DE970943C - Werkstoff fuer Vorrichtungen, welche bei hoeheren Temperaturen mit Schwefel, Schwefelwasserstoff bzw. Kohlenstoff-Schwefelver- bindungen in Beruehrung kommen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 13. NOVEMBER 1958

St5971 VI/i8d

(Österreich)

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer Gußeisenlegierung als Werkstoff für Reaktionsgefäße, wie Retorten, Verdampfer od. dgl., welche bei höheren, insbesondere über 8oo° C bis über iooo° C liegenden Temperaturen mit Schwefel, Schwefelwasserstoff, bzw. mit Kohlenstoff-Schwefelverbindungen, die gegebenenfalls noch organische Schwefelverbindungen, ζ. B. Mercaptane od. dgl., Kohlenstoffoxysulfid, Schwefelkohlenstoff usw. enthalten, für sich, im Gemisch untereinander, oder mit von elementarem Sauerstoff praktisch freien Gasen, in Berührung kommen.

Als bevorzugtes Anwendungsgebiet für die Legierung kommt erfindungsgemäß deren Verwendung als Werkstoff für Verdampfungs-, Dissoziations- und Reaktionsgefäße zur Herstellung von Schwefelkohlenstoff aus Kohlenstoff, Kohlenstoff enthaltenden Stoffen, Kohlenstoffverbindungen für sich oder aus Gemischen dieser Stoffe untereinander und Schwefel in Betracht.

Durch den bei höheren Temperaturen besonders stark in Erscheinung tretenden Angriff des Schwefels auf das bisher als Werkstoff für die verschiedensten Anwendungsgebiete dienende Gußeisen, wird die Lebensdauer von Reaktionsgefäßen usw. und damit

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auch die Wirtschaftlichkeit der in oder mit diesen ausgeführten Verfahren weitgehend herabgesetzt. So werden z. B. bei der Herstellung von Schwefelkohlenstoff unter anderem außen beheizte Gußeisenretorten verwendet. Der Angriff (Verzunderung) der Retorte von außen läßt sich verhältnismäßig leicht niederhalten, wenn die Heizung so eingeregelt wird, daß kein oder nur ein geringer Lüftüberschuß in den Verbrennungsprodukten vorhanden ist. Wesentlich ίο schwieriger ist es, das Innere der Retorte gegen eine Beeinflussung durch Schwefel und Schwefelverbindungen zu schützen. Bisher brachten alle diesbezüglichen Vorschläge keine Lösung des Problems, da die dabei erzielbare geringe Erhöhung der Lebensdauer der Reaktionsgefäße durch den Aufwand bei der Herstellung und/oder durch eine ungünstige Wärmeübertragung kompensiert wurde.

So wurde z. B. vorgeschlagen, die Retorte im Innern zu alitieren oder im Schmelzfluß — in Gegenwart von etwas Aluminiumchlorid — mit Aluminium zu überziehen. Dieses Verfahren wurde aber bald verlassen, da der Aufwand sich nicht lohnte und eine dicht schließende Aluminiumhaut nur sehr schwer oder überhaupt nicht erzielbar war. Außerdem diffundieren Aluminium und Eisen ineinander, so daß eine Verarmung der Schutzschicht an Aluminium eintritt. Ferner versuchte man die Retorten mit Schamotte auszukleiden, was den bereits obenerwähnten schlechten Wärmeübergang hervorruft und dadurch außerdem eine stärkere Überhitzung der Retorten notwendig macht. Am besten haben sich bisher noch Eisen- bzw. Gußeisenlegierungen mit geringen Gehalten an Chrom, Wolfram, Molybdän, Vanadin, Nickel, Silizium usw. als Werkstoff zur Herstellung der Reaktionsgefäße bewährt. Doch auch diese Legierungen ermöglichen keine wesentliche Verlängerung der Lebensdauer der Reaktionsgefäße im Verhältnis zu den erhöhten Kosten.

Es wurde auch schon versucht, den — auch in anderen Industriezweigen — gefürchteten Angriff von Schwefelwasserstoff durch Zulegierung von Aluminium zu Eisen in verschiedenen Prozentsätzen herabzusetzen, was aber lediglich einen Erfolg bis zu Temperaturen von etwa 8oo° C brachte. Bei höher liegenden Temperaturen setzt der Zusatz von Aluminium die Beständigkeit stark herab.

