ПОВЕРХНОСТЬ МЕТАЛЛА С ТЕРМОИЗОЛИРУЮЩИМ СЛОЕМ, ЗАЩИЩАЮЩИМ ОТ ПЫЛЕВИДНОЙ КОРРОЗИИ Российский патент 2001 года по МПК B32B15/00 F16L58/02 C23F15/00 

Описание патента на изобретение RU2175607C2

Изобретение относится к поверхности металла, защищенной от пылевидной коррозии, которая имеет изолирующий слой из газопроницаемого термоизолирующего материала, причем сторона термоизолирующего слоя, более холодная в процессе работы, находится в непосредственной близости от поверхности металла, а сторона изолирующего слоя, более горячая в процессе работы, нагревается потоком газа, содержащим окись углерода, который дополнительно содержит водород и/или водяной пар и имеет температуру 300 - 1700oC.

Из DE-C 432 71 76 (с которым корреспондируется патент США 5 490 974) известна защита поверхности металла от пылевидной коррозии за счет того, что в зону между поверхностью металла и термоизолирующим слоем подают газо- или парообразную защитную среду, в значительной мере освобожденную от СО. В основу изобретения положена задача очень просто и экономично осуществить защиту от пылевидной коррозии и при этом отказаться от защитного газа, подводимого извне. Согласно изобретению сделать это удается за счет того, что в зоне между поверхностью металла, подлежащей защите, и горячей стороной изолирующего слоя расположен катализатор для проведения реакции между окисью углерода и водородом и/или водяным паром.

Пылевидная коррозия возникает под влиянием горячего газа, содержащего CO, в том случае, если газ охлаждается на поверхности металла и CO при этом распадается в результате реакции Будуара на C + CO2. При этом в структуре металла образуются карбиды, приводящие к разрушению структуры материала. Воздействию пылевидной коррозии подвергается не только сталь, но и материалы на основе никеля.

Интенсивность корродирующего воздействия тем выше, чем выше парциальное давление СО и молярное отношение CO/CO2 на поверхности металла. Феномен пылевидной коррозии не объяснен еще научно во всех подробностях, однако известно, что потенциал играет важную роль для образования свободного углерода при реакции разложения СО. Это разложение CO происходит при температуре ниже температуры равновесия Будуара, причем эта температурная граница коротко будет называться здесь температурой Будуара. Температура Будуара растет по мере роста парциального давления СО и роста молярного отношения CO/CO2.

Согласно изобретению защита поверхности металла от пылевидной коррозии осуществляется за счет наличия катализатора. Этот катализатор находится на поверхности металла, подлежащей защите, или в зоне между поверхностью металла и стороной изолирующего слоя, более горячей в процессе работы, и, в частности, в зоне холодной стороны изолирующего слоя. Благодаря катализатору ускоряется, по меньшей мере, одна из реакций А или В
(А) СО + 3H2 - CH4 + H2O;
(В) СО + H2O - CO2 + H2.

За счет местного уменьшения концентрации СО уменьшается температура Будуара в опасной зоне и благодаря этому совсем или в значительной мере предотвращается разложение СО.

В наиболее опасной зоне достаточно незначительного количества катализаторов для защиты поверхности металла, потому что обычно лишь сравнительно небольшое количество CO подвергается превращению. Обычно термоизоляция состоит из пористого изолирующего бетона, пористых фасонных кирпичей или слоя керамических волокон. Такая термоизоляция позволяет простым образом работать с необходимой концентрацией катализатора, например, путем пропитки раствором катализатора с последующей сушкой. Является также возможным примешивать катализатор в изолирующий бетон перед обработкой или в материал для изготовления фасонных кирпичей.

Для интенсификации, по меньшей мере, одной из вышеназванных реакций А и В можно применять известные катализаторы. Эти катализаторы содержат обычно переходные элементы группы VIII, Ib и IVa периодической системы элементов. В качестве компонентов катализатора особенно подходит один или несколько металлов из группы: никель, медь, железо, кобальт, молибден, вольфрам, хром, платина, палладий, родий или рутений.

Деталями установок, подвергающимися пылевидной коррозии, являются трубопроводы или каналы, через которые протекает синтез-газ, основными компонентами которого являются СО и H2. Сюда также относятся теплообменники для охлаждения газа, содержащего СО, например, синтез-газа. Температура повреждающейся поверхности металла лежит обычно в диапазоне от 300 до 1200oC, а металлические детали работают при давлении от 1 до 150 бар. Горячий газ, вызывающий коррозию, зачастую имеет содержание СО в диапазоне от 2 до 80 об. %.

