JPS5947036B2 - 二酸化クロムの合成用反応器に於ける腐蝕を減少する方法 - Google Patents

二酸化クロムの合成用反応器に於ける腐蝕を減少する方法

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JPS5947036B2
JPS5947036B2 JP51095455A JP9545576A JPS5947036B2 JP S5947036 B2 JPS5947036 B2 JP S5947036B2 JP 51095455 A JP51095455 A JP 51095455A JP 9545576 A JP9545576 A JP 9545576A JP S5947036 B2 JPS5947036 B2 JP S5947036B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/02Apparatus characterised by being constructed of material selected for its chemically-resistant properties

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 二酸化クロムは、公知のように酸化クロム■を更に低い
酸化物段階の酸化クロム例えば特にCr2O3又はCr
3O8及びCr2O5と場合によりドーピング剤例えば
硫化金属化合物の存在において熱水反応せしめることに
より生成される。
反応は250〜500℃の温度においてかつ50〜50
0バールの圧力において行われる。なおまた酸化物混合
物は、例えば高圧反応器中に互に重なり合つている例え
ば非合金C−鋼よりなれる閉鎖されていない罐中に添加
される。高圧反応器の底部には、反応器溜り中に熱水反
応のために心要な水が存在している。最下部の罐の膨張
を阻止するために、この罐は例えば同様にC−鋼より造
られた床張り状の取付物上に支承されることができる。
二酸化クロムの製造に際して、通常使用される高圧反応
器は、鉄又は鉄合金であつて、例えば炭素鋼、鋳鉄、ス
テンレスオーステナイトCrうi一またはCr−Ni−
MO−鋼(例えばXIOCrNiMOTil8lO,D
INl744O材料点1.4571VCよる)、または
モリブテンまたはクロム及びモリブテンを加えたニツケ
ルベース合金(例えばNiCr2OMOl5,DINl
7744、材料遥 2,4811による、またはこれら
から誘導された合金、NiMOl6Crl5W)材料▲
2、4812、NiMOl6Crl5W)材料▲2、4
819およびNiMOl6CrTi)材料遥2.461
0で、これらは商品名ハステロイCR)ハステロイC−
276Rおよびハステロイc−4Rとして知られている
)およびクロムを加えたニツケルベース合金(例えばN
iCrl5Fe,DINl7742材料遥2.4816
,インコネル600Rに相当)および低合金鋼(例えば
20CrM0V135、鋼一鉄−材料シート5.90、
材料遥1.7779による)等のような鉄または鉄合金
から造られており、または少なくとも反応器の内壁はこ
のような材料で被覆されている。溶接補助材料としては
、技術の規則に従つて、こねまぜ材料に合わせた材料が
使用され、例えば高合金鋼およびクロムを加えたニツケ
ルベース合金の場合、またはニツケル合金と高合金鋼の
結合の場合、装置の高い設計温度のためしぱしばNiC
rl5Feのタイプの補助材料が使用される。装入式に
操業される熱水反応中、反応器溜り中における水は反応
の終りに2.0〜2.5のPH−値を有し、かつ主とし
て6価のクロムとして溶解されて存在するクロムを1.
0V/tまで含有している。
更に水はなお硝酸塩を0.6y/tまで並びに痕跡の塩
化物をも含有している。特に反応器溜り中における水性
相は、反応器及び取付物用の使用材料に対し強く腐蝕作
用する。
即ち例えば500操業時間後に既に個々の材料において
次の損傷が発生することが示された。(a)ニツケルを
ベースとする合金(例えばNiCrl5Fe,DINl
7742、材料遥2.4816による、インコネル60
0に相当)において特に明らかに確認することができた
が、オーステナイトCr−Ni−MO−鋼及び低合金鋼
例えば20CrM0V135、材料遥1.7779にお
いても確認することができた。応力腐蝕割れの種々の形 (自)その表現型においては加圧水素腐蝕に類似してい
る特に反応器溜りの吃水線以下における非合金C−鋼に
おける組織損傷。
(c)局所的膿庖形成又はムルデ形腐蝕を有する総ての
材料における強い一般的腐蝕。
これらの結果はそれ自体驚くべきことである。
何となればニツケルベース合金、特にクロムを加えたニ
ツケルベース合金(上記参照)に対する粒間応力腐蝕割
れは、従米超高純度の水又は不純化され易い中性水又は
苛性ソーダ水溶液中においては300℃以上の温度にお
いてのみ公知となつていたからである。低合金鋼におけ
る粒間応力腐蝕割れは(この場合存在する類似の媒体中
における)今まで知られていない。(b)の下に説明さ
れている組織損傷は、加圧水素による腐蝕により例えば
アンモニア合成の早期において観察することができた損
傷に類似している。
本発明の目的とする所は、酸化クロムを低い原子価段階
の酸化クロムにて熱水変質することにより二酸化クロム
を製造するための鉄又は鉄合金よりなれる反応器の内壁
及び取付物における腐蝕を減少する方法を提供しようと
するにある。しかるにこの目的は、変質中変質さるべき
二酸化クロムと接触しない水性相が発生する反応器の個
所に鉛又は鉛及び蒼鉛を金属形にて又はその酸化物、水
酸化物及び(又は)その塩の形にて添加することにより
達成されうることが知られた。これら手段により、それ
自体文献〔H.R.COpsOn,G−EcOnOmy
,COrrOsiOn(NACE)24,1968,5
5−65〕よりニツケルをべースとする合金(前記参照
)における割れ形成が鉛の存在によつてこそ助長される
ことが公知であるにも拘わらず、おどろくべきことにこ
れら手段によつて例えばニツケルをベースとする合金(
前記参照)における割れの形成は驚く程抑圧される。同
様にして非合金又は低合金C一鋼における前述の腐蝕現
象も少くとも強く抑圧される。即ちかかる鋼においては
応力腐蝕割れは組織損傷と同様に抑圧される。一般的腐
蝕も、これ等鋼においてはムルデ形腐蝕と同様に緩和さ
れる。本発明による方法は、正常ならば反応器溜り中に
提供される熱水変質のために必要な水に前記の元素を添
加するようにして行われることができる。
しかしながら反応中反応器の比較的冷たい個所において
、例えば壁において凝縮され、次に添加物も存在する反
応器溜り中に集まる過剰の水を罐中に添加するようにし
ても操作することができる。いかなる場合にも本発明に
よる添加物は溜中に存在している。鉛又は鉛及び蒼鉛が
金属形にて使用される場合には、このことは例えば0.
