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JPS5832688A - 炭化水素の熱分解、改質用に供する反応器用被覆管の製造方法 - Google Patents

炭化水素の熱分解、改質用に供する反応器用被覆管の製造方法

Info

Publication number
JPS5832688A
JPS5832688A JP13190181A JP13190181A JPS5832688A JP S5832688 A JPS5832688 A JP S5832688A JP 13190181 A JP13190181 A JP 13190181A JP 13190181 A JP13190181 A JP 13190181A JP S5832688 A JPS5832688 A JP S5832688A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
tube
self
hydrocarbons
resistant steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP13190181A
Other languages
English (en)
Inventor
Keizo Konogi
此木 恵三
Takayori Shinohara
篠原 孝順
Ikuyoshi Kouchi
生好 幸地
Keiichi Shibata
柴田 啓一
Hisakatsu Nishihara
西原 久「あ」
Toshiaki Morichika
森近 俊明
Junichi Sugitani
杉谷 純一
Koji Tsuchida
土田 公司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kubota Corp
Toyo Engineering Corp
Original Assignee
Kubota Corp
Toyo Engineering Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kubota Corp, Toyo Engineering Corp filed Critical Kubota Corp
Priority to JP13190181A priority Critical patent/JPS5832688A/ja
Priority to CA000409598A priority patent/CA1190880A/en
Priority to US06/408,820 priority patent/US4510988A/en
Priority to GB08223782A priority patent/GB2106544B/en
Priority to DE3231045A priority patent/DE3231045A1/de
Priority to FR8214440A priority patent/FR2511698B1/fr
Publication of JPS5832688A publication Critical patent/JPS5832688A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/14Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils in pipes or coils with or without auxiliary means, e.g. digesters, soaking drums, expansion means
    • C10G9/18Apparatus
    • C10G9/20Tube furnaces
    • C10G9/203Tube furnaces chemical composition of the tubes
    • 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
    • B01J19/0006Controlling or regulating processes
    • B01J19/002Avoiding undesirable reactions or side-effects, e.g. avoiding explosions, or improving the yield by suppressing side-reactions
    • B01J19/0026Avoiding carbon deposits
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