Возможности выполнения защиты от коррозии поясняются с помощью чертежа. На нем показан продольный разрез трубопровода, по которому проходит горячий газ, содержащий CO.

Магистральный трубопровод 1 имеет внешнюю стальную оболочку 2, имеющую изнутри пористый термоизолирующий слой 3. Внутри трубопровода 1 протекает горячий газ, содержащий CO, как это показано стрелкой 5.

С магистральным трубопроводом 1 сообщены несколько отдельных трубопроводов 8, из которых на чертеже показан лишь один. Отдельные трубопроводы отходят, например, от не показанной на чертеже трубчатой печи для разложения углеводородов с целью получения сырого синтез-газа с температурой в диапазоне от 800 до 1000oC.

В зоне устья 8а отдельного трубопровода 8 стальная оболочка 2 отформована в виде колокола 9, приваренного к трубопроводу 8 верхним участком 9a. Между колоколом 9 и внешней стороной трубопровода 8 также находится пористая термоизоляция, которая заполняет эту зону. Так как пылевидной коррозии металла особенно подвержена внутренняя сторона колокола 9, изолирующий материал имеет в распределенной форме каталитически действующий металл. Содержание катализатора в термоизоляции выделено на чертеже заштрихованной зоной 4. Как показано, кроме того, на чертеже, не вся термоизоляция имеет катализатор, а только опасная зона внутри колокола 9 и зона, непосредственно примыкающая к ней. Само собой разумеется, что термоизоляция снабжается катализатором лишь там, где на основе расчета или практического опыта известно, что металл подвергается пылевидной коррозии. Вид и концентрацию применяемого катализатора лучше всего определять опытным путем. При этом выяснилось, что для достижения необходимого снижения концентрации CO в получающемся там газе, катализатор должен присутствовать вблизи опасных мест лишь при сравнительно небольшой концентрации.

В качестве примера исследовалось расположение, показанное на чертеже. Сырой синтез-газ, пропускаемый по трубопроводам 1 и 8, имел температуру 870oC и следующий состав, об.%: CO2 - 5,0; CO - 9,9; H2 - 50,1; CH4 - 5,0; H2O - 30,0.

Изолирующий слой 3 состоял из пористого глинозема, он был пропитан водным раствором нитрата никеля внутри зоны под колоколом 9. Концентрация никелевого катализатора составляла 30 мг Ni на см3. Состав газа определялся зондами непосредственно на внутренней стороне колокола 9, при этом было установлено, что содержание CO в синтез-газе уменьшалось в соответствии с реакциями А и В до остаточного содержания ниже 1 об.%. При температурах 400 - 600oC опасности образования пылевидной коррозии не возникало. Без катализатора концентрация CO на внутренней стороне колокола 9 практически соответствовала составу синтез-газа, вследствие чего получалась температура равновесия Будуара, равная 785oC. Вследствие этого в данном случае следовало бы опасаться пылевидной коррозии металла.

