JPH08218152A - 耐コークス化性鋼 - Google Patents
耐コークス化性鋼Info
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- JPH08218152A JPH08218152A JP7330940A JP33094095A JPH08218152A JP H08218152 A JPH08218152 A JP H08218152A JP 7330940 A JP7330940 A JP 7330940A JP 33094095 A JP33094095 A JP 33094095A JP H08218152 A JPH08218152 A JP H08218152A
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Abstract
する。炭素約0.05%、ケイ素2.5〜5%、クロム
10〜20%、ニッケル10〜15%、マンガン0.5
〜1.5%、アルミニウム多くとも0.8%、本質的に
鉄である100%までの補足物。 【効果】 改善された耐コークス化性を有する。
Description
において使用される反応器、炉、導管またはそれらの要
素のいくつかのものを製造するための鋼に関しており、
これらの鋼は、コークス化に対して改善された耐性を有
する。
炉、導管またはそれらの要素のいくつかのものの製造に
も関する。
に炉内に広がる炭素を含む堆積物は、一般にはコークス
と称される。このコークスの堆積物は、工業装置におい
ては有害である。実際、管および反応器の内壁上のコー
クスの形成は、特に熱交換の減少、大きな詰まり、従っ
て、圧力損失の増加を引き起こす。一定の反応温度を維
持するために、内壁の温度を高騰させることは必要であ
りうるが、このことにより、これらの内壁の構成合金の
損傷を引き起こす危険性がある。設備装置の選択率の減
少も認められ、その結果、収率の減少も認められる。
備装置を周期的に停止させる必要があることが証明され
る。従って、コークスの形成を減少させうる材料または
コーティングを開発することは経済的に有利である。
気クラッキング用炉の管についての耐コークス化耐火性
鋼が記載されていることは公知である。しかしながら、
この鋼は、15%以上のクロムおよびニッケルと、0.
4%以下のマンガンとを含む。この鋼は、ナフサ、エタ
ンまたはガスオイルの蒸気クラッキングのために750
℃〜900℃でのコークスの形成を制限するのに開発さ
れている。
クス化に対して良好な耐性を得るための特定の組成を有
する鋼に関する。これらの鋼は、下記重量組成を有す
る: ・炭素約0.05%、 ・ケイ素2.5〜5%、 ・クロム10〜20%、 ・ニッケル10〜15%、 ・マンガン0.5〜1.5%、 ・アルミニウム多くとも0.8%、 ・本質的に鉄である100%までの補足物。
重量%のチタンを含んでもよい。
量組成を有してよい: ・炭素約0.06%、 ・ケイ素約3.5〜5%、 ・クロム約17.5%、 ・ニッケル約10%、 ・マンガン約1.2%、 ・チタン約0.5%、 ・アルミニウム約0.07%、 ・本質的に鉄である100%までの補足物。 従って、該鋼は、オーステナイト−フェライト系構造を
示しうる。
重量組成を有してよい: ・炭素約0.05%、 ・ケイ素約2.5〜3%、 ・クロム約17〜17.5%、 ・ニッケル約12%、 ・マンガン約1.2%、 ・チタン約0.35%、 ・アルミニウム約0.06%、 ・本質的に鉄である100%までの補足物。 この場合、該鋼は、オーステナイト系構造を示しうる。
で行なわれる石油化学方法用設備装置の要素の製造方法
にも関し、該製造方法では、前記要素のコークス化に対
する耐性を改善するために、上記で定義された鋼を用い
て該要素の全体または一部を製造する。
または熱クラッキングおよび脱水素化を行なう設備装置
の製造に使用されうる。
獲得を可能にするイソブタンの脱水素化反応の間に、二
次反応によってコークスの形成が生じる。このコークス
形成は、ニッケル、鉄およびそれらの酸化物の存在によ
って接触的に活性化される。
イルのような生成物の蒸気クラッキング方法に関しうる