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】 本発v4Fi炭化水素の熱分解、改質用に供する反応器
用被覆管の製造方法に関する。
波状またはガス状の炭化水素、を、高温、高圧下で触媒
を用い或は触媒を用いず熱分解重たは改質の化学反応を
行わしめると、a形炭素の析出現象が起り、この析出固
形炭素が反応器を構成する管の化学反応を行わしめる内
面側に蓄積されることが知られている。この固形炭素の
析出沈積を放置しておくと、炭化水素(含む流体の渡通
を妨@L、。
同時に熱分解または改質の化学反応を行わしめるために
管の外表面側から反応熱を供吟もしくけ除去するさいに
、総括伝熱係数の著しい低下を来1、反応器の操業の継
続が固層となる問題を生ず条。
従来この種反応器用として用いられている材料は、その
高温、高圧の操業条件に適応すぺ(Ni、Crを多量に
含むところの、高温装置材料として一般的ないわゆるr
・、−、Cr −111iJ=オーステナブト型耐型鋼
熱鋼り、特に操業多件が高弊些する程、その管用耐熱鋼
材中のNi量を更に増加するようにするのが通例である
ところ−が、このF・−Cr −)ii系オーステナイ
ト型耐熱鋼で製造したものを使用した場合では、その使
用に伴い管内面に不可避に析出固形炭素の付着現象を住
じ、これがため連続操業を原3則とする反゛応装置奄一
時的に操業中よし1.!!r種の方法によ、すこの析出
炭素除去作、業(%4わゆるデ5コニキング)を定期的
に実施することを余儀無くされている。
そして、この傾向は鋼材中にHlを多量に含有するもの
程顕著に現われ、その場合には管内面に短時間で固形炭
素が析出し、固形炭素の沈積量が一層急激に増加するこ
とが知られ、上記除去作業の必要頻旋が更に増大する問
題がみられる。
本発明者等はこの管内7iiiJKおける固形炭素の析
出現象について鋭意研究考察した結果、反応器用管を構
成しているr・−cr−Mi茶系オーステナイト型耐熱
鋼材料中Ni含有量と固形炭素の析出沈積量とに相関関
係があることを知見し、更には鋼材中のNu (管内!
1面に存在する)ii)が触媒作用を果し炭化水素から
の固形炭素の析出を促進していることを見出すに至った
このような技術−的背景乃至考察を−とにすれば炭化水
素の熱分解、改質用に供する反応器用管について、その
操業使用時における固形炭素の析出付着現象を防止する
ためKは、基材耐熱鋼管の炭化水素含有物と接触する内
面側をXiを含まないもしくは屓1含有量の少ない別種
のi゛熱材料をもって被覆し、炭化水素と管基材中に含
有された胆との接触を遮断することが有効力対策手段と
なり得ることが知られる。
しかして、本発明はこのような技術的見地から炭化水素
の熱分解、改質用Kmする反応器用管として、基材をな
すF・−Cr−Ni系オーステナイト型耐熱鋼からなる
管の内面に、上記目的に適合する自溶性合金の被覆層を
形成して構成した新規な被覆管を提供しようとするもの
であり′、特に本発明は、この被覆管の製造方法として
、遠心力鋳造に溶射を併せて利用した簡便な手段を提供
するものである。
以下本発明の反応器用被覆管の製造方法について説明す
る。tず本発明に係る被覆管の基材を構成するものとし
ては、前述のように高温、高圧の操業条件Kj1合する
従来からのr・−Cr −Ni系オーステナイ)型耐熱
鋼が用いられる。
しかして、この基材耐熱鋼より構成された管の内Pfl
K自溶性合金の被覆層を形成してなる所期の、′( 被覆管を得るために、本発明は次のような製造手段に依
っている。すなわち、末法でけ上記耐熱鋼(4IK耐熱
鋳鋼)からなる管を鋳造する大めの遠心力鋳造過程にお
いて、゛鋳造管の内面が凝固し六後、その内面に自−性
合金粉末を溶射し、・鋳造管の□自己保有熱を“別画し
つつこれを基゛材内面に溶融!I各せしめ、゛その一固
完了後において、1雫性合金の被覆層番一体に形成した
被覆管を鋳造するものである。
このさい、自溶性合金粉末を溶射するまでの間の鋳造管
内面の酸化防止及び自溶性合金粉末の流動性を高めゐた
め、基材耐熱鋼溶湯の鋳造と同時もしくけ一造電−に鋳
造管内面に7ラツクスを投入して用いることもでき、か
くすればその溶融接合性を一層高めることができる。t
たフラックスを用いる場合では、これを自溶性合金粉末
と混合して溶射によ]用いることもできる。
上記自S性合金粉末の溶射の時期は、鋳造管内面の凝固
完了lI□に朽うのがI[tLい。すなわち。
鋳造管内面の未凝固状叢で溶射すると、高凪含有量の基
材耐熱鋼と混合し、所期目的とするN1を含オないもし
くけ訂含有量の少ない被覆層を形成することができない
ためである。また、このように内面未凝固状態で自溶性
合金粉末を溶射すると、基材とこの内面を被覆する合金
層との肉厚が不安定なものが得られ、一方対象としてい
る高温、高圧の圧力容器の用途にあっては、耐高温、高
圧材である基材耐熱鋼に肉厚一定の屯のが厳格に要求さ
れ」゛結局使用に耐えないものが製造されることになる
大めである。      ゛ 一方鋳造管内面の凝固完了後においては、自溶性合金粉
末の溶射を速やかに開始し、短時間内にこれを完了する
必要がある。すなわち、凝固直後における鋳造管内面の
放熱量は大きいが、その後鋳造管は次第に冷却し、これ
につれてその放熱量本減少されるためである。従って、
自溶性合金粉末の溶射にさいしては、その単位時間当り
の粉末供給量を増大して作業能率を高めることが必要で
あり、このため末法に使用する溶射機としては。
粉末供給量の大きなものが望tしい。具体的Ktj1分
轟り100−L 500 f程度の溶射諸方を確保する