Похожие патенты RU2175607C2

название год авторы номер документа
ТРУБОПРОВОД ДЛЯ ОТВОДА СОДЕРЖАЩЕГО ВОДОРОД И МОНООКСИД УГЛЕРОДА ГОРЯЧЕГО ГАЗА 1995
  • Вернер Релль[De]
RU2106563C1
СПОСОБ ОБЕССЕРИВАНИЯ ГАЗА, СОДЕРЖАЩЕГО HS 1996
  • Клаус Штетцер
  • Вольфганг Виллинг
RU2147918C1
ТРУБЧАТАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО РАСЩЕПЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ 1994
  • Фридрих Хоманн[De]
  • Вернер Релль[De]
  • Ханс Гюнтер Мертель[De]
RU2102310C1
СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ СЕРЫ ИЗ ГАЗА, СОДЕРЖАЩЕГО СЕРОВОДОРОД 1992
  • Дитрих Рольке[De]
  • Петер Корнел[De]
  • Райнер Лелл[De]
  • Клаус Штетцер[De]
  • Габриэле Нойрот[De]
RU2070086C1
СПОСОБ СУХОГО ОБЕССЕРИВАНИЯ ОТРАБОТАВШЕГО ГАЗА 1996
  • Ханс Байссвенгер
  • Бернхард Тене
  • Вольфрам Клее
RU2154519C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА ИЗ МЕЛКОЗЕРНИСТЫХ ОКИСЛОВ ЖЕЛЕЗА И ПЕЧЬ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1992
  • Ральф Вебер[De]
RU2090623C1
СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ГОРЮЧИХ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ, ПОПУТНЫХ ГАЗОВ И/ИЛИ БИОГАЗОВ 2013
  • Шнайдер, Кристиан
  • Боде, Андреас
  • Клинглер, Дирк
  • Маххаммер, Отто
  • Брюггеманн, Филипп
  • Керн, Маттиас
  • Хормут, Вольфганг Алоис
  • Гузманн, Маркус
  • Кениг, Рене
  • Берннат, Йенс
  • Колиос, Григориос
  • Геке, Фолькер
  • Маасс, Ханс-Юрген
  • Бюкер, Карстен
RU2652720C2
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ CO-СОДЕРЖАЩИХ ОТРАБОТАННЫХ ГАЗОВ 2008
  • Мёллер Роланд
RU2467789C2
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ЧУГУНА С ВОЗВРАТОМ КОЛОШНИКОВОГО ГАЗА ПРИ ДОБАВЛЕНИИ УГЛЕВОДОРОДОВ 2009
  • Милльнер Роберт
  • Видер Курт
  • Вурм Йоханн
RU2496884C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГОРЯЧЕГО ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ГАЗА ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РУДЫ МЕТАЛЛА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1997
  • Кепплингер Леопольд Вернер
  • Вурм Иоганн
  • Мизелли Герберт
  • Кастнер Вальтер Райнер
  • Бруннбауэр Гюнтер
RU2192476C2

Реферат патента 2001 года ПОВЕРХНОСТЬ МЕТАЛЛА С ТЕРМОИЗОЛИРУЮЩИМ СЛОЕМ, ЗАЩИЩАЮЩИМ ОТ ПЫЛЕВИДНОЙ КОРРОЗИИ

Поверхность металла, защищенная от пылевидной коррозии, имеет изолирующий слой из газопроницаемого термоизолирующего материала. Сторона термоизолирующего слоя, более холодная в процессе работы, находится в непосредственной близости от поверхности металла, а сторона термоизолирующего слоя, более горячая в процессе работы, нагревается потоком газа, содержащего окись углерода, который дополнительно содержит водород и/или водяной пар и имеет температуру 300 - 1700°С. В зоне между поверхностью металла, подлежащей защите, и горячей стороной изолирующего слоя расположен катализатор для реакции окиси углерода с водородом и/или водяным паром. Обеспечивается упрощенная и экономичная защита поверхности металла от пылевидной коррозии. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 175 607 C2

1. Поверхность металла, защищенная от пылевидной коррозии, имеющая изолирующий слой из газопроницаемого термоизолирующего материала с одной стороной, расположенной в непосредственной близости от поверхности металла и являющейся более холодной в процессе работы по сравнению с другой более горячей в процессе работы стороной слоя, нагреваемой потоком газа, вызывающим коррозию, содержащего окись углерода, водород и/или водяной пар, имеющим температуру 300 - 1700oC, отличающаяся тем, что в зоне между подлежащей защите поверхностью металла и более горячей стороной изолирующего слоя размещен катализатор для реакции окиси углерода с водородом и/или водяным паром. 2. Поверхность металла по п.1, отличающаяся тем, что катализатор содержит один или несколько металлов, выбранных из группы, состоящей из никеля, меди, железа, кобальта, молибдена, вольфрама, хрома, платины, палладия, родия или рутения. 3. Поверхность металла по п.1 или 2, отличающаяся тем, что термоизолирующий слой состоит из пористого изолирующего бетона, пористых фасонных кирпичей или слоя керамических волокон. 4. Поверхность металла по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что катализатор размещен вблизи от подлежащей защите поверхности металла
5. Поверхность металла по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что она предназначена для работы при температурах 300 - 1000oC.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2001 года RU2175607C2

Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды 1921
  • Богач Б.И.
SU4A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды 1921
  • Богач Б.И.
SU4A1
EP 0 353 086 A2, 31.01.1990
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1

RU 2 175 607 C2

Авторы

Болл Вальтер

Хоманн Фридрих

Релль Вернер

Даты

2001-11-10Публикация

1997-04-03Подача