Große Erfolge sind mit Aluminium-Gußeisen-Legierungen gegen Verzunderung erzielt worden. Bei der Anwendung derartiger Legierungen für Überhitzer od. dgl. handelt es sich im wesentlichen um Beständigkeit gegen Rauchgase, die gegebenenfalls auch geringe Mengen an Schwefeloxydationsprodukten, wie SO₂, SO₃, enthalten. Abgesehen davon, daß die Mengen an derartigen Schwefelsauerstoffverbindungen, insbesondere an SO₂, in Rauchgasen im allgemeinen nur um 0,01% betragen, ist die Beeinflussung der mit diesen Gasen in Berührung kommenden Vorrichtungen chemisch vollkommen anders geartet, da es sich in diesem Falle um einen Säureangriff handelt. Es wurde gefunden, daß Legierungen aus Gußeisen mit einem Gehalt von 1 bis 4 % Kohlenstoff, 0,25 bis 7 °/₀ Silizium und den sonstigen für Gußeisen üblichen Begleitelementen, sowie 2 bis 16% Aluminium eine bisher nicht erzielbare Beständigkeit gegen Schwefel und Schwefelwasserstoff bzw. gegen Kohleastoff-Schwefelverbindungen, die gegebenenfalls organische Schwefelverbindungen enthalten, bei höheren, bis über 1000⁰ C liegenden Temperaturen aufweisen. Die Verwendung einer Aluminiumlegierung mit einem Gehalt von 4 bis 16 °/₀, vorzugsweise von 7 bis 12 °/₀, hat sich in Verbindung mit einem Siliziumgehalt von ι bis 4 °/₀ als besonders zweckmäßig erwiesen. Der durch die erfindungsgemäße Verwendung derartiger Legierungen als Werkstoff für die genannten Zwecke erzielte Fortschritt kommt darin zum Ausdruck, daß die Beständigkeit der Legierungen gegen Schwefel um mehr als zwei Zehnerpotenzen erhöht ist. Gegen Schwefelwasserstoff ist die Beständigkeitserhöhung immer noch wesentlich, aber etwas geringer als gegen Schwefel. Durch Zulegieren von an sich bekannten,. den Wasserstoff angriff hemmenden Elementen, wie Cr, Mo usw., kann zusätzlich die Wasserstoffbeständigkeit erhöht werden (H₂S ist bei den in Frage kommenden Temperatüren bereits beträchtlich dissoziiert).

In der nachstehenden Tabelle ist die Beständigkeit von erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen im Vergleich mit Gußeisen durch das Maß der Aufnahme von Schwefel in Gramm je Quadratmeter Fläche und Stunde dargestellt.

Gußeisen 8oo° C 900° C iooo⁰ C

(C = 2,8%, Si-3°/o)

Gußeisen

4- 0,0% Aluminium 44 150 290

+ 6,4 °/₀ Aluminium 1 3 180

+ 7,5 °/₀ Aluminium unter 1 2 75

4-12,0 °/₀ Aluminium unter 1 unter 1 1,5

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verwendung einer Gußeisenlegierung mit einem Gehalt von 1 bis4°/₀ Kohlenstoff, 0,25 bis 7 °/₀ Silizium, 2 bis 16 °/₀ Aluminium und den sonstigen für Gußeisen üblichen Begleitelementen als Werkstoff für Vorrichtungen, wie Reaktionsgefäße, Retorten, Verdampfer od. dgl., welche bei höheren, insbesondere über 8oo° C bis über 1000⁰ C liegenden Temperaturen mit Schwefel, Schwefelwasserstoff bzw. Kohlenstoff-Schwefelverbindungen, die gegebenenfalls noch andere organische Schwefelverbindungen enthalten, für sich, im Gemisch untereinander oder mit von elementarem Sauerstoff praktisch freien Gasen in Berührung kommen.

2. Verwendung einer Gußeisenlegierung gemäß Anspruch 1 mit einem Gehalt von 1 bis 4 °/₀ Kohlenstoff, ibis4°/₀ Silizium, 7bisi2°/₀ Aluminium und den sonstigen üblichen Begleitelementen von Gußeisen für die im Anspruch 1 angegebenen Zwecke.

3. Verwendung einer Gußeisenlegierung gemäß den Ansprüchen 1 und 2 mit einem an sich bekannten Zusatz von den Wasserstoffangriff hem-

menden Elementen, wie Chrom, Molybdän od. dgl., für die im Anspruch ι angegebenen Zwecke.

4. Verwendung einer Legierung gemäß den Ansprüchen ι bis 3 als Werkstoff für Verdampfungs-, Dissoziations- und Reaktionsgefäße zur Herstellung von Schwefelkohlenstoff aus Kohlenstoff, Kohlenstoff enthaltenden Stoffen, Kohlenstoffverbindungen für sich oder aus Gemischen dieser Stoffe untereinander und Schwefel.

In Betracht gezogene Druckschriften: »Stahl und Eisen«, 1934, S. 1322.

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