亀のが好適である。なお、溶射様の先端部近傍は鋳造管
内に挿入されてその内面からの輻射熱によ9高温に晒ら
されるため、その過熱を防止するため水冷構造を具備す
るものであることが必要である。
かくして、上記溶射完了後においては、F・−Cr−I
i系オーステナイト型耐熱鋼からなる管の内面に、自溶
性合金の被覆層を形成してなる所期目的の被覆管が得ら
れる。
なお、零発1j!に係る被覆管の基材を構成するF−−
Cr −111系オーステナイト型耐熱鋼としては、具
体的KFi、CrjI O−50%%1118〜40−
、 GO,1−0,8嘩、sig、s 1以下、Mn1
t、OIG以下、N0018嗟以下(以上各重量1り、
残部実質的にr・、壇たは?@〇一部を勘、W、Wbの
うちの1種または2種以上(総量6重量嗟以下)で置換
した合金が例示てきる。
オた。被覆層の形成に用いられる自溶性合金粉末として
は、具体的には、 Crl!$−4091,)Ji。
〜ss、CO,O1〜4嗟、815%:以下、Mnfl
、O’16以下、10.15嘔以下、854以下(以上
各重量9g)。
残部実質的[F・からなる合金を例示することができる
。しかし乍ら、基材耐熱鋼及び自溶性合金粉末について
は、本発明の技術目的を賢更し力い限F)において、上
記成分範囲外での成分賢動や成分の添加除去を妨げるも
のではない。
なお、自溶性合金粉末(fi*1f Flglng A
11ay Powder )とは、本来溶射用に使用さ
れる本の!あるが、上記に例示し良ものは、一般の溶射
の場合と異なり溶射後加熱溶融処II(ヒエージング)
して使用される−のである。
以上に述べたように、本発明の反応器用被覆管の製造方
法は、基材耐熱鋼管の遠心力鋳造過程において、その内
面凝固41K、自溶性合金粉末を溶射し、鋳造管の自己
保有熱を利用しつつこれを基材内面に溶融接合せしめて
所期目的とする被覆管を得るものであり、この種被覆管
の工業的な製造手段として簡便かつ安価に目的を達する
ことのてきる−のである。
また、本発明では基材鋳造管内面に自溶性合金の被覆層
を形成する喪めの手段として、溶射を採用することを特
徴とするものであるが、この手段によれば製造上次のよ
うな顕著な利点を具備するものである。すなわち、自溶
性合金粉末の溶融温lが、基材耐熱鋼の溶融温度よりも
300℃程度以上低い場合では、側段溶射によりその熱
源を利用しなくと4、自溶性合金粉末をその凝固直後に
内面に散布するだけで、これを溶融接合せしめることが
可能である。しかし乍ら、自溶性合金粉末の溶融mfが
、基材耐熱鋼のそれを300℃程度を超えて下回らない
場合においては、自溶性合金粉末を散布しただけでは、
熱量不足のためこれを溶融接合せしめることが不可能と
なる。このような場合において、その熱供給源として鋳
造管からの放熱に加えて、溶射の熱を利用する本性によ
れば、自溶性合金粉末を基材耐熱鋼管の内面に確実に溶
m接合せしめることができ、従って製造条件の制約の緩
和に大きな意義を有するものとなるのである。
なお1本発明の製造方法によって得られる反応器用被覆
管の性能についても言及すれば、以下の通りである。す
なわち1本発明に係る反応器用被覆管にあっては、炭化
水素含有物が流通する管内面側がNiを含まないもしく
け殆んど含オない自溶性合金層(r・−Cr系の耐熱鋼
)で被覆形成されているため、管内面でN1が不都合な
触媒作用を営むおそれが著しく低減され、この結果、炭
化水素含有物から管内面に固形炭素が析出する現象を有
効に防止抑制することが可能となる。を六流体から析出
した炭素は反応器壁に侵入し、器壁を構成する耐熱鋼微
細組織内で炭化物を形成するいわゆる浸脚現象を引起す
ため、反応器は著しく脆化し損傷するのが避けられない
。ところが上記の自溶性合金粉末を基材管内面に溶融接
合せしめると、その合金層が炭素の侵入を阻むばかりか
炭素析出自体が抑制されるため、浸炭現象もまた有効に
防止することができる。
なお反応器を構成する管は高温高圧下で使用°されるた
め、管の基材を構成するF・−〇r−ぬ系オーステナイ
)W耐熱鋼にけ操*mWIK対する十分な耐熱性と高温
強度を必要とすることは勿論であるが、−1管を構成す
る自溶性合金層については。
その肉厚を自由に選択することができる。すなわち、被
覆層の肉厚増加に伴い操業上管壁温度を高める必要があ
るが、本、発明に係る被覆管にあっては、基材管内面に
自溶性合金層を被覆形成したり被覆管内面の肉厚を0.
5 fi以下にまで薄肉化することができるので、被覆
管を従来と同一操業条件下で使用す、ることができる、
これは固形炭素の析出沈積量が減り、操業中の管wan
tの上昇を抑えることができるので、従来と同一操業条
件下でO管設計iitを低く見積ることができるためで
ある。
したかつ、て被覆管全体と−しての肉厚は従来よりむし
ろ小さくとることができるし、従来向Sあるいは・それ
以上の年間操業時間を確保で・き−る。
本発明によって製造される被覆管は、翼1を含む耐熱鋼
を使用する必要が生ずる500℃以上の11度。
大気圧以上の圧力下で行われる炭化水素単独あるいは炭
化水素と水蒸気、酸素含有ガス等を混合して低分子量炭
化水素等への熱分解あるいけ水素。
酸化炭素等を含むガス渡を製造する場合に対し、効果的
に適用することが出来る。
第1頁の続き 0発 明 者 杉谷純一 枚方市中宮大池1丁目2番1号 久保田鉄工株式会社枚方鋳鋼工 場内 “ 0発 明 者 上田公司 枚方市中宮大池1丁目2番1号 久保田鉄工株式会社枚方鋳鋼工 場内 ■出 願 人・東洋エンジニアリング株式会社゛   
   東京都千代田区霞が関3丁目2番5号     
   □ =608

