KR101453569B1

KR101453569B1 - 표면을 보호하기 위한 표면 처리 방법

Info

Publication number: KR101453569B1
Application number: KR1020087000074A
Authority: KR
Inventors: 로버트 엘. 하이스; 제프리 이. 스캔런; 조셉 버그메이스터 Ⅲ; 다니엘 비. 노르
Original assignee: 셰브론 필립스 케미컬 컴퍼니 엘피
Priority date: 2005-06-02
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2014-11-03
Anticipated expiration: 2026-05-31
Also published as: KR20080021759A; KR20170124623A; RU2439200C2; US20060275551A1; CA2872105A1; JP2014111846A; CN101228296A; TW200704822A; MX2007015059A; ES2805106T3; CA2610418C; CA2610418A1; KR20160003339A; ZA200710416B; CA2931668A1; CA2872105C; WO2006130548A3; KR20140033519A; EP1899500B1; CN101228296B

Abstract

기판 위에 도포된 금속층을 형성하기 위해 기판에 적어도 하나의 금속층을 도포한 후, 도포된 금속층을 부대기압에서 경화하여 금속 보호층을 형성하는, 기판 처리 방법. 반응기 시스템의 조립되지 않은 부품의 기판에 적어도 하나의 금속층을 도포하여 조립되지 않은 부품의 기판 위에 도포된 금속층을 형성하고, 조립되지 않은 부품의 기판 위에 도포된 금속층을 경화하여 금속 보호층을 형성함에 의한, 기판의 처리 방법. 기판에 적어도 하나의 금속층을 도포하여 도포된 금속층을 형성하고, 도포된 금속층을 제 1 온도 및 제 1 압력에서 제 1 시간 동안 경화하고 도포된 금속층을 제 2 온도 및 제 2 압력에서 제 2 시간 동안 경화하여, 금속 보호층을 형성함에 의한, 기판의 처리 방법.

Description

표면을 보호하기 위한 표면 처리 방법{METHOD OF TREATING A SURFACE TO PROTECT THE SAME}

발명의 분야

본원의 분야

본원발명은 일반적으로 기판을 보호하기 위해 금속 보호층으로 기판을 처리하는 방법에 관계한다. 더욱 구체적으로, 본원발명은 금속 기판의 손상을 방지하기 위한 금속 기판 표면용 보호층에 관계한다.

본원발명의 배경

반응기 시스템에서 화학 반응물들은 종종 반응기 야금학에 대해 2차적인 역영향을 미친다. 반응기 시스템들을 이루는, 노 관, 반응 용기, 또는 반응기 내부 구조물과 같은 다양한 부품의 금속 기판에 대한 화학적 공격은 침탄화, 금속 분진, 할로겐화물 응력 부식 균열, 또는 코킹의 분해 과정을 초래할 수도 있다.

"침탄화"란 반응기 시스템의 다양한 부품들의 기판 내부로의 탄소 주입을 의미한다. 이러한 탄소는 이후 입자 경계에 있는 기판에 존재할 수 있다. 기판의 침탄화는 취화, 금속 분진, 또는 부품의 기계적 물성의 손실을 가져올 수 있다. "금속 분진"은 기판의 표면으로부터 금속 미립자들의 방출을 초래한다. "코킹"은 본질적으로 원소상 탄소로의 탄화수소의 분해를 포함하는 복수의 과정들을 의미한다. 할로겐화물 응력 부식 균열은 오스테나이트 스테인리스 강이 수성 할로겐화물을 접촉하여 합금을 통해 균열이 전파하는 독특한 유형의 부식을 나타낼 때 발생할 수 있다. 이러한 분해 과정들 모두는 단독으로 또는 조합하여 생산성 및 장비 모두의 면에서 상당한 경제적 손실을 초래할 수 있다.

석유화학 산업에서, 탄화수소 전환 시스템에 제공되는 화학 반응물들 및 탄화수소들은 탄화수소 전환 시스템의 기판 및 그 안에 포함된 다양한 부품들을 공격할 수 있다. "탄화수소 전환 시스템"에는 이성질체화 시스템, 촉매 개질 시스템, 촉매 균열 시스템, 열 균열 시스템 및 알킬화 시스템, 및 그외 다른 시스템들이 포함된다.

