JPH0544403B2 - - Google Patents
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- JPH0544403B2 JPH0544403B2 JP62207365A JP20736587A JPH0544403B2 JP H0544403 B2 JPH0544403 B2 JP H0544403B2 JP 62207365 A JP62207365 A JP 62207365A JP 20736587 A JP20736587 A JP 20736587A JP H0544403 B2 JPH0544403 B2 JP H0544403B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
- C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
- C22C19/055—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 20% but less than 30%
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
- B01J2208/00884—Means for supporting the bed of particles, e.g. grids, bars, perforated plates
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
関連出願の相互参照
本発明は、1982年３月１日に出願された米国出
願第353459号で現在の米国特許第4476091号に開
示された本発明者の先行発明に関する改良であ
る。 発明の背景 本発明は一般的には化学的反応装置に関し、さ
らに特定的には高温反応容器内で硝酸を製造する
際に触媒を支持するのに使用される金属格子の製
造に関する。 アンモニアを酸化して硝酸を製造する際、アン
モニア約10容量％を含有した高速ガスが白金触媒
層に通され、1700〓付近の高温で反応が行われて
酸を生成する。 典型的には、触媒層は大きなバー又はプレート
の格子で支持された複数層の白金金網（例えば20
層のNo.８メツシユスクリーン）で形成される。格
子は触媒の重量（１平方フイート当り約100オン
ス）を支持しかつ高温での数ケ月にわたる連続運
転の間、高い空力抵抗に耐えねばならない。さら
に、格子材料は高温煙道ガスによる酸化、浸炭及
び窒化に耐える一方、未酸化アンモニアが触媒を
迂回するのを防ぐように直線状及び平坦状を維持
しなければならない。 この種の化学的反応装置は大きな需要があり、
その理由は、米国では1985年に8000トン以上の硝
酸がこの方法で製造され、その使用量は毎年増加
しているからである。 典型的には、これらの支持格子は交換までに約
３年間もつニツケルスーパーアロイでつくられて
いた。各格子には高価なスーパーアロイ材料が約
3000ポンド使用され、毎年平均100個以上が交換
される。 したがつて、長もちのする改良された支持格子
を工業界が必要としていることは明らかなはずで
ある。 前記した所要の耐食性に加えて、支持格子が、
最初の加工の際にも、使用後に必要に応じて修理
ができるように、その後においても、支持格子は
容易に溶接可能でかつ成形可能であることが望ま
しい。したがつて、熱安定性は格子材料にとつて
重要な性質である。多くのニツケルスーパーアロ
イは良好な熱安定性をもたず、高温に長期間さら
されるともろくなる。 これらの支持格子に極めて望ましいいまひとつ
の性質は、高温度応力に長い間さらされたとき構
造体がひずまないか、少なくともひずみが最小に
維持されるようにクリープ強度が高いことであ
る。 これらの問題点及び複雑さの一部並びに本発明
の一般的分野に関する付加的背景情報は米国特許
第4438084号及びそこに引用された技術から知る
ことができる。 発明の要約 本発明の主な目的はアンモニアを高温接触酸化
して硝酸を生成する際に使用される長もちのする
改善された支持格子を提供することである。 本発明の別の目的は、高温で長期間使用する際
の触媒支持格子の構造安定性を増大させて一層効
率的に硝酸を製造する方法を提供することであ
る。 本発明者は前記の及びその他の目的及び利益
が、これらの触媒支持格子を特定のニツケルスー
パーアロイで製造することによつて得られること
を見出した。この合金は、引用によつて本明細書
に特に組み入れられる米国特許第4476091号に開
示され、請求された本発明者の先行発明の変形で
ある。前記特許及びそこに引例された技術には、
ガスタービンエンジンといつた長期間続く高温環
境において高度の耐酸化性と強度を与えるように