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、  F・−Cr −111系オーステナイ)W耐熱
    鋼管の遠心力鋳造過程において、皺鋼管の凝固後、その
    内Tl1K自溶性合金粉末を溶射し、自溶性合金層を溶
    融接合することを特徴とする炭化水素の熱゛分甥、改質
    用に供する反応器用被覆管の製造方法。
JP13190181A 1981-08-21 1981-08-21 炭化水素の熱分解、改質用に供する反応器用被覆管の製造方法 Pending JPS5832688A (ja)

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CA000409598A CA1190880A (en) 1981-08-21 1982-08-17 Tube for thermal cracking or reforming hydrocarbon and manufacturing method thereof
US06/408,820 US4510988A (en) 1981-08-21 1982-08-17 Tube for thermal cracking or reforming hydrocarbon and manufacturing method thereof
GB08223782A GB2106544B (en) 1981-08-21 1982-08-18 A tube for thermal cracking or reforming hydrocarbon and manufacturing method thereof
DE3231045A DE3231045A1 (de) 1981-08-21 1982-08-20 Reaktionsrohr zum thermischen spalten oder reformen von kohlenwasserstoffen und verfahren zu seiner herstellung
FR8214440A FR2511698B1 (fr) 1981-08-21 1982-08-20 Tube pour le craquage ou reformage thermique des hydrocarbures et son procede de fabrication

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6331535A (ja) * 1986-07-23 1988-02-10 Jgc Corp 炭素析出抑止性含炭素化合物処理装置
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