か完了した反応管は、すてに分解炉中に、該反応管を用
いて熱分解を行うときの状態で設置されているのて、そ
のまま炭化水素類の熱分解に用いることができる。また
排ガス処理装置として、炭化水素類の熱分解プラント用
に設置する本来の排ガス処理装置の１部または全部を、
熱ＣＶＤ法実施の際の装置の１部または全部として転用
することかできるという利点もある。

本発明て熱ＣＶＤの対象とする管は炭化水素類を熱分解
してアルケン、特にエチレンを製造するときに用いる反
応管であり、好ましくはステンレス系の耐熱合金鋼より
なる管である。

熱ＣＶＤによりコーティングする金属はタングステン、
クロム、タンタル、ニオブ、イリジウム、モリブデン、
ニッケル、レニウム、ジルコニウムなどか好ましく、な
かでもタングステン、クロムが好ましい。クロムは管材
と熱膨張係数か近いのでコーテイング材として好ましく
、タングステンは耐熱性、耐磨耗性の向上などの効果の
点て好ましい。タングステンをコーティングするに際し
、まずクロムをコートして、次いでタングステンをコー
トする２重コーティングも行うことかできる。

熱ＣＶＤを行うこれら金属の原料ガスとして用いる化合
物の種類はハロゲン化物、金属カルボニル、有機金属化
合物などで、具体例としてはＭＯ（ＧＯ）、ＪＣ１６，
ＷＦ６．ＭＯＦ６．Ｔａ（：１５．ＲｅＧ１５．ＺｒＣ
ｌ４゜ＩｒＦｓ、ＲｅＦ、、などがある。

熱ＣＶＤを実施するための処理条件としては、温度は管
の耐酸化性、管の機械的強度の点から１３００℃以下が
適当で、特に７００〜９００℃程度が好ましく、減圧下
もしくはＨｅ、Ａｒ、８２等のキャリアーガスを用いて
金属化合物の分圧が１００Ｔｏｒｒ以下の圧力下で実施
する。

本発明を実施する際に使用する炭化水素類を熱分解する
分解炉の加熱設備は、反応管のすべての部分を分解温度
に維持するためにバーナーが炉内各所に配列しであるの
で、そのバーナーの火力を調節することによって管内温
度を制御することができ、管の入口から出口にかけて所
望の温度勾配を設けることも可能である。したがって、
管内の温度勾配と原料ガス濃度を制御しなから熱ＣＶＤ
を実施することによって、管内壁に一定の厚さの金属コ
ーティングを−様に形成することが可能となる。

本発明により熱ＣＶＤを実施するにあたっては、管内面
の平滑化のための化学洗浄および粒子除去洗浄などの前
処理を行う必要があるが、前述のとおり仮設設備として
設けた装置を利用することにより、これらの前処理もｉ
ｎ　５ｉｔｕで行うことができる。前処理の具体的内容
は酸洗浄、それに続（水洗浄などであり、所望により水
素還元を行うこともある。

熱ＣＶＤを行ったあと、必要に応じて後処理を行う。コ
ーティングした金属膜は管壁との間でミクロ的に合金を
形成することが望ましいが、熱ＣＶＤ時に合金化が不充
分なときは、更に炉内温度をあげて拡散合金化処理を行
うことができ、このように後処理もｉｎ　５ｉｔｕで行
うことができる。

［実施例］ 以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図に示した装置によりエチレンクラッカーの反応管
の内面に熱ＣＶＤ法で金属コーティングを行った。

第１図において１は分解炉を、２は反応管を示す。分解
炉１中に内径１０闘の耐熱合金製の反応管２を、この炉
を用いてナフサの熱分解を行うときと同じ状態に設置し
た。入口３に酸洗浄および水洗のための前処理装置（仮
設）を接続し、出口４に排水処理装置（仮設）を接続し
て、管内面平滑化化学洗浄および粒子除去洗浄処理を行
った。

前処理装置および排水処理装置を切りはなし、入口３に
反応ガス供給袋Ｍ（仮設）、出口４に真空装置（仮設）
を接続し、炉内に設備しであるバーナーで管内温度が約
８００℃に−様になるように反応管を加熱しなからＨ２
を流しながら１　、０Ｔｏｒｒに減圧した。出口４を切
換バルブによって排ガス処理装置（仮設）に接続し、反
応ガスとしてＷＣｌ６ガスを分圧が約０．０１Ｔｏｒｒ
となるように管内に導入した。これにより熱ＣＶＤ反応
が起って管内面にタングステンの皮膜が−様な厚さで形
成された。

尚、図面は説明のための概略図であり、仮設装置は図示
してない。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明の方法によれば、熱ＣＶＤの
ための加熱設備として、分解炉それ自体を用いるので付
帯設備を促設的に設けるだけで熱ＣＶＤを行うことがで
きるので、きわめて経済的に反応管内面の金属コーティ
ングを行うことができる。また、炉内の加熱用バーナー
の火力をコントロールして、形成する膜厚を均一にする
ことが可能であり、コーティング完了後、そのまま炭イ
ヒ水素類の熱分解装置の分解炉として使用可能であるの
で、工業的に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための分解炉の概略図である
。 ■・・・分解炉、２・・・反応管、３・・・入口、４・
・・出口特許出願人　　千代田化工建設株式会社代　理
　人　　弁理士　若　　林　　忠２、反応・管 ３°入口 ４：出口 第

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．炉内に設けた加熱設備により外部から加熱された反
   応管に炭化水素類を通して熱分解によってアルケンを得
   る方法に使用する該反応管の内面を熱ＣＶＤ法により金
   属コーティングするに際し、該炉内に設置された該反応
   管にコーティングしようとする金属化合物を含むガスの
   供給系および真空排気系または排ガス処理系を接続し、
   当該加熱設備により該反応管を加熱しながら該金属化合
   物を含む反応ガスを当該反応管に流通することによって
   熱ＣＶＤを行うことを特徴とする熱ＣＶＤによるその場
   金属コーティング方法。
2. ２．アルケンがエチレンである請求項１記載の方法。