クロム、タングステン及びモリブデンを臨界的関
係で含有したニツケル合金が開示されている。本
発明者はこの合金又はその変形が触媒支持格子と
して用いるのに並外れてよく適することを見出し
た。 この支持格子は、耐酸化性のためのクロム約20
〜24％、熱膨張を減少させるタングステン10〜20
％、高温強度のためのモリブデン1.0〜3.5％、や
はり耐酸化性のためのマンガン0.3〜1.0％、やは
り耐酸化性のためのケイ素0.2〜0.75、任意なラ
ンタム約0.005％以下及び／又はコバルト最高で
約20％までを含有し、ただし、電子空位価（NV）
が約2.5以下であるニツケルスーパーアロイでつ
くられる。（NVの値を測定する方法はC.T.Sims
のThe Journal of Metals、October、1966及び
米国特許請求第4118223号に記載されている。） ランタンとコバルトは本発明の改良された支持
格子に絶対に必要であるというわけではないが、
これらを加えると、格子材料中の結晶粒度が予想
外に大きくなり、それに対応してクリープ強さが
増すことを本発明者は見出した。 しかし、多量のコバルトを加えたときにNVの
値を低く維持するためには、タングステン、モリ
ブデン及びクロムの各量を前記範囲の下限まで減
少させなければならない。 受格子の大きなクリープ強さ、すぐれた熱安定
性及び酸化と窒化とに対するすぐれた抵抗性のた
めに、これらはひずみ取り操作間の使用期間を５
倍も長くすることができる。さらに、ひずみ取り
が必要なとき、高い使用温度に長時間さらされた
後でも格子の延性の低下が少ないので修理が非常
に容易となる。 好適態様の記載 本発明を実例で示すため、以下に列記した通
り、いくつかの実施例を行い、解析した。
願第353459号で現在の米国特許第4476091号に開
示された本発明者の先行発明に関する改良であ
る。 発明の背景 本発明は一般的には化学的反応装置に関し、さ
らに特定的には高温反応容器内で硝酸を製造する
際に触媒を支持するのに使用される金属格子の製
造に関する。 アンモニアを酸化して硝酸を製造する際、アン
モニア約10容量％を含有した高速ガスが白金触媒
層に通され、1700〓付近の高温で反応が行われて
酸を生成する。 典型的には、触媒層は大きなバー又はプレート
の格子で支持された複数層の白金金網（例えば20
層のNo.８メツシユスクリーン）で形成される。格
子は触媒の重量（１平方フイート当り約100オン
ス）を支持しかつ高温での数ケ月にわたる連続運
転の間、高い空力抵抗に耐えねばならない。さら
に、格子材料は高温煙道ガスによる酸化、浸炭及
び窒化に耐える一方、未酸化アンモニアが触媒を
迂回するのを防ぐように直線状及び平坦状を維持
しなければならない。 この種の化学的反応装置は大きな需要があり、
その理由は、米国では1985年に8000トン以上の硝
酸がこの方法で製造され、その使用量は毎年増加
しているからである。 典型的には、これらの支持格子は交換までに約
３年間もつニツケルスーパーアロイでつくられて
いた。各格子には高価なスーパーアロイ材料が約
3000ポンド使用され、毎年平均100個以上が交換
される。 したがつて、長もちのする改良された支持格子
を工業界が必要としていることは明らかなはずで
ある。 前記した所要の耐食性に加えて、支持格子が、
最初の加工の際にも、使用後に必要に応じて修理
ができるように、その後においても、支持格子は
容易に溶接可能でかつ成形可能であることが望ま
しい。したがつて、熱安定性は格子材料にとつて
重要な性質である。多くのニツケルスーパーアロ
イは良好な熱安定性をもたず、高温に長期間さら
されるともろくなる。 これらの支持格子に極めて望ましいいまひとつ
の性質は、高温度応力に長い間さらされたとき構
造体がひずまないか、少なくともひずみが最小に
維持されるようにクリープ強度が高いことであ
る。 これらの問題点及び複雑さの一部並びに本発明
の一般的分野に関する付加的背景情報は米国特許
第4438084号及びそこに引用された技術から知る
ことができる。 発明の要約 本発明の主な目的はアンモニアを高温接触酸化
して硝酸を生成する際に使用される長もちのする
改善された支持格子を提供することである。 本発明の別の目的は、高温で長期間使用する際
の触媒支持格子の構造安定性を増大させて一層効
率的に硝酸を製造する方法を提供することであ
る。 本発明者は前記の及びその他の目的及び利益
が、これらの触媒支持格子を特定のニツケルスー
パーアロイで製造することによつて得られること
を見出した。この合金は、引用によつて本明細書
に特に組み入れられる米国特許第4476091号に開
示され、請求された本発明者の先行発明の変形で
ある。前記特許及びそこに引例された技術には、
ガスタービンエンジンといつた長期間続く高温環