0〜1000μmの粒大を有する粉末の形にて行われる
のが最良である。
しかしながら二価の鉛の酸化物或は水酸化物が特に有利
である。これ等化合物は、同時に水のPH−値が例えば
PH2から5〜6の値まで引き上げられると言う利点を
有する。勿論前記の元素の塩例えば特に硫酸鉛も使用さ
れることができる。鉛又は鉛及び蒼鉛あるいは、それら
の化合物は、反応器溜り中に集まる熱水変質中に罐の内
部より揮発するクロムが難溶性クロム酸鉛あるいは蒼鉛
として結合されるような量において使用される。従て鉛
及び蒼鉛は、反応器溜り中に予め添加された又はそこに
変質中に集まる水と共に、少くともそこに集まるクロム
酸塩量に関して少くとも化学量論的量において存在する
ような量において添加される。鉛及び蒼鉛のクロム酸塩
は極めて難溶性であるから、クロム酸イオンと平衡状態
に在る酸性溶液中に存在する重クロム酸塩も難溶性クロ
ム酸塩として沈澱される。普通は形成される二酸化クロ
ム1蛇につきクロム酸100乃至200巧が遊離される
。このことからその都度必要な本発明による添加物の量
が算出される。前記の添加物の外に、なおリチウム及び
バリウムの水酸化物も添加されることができ、しかも反
応後反応器溜り中におけるPH一値が7から約11まで
以上であるような量において添加されることができる。
本発明による方法においては、ニツケルをベースとする
合金およびステンレスオーステナイト鋼における腐蝕現
象だけでなく、廉価な非合金鋼又は低合金鋼における腐
蝕現象も著しく減少するから、本発明による方法は更に
次のような利点、即ち反応器あるいは取付物の構成のた
めに、これらより廉価な材料例えば罐板Hll(DIN
l7OO6、材料f).1.0345による)、St3
5(DINl7OO6VCよる)、St45(DINl
7OO6による)にたよることができるという利点をも
呈する。
実施例 (4) 0.9tの内容積を有するオートクレーブは、
50バールの初圧において250時間中に、350℃ま
で420バールの圧力下で加熱し、ついで室温まで冷却
する50時間かかる周期で、5回加熱される。
各サイクルにおいて、2.0のPH一値を有し、かつ1
t1f,ついてクロム0.5t(クロム酸塩の形で)及
び1tについてNO3−イオン0.6tを含有している
二酸化クロムオートクレーブの反応器溜りより生ずる水
400cdが充填される。
このオートクレーブ中に、その最初の始動前に(a)ボ
イラー用罐板HI(DINl7OO6、材料屋1.03
45による)(b) St35.2(DINl7OO6
、材料黒1.0309による)(c) Ni−MO−1
6Cr15W合金(材料屋2.4819)よりなれる腐
蝕試料及び取付彎曲片試料が入れられる。
個々の試料は互にかつオートクレーブの壁より酸化物セ
ラミツク材料により絶縁されている。
個々の試料は250時間の経過後調査され、この場合次
の所見が生ずる:(a)腐蝕試料 罐板H1あるいはSt35.2よりなれる試料において
ムルデ形腐蝕、即ち水素腐蝕並びに水素含有率の80倍
加によつて始まる組織損傷が示される(腐蝕速度0.2
7m/a1ムルデ中においては0.5wn/a)。
更にSt35.2においては膿痘形成並び熔接々目範囲
における組織弛緩が示される。鑵板並びにSt35.2
は加圧水素腐蝕の早期段階と解釈されうる非金属性封入
物の倍加が示された。Ni−MO−16Cr15W合金
材料K).52.4819)試料は均等な腐蝕、即ち試
料縁の機械的処理のための及び衝撃数による試料の穿孔
及び記号づけのための残留応力による粒間割れを示す。
(転)取付彎曲片試料 10 罐板H1或いはSt35.2よりなれる試料においては
ムルデ形腐蝕が確認されることができ、前記Ni+MO
−16Cr−15W合金試料においては試料の厚さの2
/3において多数の粒間割れが示され、この場合降伏点
よりも著しく下にあ 15る低い応力における(引張り
留金の範囲における)割れ形成も観察されることができ
る。
旧 (自)に記載せる試験と同様ではあるが、各装入に
おいて水にPbO4Vを添加された点において相違して
いる試験においては次の結果が確認さ 20れる:総て
の試料は褐黒色である。
引張り変曲片試料は顕微鏡調査においても割れを示すこ
となく、しかも非合金鋼(罐板H1及びSt35.2)
における平均腐蝕速度は同様に0.2wwL/aである
が、著しく僅少な深さのムルデの範囲におい 5ては0
.3w/aに過ぎない。St35.2においては膿痘形
成を観察することができない。罐板H1においてのみな
らずSt35.2においても、加圧水素腐蝕を確認する
ことができない、同様に組織弛緩及び封入物の倍加も確
認することが 30できない。その水素含有率は、普通
の分析変動範囲においては不変である(試験開始前1.