"촉매 개질 시스템"은 향료가 풍부한 제품(즉, 제품의 향료 함량이 공급물에서보다 더 큰 제품)을 제공하기 위해 탄화수소 공급물을 처리하기 위한 시스템을 의미한다. 전형적으로, 탄화수소 공급물의 하나 또는 그 이상의 부품들은 향료를 제조하기 위해 하나 이상의 개질 반응을 거친다. 촉매 개질이 일어나는 동안, 우세한 선형 탄화수소/수소 공급 기체 혼합물은 상승된 온도에서 귀금속 촉매를 거쳐 통과된다. 이러한 상승된 온도에서, 탄화수소 및 화학적 반응물들은 반응기 시스템 부품의 기판과 반응하여, 코크를 형성할 수 있다. 기판의 공극 위에 그리고 기판의 공극 내부에서 코크가 성장함에 따라, 코크는 탄화수소의 유동 및 반응기 시스템 부품을 통과하는 열의 전달을 방해한다. 조만간, 코크는 결국 기판으로부터 탈락할 수 있는데, 이것은 하위스트림 설비에 손상을 유발하고 하위스트림 스크린, 촉매층, 처리기 층(treater bed) 및 교환기에서의 유동을 제한한다. 촉매 코크가 탈락할 때, 미세한 크기 내지 원자 크기 피스의 금속은 기판으로부터 제거되어 구멍을 형성할 수 있다. 결국, 구멍들은 성장하고 보수 또는 교체가 필요해 질 때까지 탄화수소 전환 시스템 및 그 안에 포함된 부품들의 표면을 부식시킬 것이다.

전형적으로, 개질 반응기 시스템에 있는 탄화수소 공급물은 황을 함유하는데, 황은 침탄화, 코킹 및 금속 분진과 같은 분해 과정의 저해자이다. 그러나, 촉매 개질 공정에서 사용하기 위하여 개발된 제올라이트 촉매들은 황에 의해 비활성화되기 쉽다. 그러므로, 이러한 촉매를 사용하는 시스템들은 이미 전술한 바와 같이 분해 공정의 속도를 증가시킴에 의해 기판 야금학에 부정적으로 영향을 미치는 저황 환경에서 작동하여야 한다.

촉매 개질제에서와 같은, 탄화수소 전환 시스템에서 분해를 저해하기 위한 대안적인 방법은 탄화수소 공급물 및 화학적 반응물에 내성을 띠는 재료를 사용하여 기판 표면 위에 보호층을 형성하는 것에 관계한다. 이러한 재료들은 "금속 보호층" (MPL)으로 명명되는 저항층을 형성한다. 다양한 금속 보호층 및 이러한 금속 보호층을 처리하는 방법은 미국 특허 제. 6,548,030, 5,406,014, 5,674,376, 5,676,821, 6,419,986, 6,551,660, 5,413,700, 5,593,571, 5,807,842 및 5,849,969호에 개시되어 있으며, 이들 각각은 본원에 온전하게 참고문헌으로 포함된다.

MPL은 적어도 하나의 금속층을 기판 표면 위에 도포하여, 도포된 금속층 (AML)을 형성함으로써 형성될 수 있다. AML은 MPL을 형성하기 위해 필요한 상승된 온도에서 더욱 가공되거나 경화될 수 있다. MPL의 조성 이외에도 균등성 및 두께는 반응기 시스템 분해를 저해하기 위한 능력에 있어서 중요한 요인들이다. 반응기 시스템 기판 표면을 코팅하고 그 위에 MPL을 형성하기 위한 현재의 공정들은 반응기 시스템의 정지를 필요로 한다. AML을 형성하기 위해 기판 표면을 코팅하고, MPL을 형성하기 위해 AML을 경화시키는데 필요한 시간을 최소화 하는 것은 정지와 관계되는 비용을 최소화시킬 것이다.

전술한 문제점들에 비추어 볼 때, 침탄화, 할로겐화물 응력 부식 균열, 금속 분진, 또는 코킹과 같은 분해 공정에 대한 반응기 시스템의 저항성을 증가시키는 방법을 개발하는 것이 바람직할 것이다. 또한 반응기 시스템 정지와 관계되는 비용을 절감시키는, 반응기 시스템 기판 위에 MPL을 형성하기 위한 방법을 개발하는 것이 바람직할 것이다. 마지막으로, 반응기 시스템의 분해된 부품들을 갱신 또는 수선하기 위한 방법론을 개발하는 것이 바람직할 것이다.