境において高度の耐酸化性と強度を与えるように
クロム、タングステン及びモリブデンを臨界的関
係で含有したニツケル合金が開示されている。本
発明者はこの合金又はその変形が触媒支持格子と
して用いるのに並外れてよく適することを見出し
た。 この支持格子は、耐酸化性のためのクロム約20
〜24％、熱膨張を減少させるタングステン10〜20
％、高温強度のためのモリブデン1.0〜3.5％、や
はり耐酸化性のためのマンガン0.3〜1.0％、やは
り耐酸化性のためのケイ素0.2〜0.75、任意なラ
ンタム約0.005％以下及び／又はコバルト最高で
約20％までを含有し、ただし、電子空位価（NV）
が約2.5以下であるニツケルスーパーアロイでつ
くられる。（NVの値を測定する方法はC.T.Sims
のThe Journal of Metals、October、1966及び
米国特許請求第4118223号に記載されている。） ランタンとコバルトは本発明の改良された支持
格子に絶対に必要であるというわけではないが、
これらを加えると、格子材料中の結晶粒度が予想
外に大きくなり、それに対応してクリープ強さが
増すことを本発明者は見出した。 しかし、多量のコバルトを加えたときにNVの
値を低く維持するためには、タングステン、モリ
ブデン及びクロムの各量を前記範囲の下限まで減
少させなければならない。 受格子の大きなクリープ強さ、すぐれた熱安定
性及び酸化と窒化とに対するすぐれた抵抗性のた
めに、これらはひずみ取り操作間の使用期間を５
倍も長くすることができる。さらに、ひずみ取り
が必要なとき、高い使用温度に長時間さらされた
後でも格子の延性の低下が少ないので修理が非常
に容易となる。 好適態様の記載 本発明を実例で示すため、以下に列記した通
り、いくつかの実施例を行い、解析した。
【表】
【表】
試料は厚さ0.050″のシートに圧延し、2250〓で
10分間アニールした後、空冷した。結晶粒度は
ASTM E112に準じて測定した。 これらの試料の調製は容易であつたので、本発
明のスーパーアロイは、スーパーアロイの製造に
用いられる最もよく知られた従来技術、例えば空
気中又は真空中でのアーク溶融又は誘導溶融、溶
極溶融、エレクトロスラグ再溶融又は真空アーク
再溶融によつて製造することができる。さらに、
この材料の鋳造特性及び加工特性が比較的問題を
起こさない種類のものであるため、本発明の支持
格子は鋳造、鍛造、機械加工又は粉末治金技術に
よつて造形することができる。 例3aはそのNV価が2.5より大きいので本発明の
範囲に含まれないことに注目されたい。このコバ
ルト（約20％）のレベルにおいてNV価を低下さ
せるためにはクロムのレベルを実施例3bにおけ
る通り減少させるべきである。 結晶粒度の測定値からわかる通り、コバルト含
量の増加により結晶粒度が増大（数値が小さくな
る）する顕著な傾向がある。このことは極めて意
外であつた。というのは、コバルトを含まない同
様の材料は非常に微細な結晶粒度５〜６を有して
いたからである。よく知られているように、高温
でのクリープ破壊強さは結晶粒度に大きく左右さ
れる。 したがつて、本発明の材料、特に、コバルト10
〜15％を含有した材料は、アンモニアの高温接触
酸化により硝酸を生成させる際に使用する又はそ
の他の同様な用途に使用される長もちのする著し
く改良された触媒支持格子を与えるはずである。 当業者には明らかなことであるが、本発明はそ
の精神又は本質的な特徴から逸脱することなく別
の形態で具体化し又は別の方法で実施することが
できる。したがつて、この実施例はすべての面に
おいて例示であつて制限と考えるべきではない。
添付の特許請求の範囲に明示されている範囲及び
均等の範囲に含まれるすべての変更又は変化は本
発明に包含されるものである。
10分間アニールした後、空冷した。結晶粒度は
ASTM E112に準じて測定した。 これらの試料の調製は容易であつたので、本発
明のスーパーアロイは、スーパーアロイの製造に
用いられる最もよく知られた従来技術、例えば空
気中又は真空中でのアーク溶融又は誘導溶融、溶
極溶融、エレクトロスラグ再溶融又は真空アーク
再溶融によつて製造することができる。さらに、
この材料の鋳造特性及び加工特性が比較的問題を
起こさない種類のものであるため、本発明の支持
格子は鋳造、鍛造、機械加工又は粉末治金技術に
よつて造形することができる。 例3aはそのNV価が2.5より大きいので本発明の
範囲に含まれないことに注目されたい。このコバ
ルト（約20％）のレベルにおいてNV価を低下さ
せるためにはクロムのレベルを実施例3bにおけ
る通り減少させるべきである。 結晶粒度の測定値からわかる通り、コバルト含
量の増加により結晶粒度が増大（数値が小さくな
る）する顕著な傾向がある。このことは極めて意