ものであり、該蒸気クラッキング方法によって、温度7
50〜1100℃で軽質不飽和炭化水素、特にエチレン
等の形成が生じる。
するための管または板の全体を製造するのに使用されう
る。
および鋳造方法によって念入りに作りあげられて、つい
で金属の薄板、格子、管、形鋼等を製造するための慣用
技術によって成形されうる。これらの半製品は、反応器
の主要部分、あるいは付属部分もしくは補助部分のみを
組立てるのに使用されてよい。
プラズマ法、電解法、“オーバーレイ”法の少なくとも
一つに技術による、炉、反応器または導管の内壁の被覆
のために使用してもよい。この場合、これらの鋼は、特
に設備装置の組立後に反応器、格子または管の内壁のコ
ーティングを行なうために、粉体形態で使用されてよ
い。
されない実施例およびテストを解釈することによって、
本発明はより良く理解されて、それらの利点は、より明
瞭になる: ・図1は、イソブタンの脱水素化反応の間の種々の鋼の
コークス化曲線を示す。 ・図2は、同じ反応について、標準鋼と比較される本発
明による鋼についてのコークス化続く脱コークス化の累
積される効果を比較する。 ・図3は、ヘキサンの蒸気クラッキング反応についての
種々の鋼についてのコークス化曲線を示す。
る組成(重量%)を有する:
造に一般に使用される標準鋼である。さらに鋼(F1)、(D
1)および(D2)も比較例として表示される。
脱水素化反応器内でテストした。イソブタンの脱水素化
反応によって、イソブテンを得ることができた。二次反
応は、コークスの形成であった。イソブタンの脱水素化
において使用される温度で、コークスの堆積物は、本質
的に触媒源のコークスによって構成された。
および(C2)はオーステナイト−フェライト系構造を示
し、鋼(C3)および(C4)はオーステナイト系構造を示し
た。Schaeffer の図表のオーステナイト系単一相の領域
内に鋼(C3)および(C4)を位置づけるために、これらの鋼
のクロムおよびニッケル含有量をGuiraldenqとPryce の
平衡係数を用いて調整した。
的コークス化現象に対して、安定かつ不活性である酸化
物層を拡張させる機能を有した。これらの合金中のケイ
素の存在によって、Cr−Ni−Feスピネル酸化物を
含まない酸化クロムのみで実際には構成される、外面性
でありかつ実質的には連続性である層の形成が促進され
た。この酸化クロム層を、ケイ素に富む酸化物帯域によ
って金属性基質から分離した。従って、化学反応、例え
ばイソブタンの脱水素化反応の雰囲気は、実際には、コ
ークス化現象に対して接触的に不活性である酸化クロム
層との接触だけであった。
次の通りであった: ・鋼の試料を放電加工によって切断して、ついで、標準
表面状態を確保し且つ切断の際に形成され得た酸化物表
皮を取り除くために、SiC#180紙で磨いた。 ・CCl4 、アセトンついでエタノール槽中で洗浄を行
なった。 ・次いで、試料を熱天秤のアームにぶらさげた。 ・次いで、円筒状反応器を閉じた。温度の上昇をアルゴ
ン下で行なった。 ・イソブタン、水素、アルゴンおよび約300ppmの
酸素から構成される反応混合物を反応器内に注入した。
続して測定することが可能になった。 図1は、横軸に
時間をとり、平方メートル毎のグラム(g/m2 ) で示
された量である、反応中に試料上に形成されるコークス
量を縦軸にとったグラフを示した。曲線1は鋼(AS)に関
し、曲線2は鋼(F1)に関し、曲線3および曲線3bは、
各々鋼(D1)および(D2)に関し、曲線4の全体は、鋼(C
1)、(C2)、(C3)および(C4)に関した。
4)については、コークス化の割合が減少されたことは明
白であった。同じ条件下で、鋼(F1)、(D1)および(D2)
は、コークス化に対して、あまり良好でない耐性を示し
た。
ークス化サイクルの場合におけるコークス化の曲線を示
した。脱コークス化は、空気下600℃で、必要時間の
間、実施されて、堆積したコークスを(5〜10分で)
燃焼させた。曲線6は、最初のサイクルでの鋼(AS)に関
するコークス化を表し、曲線5は、コークス化/脱コー
クス化の20サイクル後の鋼(AS)の試料についてのコー
クス化を表した。
0サイクル後のコークス化/脱コークス化の曲線を表し
た。