바람직한 구체예 몇가지의 간단한 요약

적어도 하나의 금속층을 기판에 도포하여, 기판 위에 "도포된 금속층" (AML)을 형성하는 단계 후, 부대기압에서 AML을 경화하여, 기판 위에 금속 보호층 (MPL)을 형성하는 단계를 포함하는, 기판의 처리 방법이 본원에 개시된다. MPL은 선택적으로 이동 및 격리 공정(sequestration process)에 의해 더욱 가공될 수 있다. 경화 공정 동안 압력은 약 14 psia (97 kPa) 내지 약 1.9x10^-5 psia (0.13 Pa)일 수 있다. AML은 페인트, 코팅, 도금, 피복, 또는 당업자에게 공지된 그밖의 다른 방법들로서 처리될 수 있다. AML은 주석, 안티몬, 게르마늄, 비스무트, 규소, 크롬, 황동, 납, 수은, 비소, 인듐, 텔루르, 셀레늄, 탈륨, 구리, 이들 금속간 합금, 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다. AML은 약 1 mil (25 ㎛) 내지 약 100 mils (2.5 mm)의 두께를 가질 수도 있다. 경화 단계 후 MPL은 약 1 ㎛ 내지 약 150 ㎛의 두께를 가질 수도 있다. 기판은 철, 니켈, 크롬 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다. AML은 환원 대기에서 경화되어 MPL을 형성할 수도 있다. MPL은 선택적으로 중간 결합층을 포함할 수도 있는데, 이 결합층은 기판에 층을 고정시킨다. 몇몇 예에서, 결합층은 니켈-감손된 결합층일 수도 있다. 그밖의 다른 예에서, 결합층은 스탠나이드(stannide) 층을 내포할 수도 있다.

본원에서는 구조물의 조립되지 않은 부품의 기판에 적어도 하나의 금속층을 처리하여, 조립되지 않은 부품의 기판 위에 AML을 형성하는 단계, 및 그 후 조립되지 않은 부품의 기판 위에 AML을 경화시켜 기판 위에 MPL을 형성하는 단계를 포함하는, 기판 처리 방법을 또한 개시한다. MPL은 선택적으로 이동 및 격리 공정(sequestration process)에 의하여 더욱 가공될 수도 있다. 조립되지 않은 부품은 반응기 시스템 부품일 수 있다. 금속층의 도포, AML의 경화, 또는 이들 모두는 구조물을 위한 최종 조립 부위 이외의 위치에서 실시될 수도 있다. 조립되지 않은 부품은 AML의 도포, 및 그 후 MPL로의 AML의 경화, 이동 및 격리 공정(sequestration process) 등을 포함한 (그러나 이에 제한되지는 않음), 본원에 기재된 개개의 공정 단계들 중 임의의 공정 단계 이전 또는 이후에 이동될 수도 있다. 조립되지 않은 부품은 금속층의 도포 및 AML의 경화 이전에 조립된 구조물로부터 제거될 수도 있다. 조립되지 않은 부품은 조립된 구조물을 위한 보수 또는 교체 부분이 될 수도 있다. AML의 경화는 예를 들면, 약 14 psia (97 kPa) 내지 약 1.9x10^-5 psia (0.13 Pa)와 같은 부대기압에서 일어날 수도 있다. 조립되지 않은 반응기 시스템 부품의 기판에 적어도 하나의 금속층을 도포하는 단계는 이 반응기 시스템의 조립된 유사 부품에 상기 금속층을 도포하는 것 이외는 동일한 방법에 비하여 반응기 시스템 정지시간을 덜 필요로 한다.

또한 적어도 하나의 금속층을 기판에 도포하여, AML을 형성하는 단계, 그 후 제 1 온도 및 제 1 압력에서 제 1 시간 동안 AML을 경화하는 단계, 및 AML을 제 2 온도 및 제 2 압력에서 제 2 시간 동안 경화하여, 경화 처리가 기판 위에 MPL을 형성하는 단계를 포함하는, 기판의 처리 방법이 본원에 개시된다. MPL은 선택적으로 이동 및 격리 공정(sequestration process)에 의해 더욱 가공될 수 있다. 제 1 온도는 약 600 °F (316 ℃) 내지 약 1,400 °F (760 ℃), 제 1 압력은 약 215 psia (1,482 kPa) 내지 약 1.9x10^-5 psia (0.13 Pa)일 수도 있다. 제 2 온도는 약 600 °F (316 ℃) 내지 약 1,400 °F (760 ℃)이고 제 2 압력은 약 215 psia (1,482 kPa) 내지 약 1.9x10^-5 psia (0.13 Pa)일 수도 있다. 제 1 압력, 제 2 압력, 또는 이들 모두는 부대기압 일 수 있다. 기판은 구조물의 조립되지 않은 부품일 수 있으며, AML은 조립되지 않은, 처리된 부품을 구조물로 조립하기 이전에 경화되어 MPL을 형성할 수 있다.

