(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器の１つの管の中に配置されて、使用中に炭化水素特に原油を含有する媒質と接触する少なくとも１つの乱流発生要素を含む管状熱交換器の管の機能低下減少装置であって、炭化水素と接触する前記乱流発生要素が、ニッケル５５〜６５重量％、クロム２０〜２５重量％、モリブデン５〜１０重量％、ニオブ２．５〜４重量％、残部が鉄である合金からなることを特徴とする、管状熱交換器管の機能低下減少装置。
【請求項２】
下記の式
ＴＣｒ＋３．３×ＴＭｏ＞合金の３６重量％：
が満たされるように、それぞれ合金の重量％で表わされたクロム含有量ＴＣｒとモリブデン含有量ＴＭｏとを含む合金からなる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
原油精製に使用される熱交換器に用いられる、請求項１または２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は管状熱交換器の機能低下減少装置に関するものである。
【０００２】
本発明は、内部を腐食性流体の循環する管状熱交換器を使用する石油産業の石油化学分野に応用される。
【０００３】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
機能低下減少装置を備えた管状熱交換器は０９．１１．８６の特許ＥＰ  ０，１７４，２５４に記載されている。
【０００４】
この文献によれば、非変形性ソレノイド型の金属巻線から成る可動の乱流発生要素を含み、この巻線は前記乱流発生要素が熱交換器の中を循環する流体によって回転駆動されるように吊り止めシステムによって定置保持される。
【０００５】
前記可動要素が非変形性であるようにするため、この可動要素は一般にバネ鋼と呼ばれるピアノ線型の鋼材料によって製作される。
【０００６】
例えば精油所の大気圧蒸留装置の中で原油を加熱するために使用される管状熱交換器の中でこれらの乱流発生要素が使用される場合のように種々の腐食性流体と接触する時、これらの乱流発生要素は種々の型の腐食の対象となり、これがその破壊をもたらす。
【０００７】
これらの熱交換器において、管の中を循環する原油は少量の水を含有し、また無機塩を含有し、この無機塩の塩化物、硫化物、例えば硫化水素またはメルカプタン、およびナフテン酸が特に腐食性の媒質特性を原油に与える。
【０００８】
１５０℃以下の温度では、水素イオンによるバネ鋼の腐食の結果、急速な粒子間脆性化を生じ、これが乱流発生要素の破断をもたらす。
【０００９】
２２０℃以上の温度では、原油を脱塩装置の中を通過させた後に残存する塩化物の比率は０．１〜０．２％の範囲内である。なおも存在する塩化物の加水分解から生じる管内の塩化水素酸の存在は可動要素のゆっくりした腐食をもたらす。
２５０℃から、ナフテン系酸も乱流発生要素のゆっくりした腐食を生じる。
【００１０】
水素と炭化水素装入物の中に含有される有機硫黄との化合から生じる硫化水素は乱流発生要素の脆化による破断を促進する。炭化水素装入物中のメルカプタンの存在が腐食を促進する。
【００１１】
管状熱交換器のその他の機能低下減少装置が１９８０年４月８日付け特許ＦＲ２，４７９，９６４に記載されている。
【００１２】
この文献によれば、熱交換器の管の中に搭載された機能低下減少装置はそれぞれ乱流発生要素を備え、この乱流発生要素はそれぞれ弾性ソレノイド型の金属巻線から成り、この巻線が管の全長にわたって延在して、熱交換器の中を循環する流体によって動揺状態に置かれる。
これらの弾性可動要素は一般にピアノ線から成るバネの延伸によって得られる。
【００１３】
前述の特許ＥＰ  ０，１７４，２５４に記載の可動要素と同様に、これらの可動要素は腐食によって脆化されるが、張力下においては、特にこれは熱交換器の管の中を循環する液体の中に塩化物が３０ｍｇ／リットルのオーダの微弱含有量で存在してもこれらの可動要素の追加的な応力下腐食のリスクがある。
【００１４】
腐食のリスクを低減させる公知の方法は、可動要素およびその吊り止めシステムを冷延チタンで製造することにある。
【００１５】
しかしこの金属の引張強さは、良好な可動要素の機能に必要な剛性を与えるには不十分である。
【００１６】
熱交換器の管の中に配置された少なくとも１つの固定乱流発生要素を備えた公知の他の熱交換器管機能低下減少装置も同様の問題点を示す。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的はこれらの問題点を解決することにあり、特に耐食性の管状熱交換器機能低下減少装置を提供することにある。
【００１８】
