[发明专利]减少碳沉积物形成的方法

说明书

本发明涉及减少碳沉积物在部件表面上催化诱导形成(催化结焦)的方法，所述部件由含有Cr和至少Fe和Ni二元素之一的合金组成的耐热材料制成并被设计成热交换器、容器或导管，且该部件在处理装置中曝露在热处理气中；所述的处理装置是指用于生产化学物质的装置，特别是借助于热或催化裂化用于例如烃类或者其它含碳物质的转化(例如用于将二氯乙烯转化为氯乙烯)的装置，或者用于生产富CO还原气的装置；其中在含Al气氛中通过扩散退火进行表面区域中的Al富集。

在具有含C组分的热处理气的加工装置中，在某些操作条件下(取决于原料、压力和温度)经常在曝露于处理气的表面上发生碳的沉积。在其它因素中，以下化学反应对此负有责任：

           

           

           

           

众所周知，通过某些金属，例如Fe和Ni的催化影响可明显促进结焦。这不仅导致在所涉及的表面上形成了上述的热绝缘层，该绝缘层明显降低了实用容量(特别是在热交换器管中)，而且引起这些部件操作寿命的显著降低。由于碳以金属碳化物形式不可避免地扩散进入基材的基质，这些碳化物是不稳定的并因体积的相应改变而分解，结果破坏了表面区域物料的粘结性。在表面形成小孔(表面粗糙)。在这些小孔的区域，结焦倾向甚至进一步提高，于是，加速了对上文提到的部件的破坏。由“铝化乙烯炉管延长操作寿命(Aluminized ethylene furnace tubes extendoperating life)(Oil & Gas Journal，8月31日，1987，TECHNOLOGY)得知，通过在上述部件的表面区域富集铝可以减轻上文所述的作用；因此，将这些部件在高温下在含Al气氛中进行热处理，从而使铝由外部扩散进入基材(扩散退火diffusion annealing)。

借助上述已知方法，可以在许多情况下明显降低催化结焦的倾向，并可相应延长部件的操作寿命。尽管如此，但是尚需既可以减少催化诱导的碳沉积物的形成，又尽可能有效和持久地减轻有关负效应的替代方案。

本发明的目的在于，首先，提供在用于生产化学物质(用于再加工的原料和终产物)的处理装置的部件中降低催化结焦倾向的替代方法；第二，提供了催化结焦倾向被降低了的部件；此外，还提供生产化学物质的备选方法，该方法中部件的催化结焦倾向被降低了。

上述目的是通过在部件表面上减少碳沉积物催化诱导形成(催化结焦)的方法来完成的；所述部件由含有Cr和至少Fe和Ni二元素之一的耐热合金组成的耐热材料制成并被设计成热交换器、容器或导管，且该部件在装置的操作期间曝露在热的含碳处理气中；所述的装置是指用于生产化学物质的装置，特别是借助于热或催化裂化用于转化如烃类或其它含碳物质等的装置，或者是用于生产富CO还原气的装置；其中在所述部件表面区域通过在含Al气氛中扩散退火完成Al富集；上述方法借助于在温度900至1200℃下进行扩散退火，且至少部分的退火时间是在含Cr气氛中进行，该时间长至足以使Cr富集的渗透深度达到至少20μm。

通过上述方法可得到本发明的金属部件，特别是用于在生产化学物质的装置中的并由含有Cr和至少Fe和Ni二元素之一的耐热基材制成的热交换器、容器或导管；其中在其表面区域的Al富集(该表面在化学物质生产期间曝露于热含C处理介质中)是通过在含Al气氛中扩散退火完成的。上述金属部件的特征在于在温度900至1200℃下进行扩散退火，且至少部分的退火时间是在含Cr气氛中进行，该时间长至足以使Cr富集的渗透深度达到至少20μm。