尿素装置中的铁素体钢部件制造方法及图纸

本申请提供了一种制造组件的方法，其中组件包括彼此具有冶金结合的第一部件和第二部件，第一部件由铁素体不锈钢制成，第二部件由与第一部件不同类型的钢制成，所述方法包括：

【技术实现步骤摘要】
尿素装置中的铁素体钢部件
[0001]本申请是
2020
年7月3日提交的专利技术名称为“尿素装置中的铁素体钢部件”、
申请号为“202080048382.9”的专利技术专利申请的分案申请
。


[0002]本专利技术涉及用于生产尿素的方法
、
用于尿素装置的高压汽提器
、
铁素体不锈钢的用途
、
制造组件的方法
、
热交换器管以及包括复合钢管的设备
。
还描述了包括含某些钢合金的装备部件的尿素装置
。

技术介绍

[0003]尿素的商业生产方式如下：
CO2与
NH3反应以形成氨基甲酸铵，以及将氨基甲酸酯脱水成尿素和水以得到尿素合成溶液
。
尿素合成溶液包含尿素
、
水
、
氨基甲酸铵和氨
。
中间产物氨基甲酸铵至少在尿素装置的高压合成工段通常应用的较高温度下极具腐蚀性
。
合成溶液的腐蚀性使得尿素制造商对构造材料的质量和组成设定了非常严格的要求，特别是高压装备的使用寿命要足够长
。
[0004]已知通过给定量的氧气，例如通过将钝化空气引入高压合成工段，可使暴露于涉及尿素合成的含氨基甲酸酯溶液中的奥氏体不锈钢保持在钝化
(
非腐蚀
)
状态
(Ullmann
’
s Encyclopaedia,chapter Urea,2010)。
通过形成保护性氧化铬层来提供钝化
。
然而，氧化物层可能缓慢溶解于热氨基甲酸酯溶液中
。
[0005]一般来讲，可使用极化曲线来分析钝化金属的腐蚀体系
。
在第一种情况下，阴极极化曲线仅具有一条与金属阳极极化曲线相交的稳定曲线
。
这例如对于含氧化剂的酸性溶液中的不锈钢是常见的
。
在第二种情况下，阳极极化曲线和阴极极化曲线在不同电位具有三个相交点，其中一个不稳定，其中一个处于活性区，并且另一个处于钝态区
。
含氧氨基甲酸酯溶液中的不锈钢通常有这种特性
。
在第三种情况下，仅存在一个相交点，其处于活性区并且发生高腐蚀速率
。
这种情况是无空气氨基甲酸酯溶液中的不锈钢的特征
(G.Notten,Corrosion Engineering Guide,KCIPublishing 2008,para.2.4.5)。
[0006]使用钝化空气具有以下缺点：在反应器中的给定绝对压力下
(
通过反应器设计来固定
)
，由于反应器中存在惰性物质，
NH3和
CO2的分压变得较低，从而降低了反应器运行时液体反应介质的沸腾温度，使得降低转化率
。
另外，惰性物质也减小了反应器的有效体积
。
此外，钝化空气最终汇入惰性气流中而从合成工段排出，合成工段要求去除惰性物质中的氨，使得更多钝化空气增加了作为中压或低压氨基甲酸酯溶液的
NH3和
CO2再循环，而这是不利的
。
[0007]由于环保原因和原料损失，氨排放是有问题的
。
为了避免在惰性物质涤气之后形成爆炸性混合物，可能必须去除合成工段的
CO2进料上游的氢气
。
[0008]温度是尿素合成中所用钢的腐蚀特性的重要因素
。
例如，钝化氧化物层可能在较高温度下较不稳定
。
极化曲线也取决于温度
。
[0009]在汽提类型的尿素生产工艺中，高压汽提器中的热交换管被认为通常表示关于腐蚀危险的最关键位置，因为这些管中组合了高温
、
高氨基甲酸酯含量和低氧气分压
。
[0010]汽提器是昂贵的装备件，因此较长的使用寿命非常重要
。
使用寿命通常受到腐蚀的限制，尤其是在热交换器管中
。
此外，更换
、
修复或堵塞管就装置停机而言也是昂贵的，并且引入运行不稳定的风险
。
因此，希望使汽提器维护最小化
。
此外，所表现出的较低腐蚀速率使装置装备的强制性检查频率减小，从而增加装置运行时间
。
低腐蚀速率对于以下十分重要：实现汽提器装备所需的极高可靠性；实现高生产效率；以及减少不必要的停机次数
。
[0011]在
CO2汽提类型的尿素装置中，奥氏体钢
UNS S31050(25Cr
‑
22Ni
‑
2Mo)
已使用较长时间并且通常要求添加至少
0.6
体积％的钝化氧气作为空气
。
[0012]在
20
世纪
90
年代，双相奥氏体
‑
铁素体钢合金中作为构造材料引入尿素装置中
。
[0013]在本领域中，双相不锈钢被称为“双相”是因为它们具有由铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的晶粒组成的双相微结构
。
[0014]在
Stamicarbon CO2汽提类型的尿素装置中，如
WO 95/00674
中所述的双相钢合金可用于高压合成工段
。
此类钢以商标销售，其为超级双相钢，也称为
UNS S32906。
使用该超级双相钢合金允许将钝化氧气的水平降低
50
％，从而相对于
CO2进料，提供了
0.3
体积％氧气的钝化空气添加量，或甚至更低水平，诸如
0.1
体积％
。
此合金可用于尿素装置中的所有高压装备，尤其是对于暴露于热氨基甲酸酯
(
即，在
HP
合成工段中
)
的部件
(
例如衬里
、
管道
)。
在生产中
(
即，在运行中
)
，整体钝态腐蚀速率报告为每年小于
0.01mm
；然而，在汽提器管的暴露于最高运行温度的某些垂直部件中，已观察到在运行中每年高达
0.09mm
的钝态腐蚀速率
。
[0015]另外的合适双相钢合金描述于
WO 2017/013180
和
WO 2017/014632(
也发布为
US2018/195158)
中，它们都描述了在例如高于
200℃
的较高温度下在氨基甲酸酯环境中具有低钝态腐蚀速率的双相不锈钢合金
。
此合金特别适用于汽提器管
。
[0016]在具有氨汽提或自汽提
(Snamprogetti
工艺
)
的尿素装置中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种制造组件的方法，其中所述组件包括彼此具有冶金结合的第一部件和第二部件，其中所述第一部件由铁素体不锈钢制成，并且所述第二部件由与所述第一部件不同类型的钢制成，所述方法包括：
i)
提供限定待制造的物体的形状的模具；
ii)
用第一不锈钢合金粉末填充所述模具的对应于所述第一部件的一部分，所述第一不锈钢合金粉末是铁素体不锈钢合金粉末；
iii)
用第二不锈钢合金粉末填充所述模具的对应于所述第二部件的一部分，所述第二不锈钢合金粉末具有与所述第一不锈钢合金粉末不同的元素组成；
iv)
使如用所述第一不锈钢合金粉末和所述第二不锈钢合金粉末填充的所述模具经受热等静压
(HIP)
，以得到一体化物体
。2.
根据权利要求1所述的方法，其中所述第一部件具有纯铁素体微结构，并且其中所述第二部件由奥氏体钢或双相不锈钢制成
。3.
根据权利要求1或2所述的方法，其中所述组件是热交换器管

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：斯塔米卡邦有限公司，
类型：发明
国别省市：