2一、試験後1.5F)。)酸化鉛(PbO)は熱水中
におけるよりも冷水中に容易に溶解し、従てその溶解度
は温度の上昇と共に減少するから、次の試験が行われる
:前記のオートクレーブ中に先づPbO4fを有する水
50m1を添加しかつ250℃に加熱する。
この温度において(至)に記載したように水350m1
を充填し、次にオートクレーブを250時間中に5回、
350℃の温度まで420バールの圧力下で加熱する。
試料における結果は03)に記載したものに相当する。
このことからPbO−添加の腐蝕阻止作用は、冷状態に
おいて形成されるクロム酸鉛に帰すべきものであること
が明らかである。))(B)VC記載せると同様ではあ
るが、1サイクルのみが250時間にて操業される点に
おいて相違する試験に於ては、(自)に記載せると同一
の結果が生ずる。
トE(”に記載したような試験において、PbO4yの
代りに(a)鉛粉末5.0y (転)Bi2O34.5V を添加する時は、同一の結果が得られる。
ト)(T3)に記載せると同様ではあるが、2サイクル
のみが、それぞれ250時間にて操業されかつ反応器溜
りより生ずる水に酸化鉛IV並びに追加的に水酸化リチ
ウム0.7Vを添加する点において相違する試験におい
て(室温において測定せるPH−値〜11)、各々の割
れ形成の阻止に関し同一の結果が得られ、並びに非合金
−或は低合金鋼に対する限局された腐蝕に関し改善され
た結果が得られる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 低い原子価段階の酸化クロムにて酸化クロムVIを熱
    水変質することにより二酸化クロムを製造するための鉄
    は鉄合金よりなれる反応器の内壁及び取付物における腐
    蝕を減少する方法において、変質中変質さるべき酸化ク
    ロムと接触しない水性相が発生する反応器の個所に、鉛
    を金属形にて又はその酸化物、水酸化物及び(又は)そ
    の塩の形にて添加することを特徴とする二酸化クロムを
    製造するための鉄又は鉄合金よりなれる反応器の内壁及
    び取付物における腐蝕を減少する方法。 2 二価の鉛及び(又は)その酸化物及び(又は)水酸
    化物を使用することを特徴とする特許請求の範囲1記載
    の方法。 3 追加的に水酸化リチウム及び(又は)水酸化バリウ
    ムを添加することを特徴とする特許請求の範囲1及び2
    のいづれかに記載の方法。 4 低い原子価段階の酸化クロムにて酸化クロムVIを熱
    水変質することにより二酸化クロムを製造するための鉄
    又は鉄合金よりなれる反応器の内壁及び取付物における
    腐蝕を減少する方法において、変質中変質さるべき酸化
    クロムと接触しない水性相が発生する反応器の個所に、
    鉛及び蒼鉛を金属形にて又はその酸化物、水酸化物及び
    (又は)その塩の形にて添加することを特徴とする二酸
    化クロムを製造するための鉄又は鉄合金よりなれる反応
    器の内壁及び取付物における腐蝕を減少する方法。 5 二価の鉛及び三価の蒼鉛の酸化物及び(又は)水酸
    化物を使用することを特徴とする特許請求の範囲4記載
    の方法。 6 追加的に水酸化リチウム及び(又は)水酸化バリウ
    ムを添加することを特徴とする特許請求の範囲4及び5
    のいづれかに記載の方法。
JP51095455A 1975-08-16 1976-08-12 二酸化クロムの合成用反応器に於ける腐蝕を減少する方法 Expired JPS5947036B2 (ja)

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JPS5224998A JPS5224998A (en) 1977-02-24
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