そのため、本発明は熱交換器の１つの管の中に配置されて使用中に炭化水素、特に原油を含有する媒質と接触する少なくとも１つの乱流発生要素を含む型の管状熱交換器の管の機能低下減少装置において、炭化水素と接触する前記要素は、５０重量％以上のニッケル含有量を有し、またそのほか、その耐食性を改良するためにクロムとモリブデンとから成るグループから選定される少なくとも１種の金属を含有する金属合金によって製造されることを特徴とする管状熱交換器管の機能低下減少装置を提供する。
【００１９】
本発明の装置の乱流発生要素の他の特徴によれば、この乱流発生装置が応力下腐食に耐えるため、下記の式が満たされるように、
ＴＣｒ＋３．３×ＴＭｏ＞金属合金の３６重量％：
それぞれ金属合金の重量％で表わされたクロム含有量ＴＣｒとモリブデン含有量ＴＭｏとを含む。
【００２０】
本発明の装置のこの要素の他の特徴によれば、この要素は、
−  ニッケル  ：  ５５〜６５％、
−  クロム    ：  ２０〜２５％、
−  モリブデン：    ５〜１０％、
−  ニオブ    ：２．５〜４％、
−  鉄        ：      １００％までの残部：
前記の含有量範囲（重量％）で前記の金属を含有する金属合金によって製造される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
一般に本発明の装置は、内部を腐食性流体の循環する管状熱交換器の機能低下を減少させるために使用される。
【００２２】
これは特に、原油精製工場の大気圧蒸留処理において原油を加熱するために使用される熱交換器の場合である。
【００２３】
この原油は少量の水と、無機塩と、硫化物とを含有し、特にこれが原油を腐食性にする。
【００２４】
本発明の好ましい実施態様によれば、これらの熱交換器の機能低下減少装置は下記の物質から成る金属合金（重量％）によって製造される。
−  ニッケル    ：６４．９、
−  クロム      ：２２．１６、
−  モリブデン  ：  ８．７５、
−  ニオビウム  ：  ３．６２、
−  鉄          ：  ０．１９、
−  チタン      ：  ０．１８、
−  アルミニウム：  ０．０８９、
−  ケイ素      ：  ０．０５７、
−  マグネシウム：  ０．０２２、
−  炭素        ：  ０．０１２、
−  銅          ：  ０．０１０、
−  コバルト    ：  ０．００５、
−  リン        ：  ０．００３、
−  硫黄        ：  ０．００２。
【００２５】
この合金において、式  ＴＣｒ＋３．３  ＴＭｏ（ここにＴＣｒはクロム含有量、ＴＭｏはモリブデン含有量を示す）は２２．１６＋３．３×８．７５、すなわち５１．０３重量％に等しい。
従って、式ＴＣｒ＋３．３ＴＭｏ＞３６重量％が満たされる。
【００２６】
この合金のおかげで、本発明の機能低下減少装置は粒子間型の腐食および応力下腐食に耐える。
【００２７】
さらにこの合金は１６５０Ｍｐａの引張強さを示し、この引張強さは、７００Ｍｐａのオーダのチタンの引張強さよりはるかに高く、また機能低下減少装置が正確に作動するのに十分に大きい。
【００２８】
本発明は原油の循環する熱交換器に限定されるものでなく、その他の腐食性炭化水素の循環する石油化学装置の熱交換器にも適用される。
【００２９】
【実施例】
この実施例は、脱塩装置を備えていない原油処理工場の大気圧蒸留装置の中において、軽質アラブ型原油を加熱するために使用される熱交換器の機能低下減少装置に関するものである。
【００３０】
この熱交換器はカレンダーを含み、このカレンダーの中に、２０．２ｍｍの内径と約６１００ｍｍの長さとを有する５６４本のパイプが搭載されている。この大気圧蒸留タワーの底部から出た大気圧蒸留残留物がこのカレンダーに隣接して循環し、この大気圧蒸留残留物が管内部を循環する脱塩されていない原油を２６０℃の温度に加熱する。この管の中に、フランス特許ＦＲ  ２，４７９，９６４に記載の型の機能低下減少装置が搭載される。
【００３１】
この機能低下減少装置は、前述のように６４．９％のニッケルと８．７５％のモリブデンとを含有する直径１．２ｍｍの金属合金ワイヤから製造されたソレノイドの形を有する。
【００３２】
原油が管の中を循環する時、機能低下減少装置は延伸されて約１５ｍｍの外径を示す。
【００３３】
熱交換器管の中を循環する原油は０．８体積％の平均水分と、３０ｍｇ／リットルの平均塩化ナトリウム含有量と、全硫黄量で１．８重量％の生成物平均硫黄含有量とを含有する。
【００３４】
このような条件において、本発明による機能低下減少装置の寿命は約２年であるが、バネ鋼で製造された機能低下減少装置の寿命は１２ヶ月にすぎない。
【００３５】
また、蒸気クラッキング石油化学装置の熱交換器の中に搭載された本発明による熱交換器機能低下減少装置はその寿命の顕著な延長を示す。