Chlorine and sulphur induced high temperature corrosion in a thermal cracking reactor for anthropogenic resources

Titel in Übersetzung: Chlor und Schwefel induzierte Hochtemperaturkorrosion in einem thermischen Crackreaktor für anthropogene Ressourcen

Alexander Schmid

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Im Rahmen dieser Doktorarbeit sollte ein beständiges Reaktormaterial für einen thermischen Crackprozess von anthropogenen Ressourcen und Post-Consumer Plastics gefunden werden. Hierfür stand einerseits eine Pilotanlage in der OMV Raffinerie Schwechat zur Verfügung, andererseits wurden die Werkstoffe P9 Stahl, 1.4462, 1.4841, Alloy 800HT, Alloy 600 und Hastelloy C-276 unter simulierten Laborbedingungen getestet. Die für die Untersuchungen verwendete Gasatmosphäre enthielt 3,8 vol.% HCl, 200 ppm H2S, CO, CO2 und N2. Dies entsprach laut thermodynamischen Berechnungen, den Partialdrücken von Chlor, Schwefel und Sauerstoff im Reaktor des Crackprozesses. Versuche wurden bei 480. 580 und 680 °C für 24, 72 und 240 h durchgeführt. Reaktorrohre der Pilotanlage wurden mittels Metallographie, REM/EDX und STEM/EDX analysiert. Zur Untersuchung etwaiger Aufkohlungsprozesse wurden diese Rohre bis zu 1600 h bei 680 °C ausgelagert. Dies sollte Langzeitversuche simulieren. Zur Bestimmung des Korrosionsverhaltens der verschiedenen getesteten Werkstoffe, wurde der Massenverlust der Proben nach jedem Versuch bestimmt. Zusätzlich wurden die korrodierten Proben, sowie die Korrosionsprodukte mittels Metallographie, REM/EDX und XRD analysiert. Aufkohlung des Reaktorwerkstoffes 1.4841 konnte keine festgestellt werden, lediglich die Ausscheidung von M23C6 entlang der Korngrenzen aufgrund des schon im Stahl vorhandenen Kohlenstoffes. Nach 1600 h Auslagerung wurde die Bildung von σ-Phase festgestellt. Nach den Versuchen in der Laborapparatur waren die Proben von silbrigen und schwarzen Korrosionsprodukten umgeben, welche eine Schichtstruktur aufwiesen. Die äußerste Schicht bestand bei hohen Testtemperaturen aus Sulfiden von Chrom, während bei niedrigeren Testtemperaturen an höher nickelhaltigen Werkstoffen auch Nickelsulfide detektiert wurden. Die mittlere Schicht bestand in allen Fällen aus Chromoxid. Unterhalb dieser beiden Schichten wurde eine chlorhaltige Schicht nachgewiesen. Werkstoffe mit einem hohen Nickel Gehalt erwiesen sich speziell bei hohen Testtemperaturen aus sehr widerstandsfähig, wohingegen die Bildung von Nickelsulfiden bei niedrigen Temperaturen zu höheren Massenverlusten führte.
Titel in ÜbersetzungChlor und Schwefel induzierte Hochtemperaturkorrosion in einem thermischen Crackreaktor für anthropogene Ressourcen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Mori, Gregor Karl, Beurteiler A (intern)
  • Lehner, Markus, Beurteiler B (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2018

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 20-07-2023

Schlagwörter

  • Hochtemperaturkorrosion
  • HCl
  • H2S
  • Stahl
  • Nickelbasislegierung

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