後に、鋼(C3)および(C4)は、コークス化に対して同じ耐
性を有した。それらの表面の酸化クロム層は、変化しな
かった。該層は、コークス化に対して元の非常に弱い触
媒活性を保持した。これに反して、実際にはケイ素を含
まない標準鋼については、コークス化/脱コークス化の
20サイクル後では、6時間のテスト終了時の炭素堆積
物の割合は、4倍に増えていた。標準鋼の保護層は、安
定ではなかった。すなわち、連続する脱コークス化の場
合には、該層の触媒性金属元素、例えば鉄またはニッケ
ルの増加が生じた。
0℃でヘキサンの蒸気クラッキング反応を用いて行なっ
た。鋼の試料の調製およびテストの手順は、実施例1で
のものと同じであった。
のコークス化を示しており、該曲線は、鋼(C4)および(C
3)の試料のコークス化を各々表す曲線9および曲線10
よりも、明らかに上回った。
む合金(C3)および(C4)は、標準鋼のものよりは小さいコ
ークス化割合を有した。
ける良好な力学的特徴に留意しなければならない:
弾性限界応力に対応し、3欄は破壊応力に対応し、4欄
は破断伸びに対応する。5欄はクリープテスト1000
0時間後の破壊応力に対応し、6欄はクリープテスト1
00000時間後の破壊応力に対応し、7欄はクリープ
テスト10000時間後の1%の伸びに対する応力に対
応する。
コークス化曲線を示すグラフである。
発明による鋼についてのコークス化/脱コークス化のコ
ークス化曲線を示すグラフである。
の鋼のコークス化曲線を示すグラフである。
Claims (12)
- 【請求項1】 本質的に下記重量組成: ・炭素約0.05%、 ・ケイ素2.5〜5%、 ・クロム10〜20%、 ・ニッケル10〜15%、 ・マンガン0.5〜1.5%、 ・アルミニウム多くとも0.8%、 ・本質的に鉄である100%までの補足物、 を示すことを特徴とする、改善された耐コークス化性を
示す鋼。 - 【請求項2】 さらにチタン0.25〜約0.5重量%
を含むことを特徴とする、請求項1による鋼。 - 【請求項3】 本質的に下記重量組成: ・炭素約0.06%、 ・ケイ素3.5〜5%、 ・クロム約17.5%、 ・ニッケル約10%、 ・マンガン約1.2%、 ・チタン約0.5%、 ・アルミニウム約0.07%、 ・本質的に鉄である100%までの補足物、 を示すことを特徴とする、請求項1または2による鋼。
- 【請求項4】 オーステナイト−フェライト系構造を有
する、請求項3による鋼。 - 【請求項5】 本質的に下記重量組成: ・炭素約0.05%、 ・ケイ素約2.5〜3%、 ・クロム約17〜17.5%、 ・ニッケル約12%、 ・マンガン約1.2%、 ・チタン約0.35%、 ・アルミニウム約0.06%、 ・本質的に鉄である100%までの補足物、 を示すことを特徴とする、請求項1または2による鋼。
- 【請求項6】 オーステナイト系構造を有する、請求項
5による鋼。 - 【請求項7】 温度350〜1100℃で行なわれる石
油化学方法用装置の要素の製造方法において、前記要素
の耐コークス化性を改善するために、請求項1〜6のい
ずれか1項による鋼で前記要素の全体または一部を製造
することを特徴とする、装置要素の製造方法。 - 【請求項8】 前記要素の全体が、請求項1〜6のいず
れか1項による鋼で製造されることを特徴とする、請求
項7による方法。 - 【請求項9】 組立後に前記装置要素の内壁の被覆を、
請求項1〜6のいずれか1項による鋼によって行なうこ
とを特徴とする、請求項7または8による方法。 - 【請求項10】 前記被覆は、共遠心分離、プラズマ
法、電解被覆及びいわゆる“オーバーレイ”法から選ば
れる少なくとも一つの技術によって行なわれることを特
徴とする、請求項9による方法。 - 【請求項11】 装置は、550〜700℃で作用する
イソブタンの脱水素化装置であることを特徴とする、請
求項7〜10のいずれか1項による方法。 - 【請求項12】 装置は、750〜1100℃で作用す
る、ナフサ、エタンまたはガスオイルの蒸気クラッキン
グ装置であることを特徴とする、請求項7〜10のいず
れか1項による方法。
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