外であつた。というのは、コバルトを含まない同
様の材料は非常に微細な結晶粒度５〜６を有して
いたからである。よく知られているように、高温
でのクリープ破壊強さは結晶粒度に大きく左右さ
れる。 したがつて、本発明の材料、特に、コバルト10
〜15％を含有した材料は、アンモニアの高温接触
酸化により硝酸を生成させる際に使用する又はそ
の他の同様な用途に使用される長もちのする著し
く改良された触媒支持格子を与えるはずである。 当業者には明らかなことであるが、本発明はそ
の精神又は本質的な特徴から逸脱することなく別
の形態で具体化し又は別の方法で実施することが
できる。したがつて、この実施例はすべての面に
おいて例示であつて制限と考えるべきではない。
添付の特許請求の範囲に明示されている範囲及び
均等の範囲に含まれるすべての変更又は変化は本
発明に包含されるものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 高温でのアンモニアの酸化により硝酸を製造
するのに使用される種類の化学的反応装置であつ
て、アンモニアを通過させて反応を促進させる白
金線触媒層を有し、さらに高温腐食環境に耐える
のに適したニツケル合金でつくられた、前記触媒
層のための支持格子を有する化学的反応装置にお
いて、 支持格子材料がクロム20〜24％、タングステン
10〜20％、モリブデン1.0〜3.5％マンガン0.3〜
1.0％、ケイ素0.2〜0.75％、コバルト約20％以下
及び残部のニツケル、不純物及び外来元素から本
質的に成り、ただしNV価の計算値が約2.5以下で
あることを特徴とする化学的反応装置。 ２ 前記格子材料がコバルト約10％〜約15％を含
有し、アニールされてその結晶粒が粗大となつて
いる特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 重量％で概略、クロム20〜24％、タングステ
ン10〜20％、モリブデン1.0〜3.5％、マンガン0.1
〜１％、ケイ素0.2〜0.75％及びコバルト５〜20
％から本質的に成り、NV値が約2.5以下であるニ
ツケルスーパーアロイ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US898568 | 1986-08-21 | ||
| US06/898,568 US4762682A (en) | 1986-08-21 | 1986-08-21 | Nickel-base super alloy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6354939A JPS6354939A (ja) | 1988-03-09 |
| JPH0544403B2 true JPH0544403B2 (ja) | 1993-07-06 |
Family
ID=25409646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62207365A Granted JPS6354939A (ja) | 1986-08-21 | 1987-08-20 | 触媒支持体の製造 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4762682A (ja) |
| JP (1) | JPS6354939A (ja) |
| AT (1) | AT398210B (ja) |
| BR (1) | BR8704297A (ja) |
| CA (1) | CA1298577C (ja) |
| DE (1) | DE3727500A1 (ja) |
| FR (1) | FR2603031B1 (ja) |
| GB (1) | GB2194248B (ja) |
| SE (1) | SE465460B (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10121172A (ja) * | 1996-10-21 | 1998-05-12 | Kubota Corp | 鋼材加熱炉の炉床金物用耐熱合金鋼 |
| US5972289A (en) * | 1998-05-07 | 1999-10-26 | Lockheed Martin Energy Research Corporation | High strength, thermally stable, oxidation resistant, nickel-based alloy |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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