[發明專利]耐腐蝕流體傳導部件及利用其的裝置和部件置換方法

有效

• 申請號: 201510040984.0
• 申請日: 2005-07-26
• 公開（公告）號: CN104667847A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 理查德.C.薩瑟林;布雷特.J.赫布;羅納德.A.格雷厄姆
• 申請（專利權）人: ATI資產公司
• 主分類號: B01J19/02
• 分類號: B01J19/02;B01J19/24;F28F1/00;F28F9/26;F28F21/08
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

此案是申請日為2005年7月26日、中國申請號為201010572464.1、發明名稱為“耐腐蝕流體傳導部件及利用其的裝置和部件置換方法”的第一分案申請的第二分案申請。其中第一分案申請為申請日為2005年7月26日、中國申請號為200580028772.5、發明名稱為“耐腐蝕流體傳導部件及利用其的裝置和部件置換方法”的發明申請的分案申請。

技術背景

技術領域

本發明涉及耐腐蝕流體傳導部件，以及涉及包含一個或更多個所述部件的裝置。本發明還涉及以改進的、耐腐蝕性流體傳導部件置換裝置制品的一個或多個傳導部件的方法。本發明進一步涉及冷加工多層制品，由該制品可制成耐腐蝕性流體傳導部件。

技術背景的說明

各種各樣的工藝方法和裝置是在很高的壓力和溫度下進行操作的。例如，全世界工業規模合成尿素的工藝都包括氨和二氧化碳在超過150℃(302°F)的溫度和接近150巴(15.0MPa)壓力下的高壓反應器中進行反應的。該方法眾所周知并且闡述于例如美國專利號4210600、4899813、6010669和6412684中。在所述方法中，一般是過量的氨，和二氧化碳在一個或多個反應器中進行反應，作為最終產品獲得一種含尿素、未轉化成尿素的氨基甲酸銨的水溶液，和在合成中使用的過量氨。

在尿素合成的過程中，在氨基甲酸銨處于最高濃度和溫度下出現最強的腐蝕條件。盡管這些條件出現在工藝過程中最關鍵的步驟中，僅有相對不多的材料能經受所述條件而不遭受顯著的腐蝕，從而導致裝置出事故。制造尿素合成裝置的材料在過去時間中部分包括，AISI?316L不銹鋼、INOX25/22/2Cr/Ni/Mo不銹鋼、鉛、鈦、不銹鋼和鋯。

當尿素合成工藝首次開發時，使用“尿素級”奧氏體-鐵素體不銹鋼和其它適當級別的不銹鋼。合成裝置包括具有垂直管束的汽提塔，在汽提塔內尿素工作介質分解和冷凝。尿素工作介質流經管的內部容積，而飽和蒸汽在管的外部循環和冷凝。冷凝的蒸汽提供必要的能量以分解管內過量氨和氨基甲酸銨成為尿素和水。汽提塔中的管間的間距由管板保持，包括管通過的環形孔并且各管還通過強焊而結合到管板表面。

不多的材料能經住汽提塔管所承受的內部和外部條件，而不經受歷時的顯著腐蝕和/或侵蝕。用于汽提塔管的不銹鋼的耐腐蝕性在很大程度上取決于管中尿素溶液是否是均勻的和均勻分布在管的表面上，致使鈍化不銹鋼(溶液提供部分鈍化氧)。假若管內表面不是完全和連續濕潤，則不銹鋼將腐蝕。假若操作裝置是在穩態條件和較高生產力下操作，則不銹鋼管將順利地運行。然而，假若裝置是在較低生產力下操作，則在汽提塔管中的尿素工作介質的分布會不均勻或管道會包含未濕潤的不完全鈍化的內表面，從而導致腐蝕。因此，尚未發現目前可獲得的不銹鋼是可用于尿素合成工藝中可靠的汽提塔管的材料。

使用不銹鋼以解決腐蝕問題，經30多年開發出由鈦制造尿素合成裝置。在這種設計中，鈦包層汽提塔包括與鈦包層管板連接的固體鈦管。當把這種設計安排使用中時，垂直放置的汽提塔管在管強焊熔融到汽提塔管板附近的區域內經受了腐蝕和侵蝕。也注意到侵蝕和腐蝕在管的第一個1米(39.4英寸)長度內。在這個區域內，氨基甲酸銨處于最高濃度和溫度下，并分解和冷凝，假設侵蝕/腐蝕的出現是由于在這個區域內在流體方向、流體撞擊或急速蒸發中的突變所致。在確定鈦汽提塔管腐蝕/侵蝕習性后，重新設計裝置以使汽提塔單元能頭尾倒轉，由此在置換管前使侵蝕/腐蝕出現在汽提塔管兩端是必要的。盡管這樣幾乎使汽提塔管的使用壽命加倍，但它并不是對單元腐蝕問題持久的解決方案，并且許多用鈦汽提塔管制造的尿素加工單元已經受某種程度的侵蝕/腐蝕難題。

為進一步解決在尿素汽提塔中所經受的侵蝕/腐蝕，引入用鋯制造的汽提塔管，如U.S.專利號4899813中所述。因為鋯比鈦和不銹鋼貴的多，所以早期的鋯-裝備的汽提塔管被設計成包括不銹鋼外管(一般2mm(0.8英寸)的最小厚度)和在不銹鋼管內機械結合(緊密配合)鋯的較薄的管內襯(一般0.7mm(0.03英寸))的最小厚度。機械連接必須保持鋯襯就位，這可通過擴大鋯內襯的內徑而實現，以便在不銹鋼外管中的緊密配合。所得緊配合雙層管的不銹鋼外管具有機械強度也比固體鋯管降低了費用。較薄的鋯襯提供了改進的耐腐蝕性。為這種應用選擇了鋯，因為它在高腐蝕性、高壓、高溫環境下顯示優良的耐腐蝕性。