또한 적어도 하나의 금속층을 기판에 도포하여, 기판 위에 AML을 형성하는 단계, 및 그 후 약 1,200 °F (649 ℃) 보다 큰 온도에서 AML을 경화하여, 기판 위에 MPL를 형성하는 단계를 포함하는, 기판 처리 방법이 본원에 개시되는데, 여기서 AML은 주석 산화물, 분해가능한 주석 화합물 또는 주석 금속 분말을 포함한다. MPL은 선택적으로 이동 및 격리 공정(sequestration process)에 의해 더욱 가공될 수도 있다. 도포된 금속층은 약 1,200 °F (649 ℃) 내지 약 1,400 °F (760 ℃)의 온도 및 약 부대기압 내지 약 315 psia (2,172 kPa)의 압력에서 경화될 수 있다. 금속 보호층은 니켈-감손된 결합층을 통해 기판에 결합될 수도 있다. 결합층은 약 1 내지 약 100 ㎛의 두께를 가질 수도 있다. 금속 보호층은 스탠나이드(stannide)를 포함할 수도 있으며, 약 0.25 ㎛ 내지 약 100 ㎛의 두께를 가질 수도 있다. 기판은 구조물의 조립되지 않은 부품일 수 있으며, 도포된 금속층은 조립되지 않은 부품이 구조물 내부로 조립되기 이전에 경화된다.

또한, 기판과 금속 보호층 사이에 배치된 니켈-감손된 결합층을 포함하는 금속 보호층이 본원에 개시되는데, 여기서 금속 보호층은 적어도 하나의 금속층을 기판에 도포하여, 기판 위에 도포된 금속층을 형성하고, 도포된 금속층을 경화하여, 기판 위에 금속 보호층을 형성함에 의하여 형성된다. MPL은 선택적으로 이동 및 격리 공정(sequestration process)에 의해 더욱 가공될 수도 있다. 도포된 금속층은 주석 산화물, 분해가능한 주석 화합물, 또는 주석 금속 분말을 포함할 수도 있다. 도포된 금속층은 약 1,220 °F (660 ℃) 내지 약 1,400 °F (760 ℃)의 온도 또는 약 315 psia (2,172 kPa) 내지 약 1 psia (0.05 Pa)의 압력에서 경화될 수 있다. 결합층은 스탠나이드(stannide)를 포함할 수도 있으며, 약 1 내지 약 100 ㎛의 두께를 가질 수도 있다. 결합층은 약 1 중량% 내지 약 20 중량%의 원소상 주석을 포함할 수도 있다. 기판은 구조물의 조립되지 않은 부품이 될 수 있으며, 도포된 금속층은 조립되지 않은 부품이 구조물 내부로 조립되기 전에 경화된다.

또한 적어도 하나의 로; 적어도 하나의 촉매 반응기; 및 상기 적어도 하나의 로로부터 상기 적어도 하나의 촉매 반응기까지 탄화수소를 함유하는 기체 스트림을 통과시키기 위하여 상기 적어도 하나의 로와 상기 적어도 하나의 촉매 반응기 사이에서 연결된 적어도 하나의 파이프를 포함하는, 탄화수소 전환 시스템이 본원에 개시된다. 상기 탄화수소에 노출되는 탄화수소 전환 시스템 중 적어도 하나의 부품의 기판은 적어도 하나의 금속층을 기판에 도포하여, AML을 형성하는 단계 및 부품을 탄화수소 전환 시스템 내로 조립시키기 이전에 AML을 경화하여 MPL을 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된 MPL을 포함한다.

탄화수소 전환 시스템은 어떠한 수의 석유화학 제품이라도 제조할 수 있다. 탄화수소 전환 시스템은 탄화수소를 올레핀 및 디엔으로 비산화적으로 또는 산화적으로 전환시킬 수 있다. 탄화수소 전환 시스템은 에틸벤젠을 스티렌으로 수소 제거할 수도 있고, 스티렌 및 에탄으로부터 에틸벤젠을 제조할 수도 있고, 경질 탄화수소를 방향족 화합물로 전환시킬 수도 있고, 톨루엔을 벤젠 및 크실렌으로 트랜스알킬화 시킬 수도 있고, 알킬방향족 화합물을 덜 치환된 알킬방향족 화합물로 탈알킬화(dealkylate) 시킬 수도 있고, 수소와 일산화탄소로부터 연료 및 화학물질들을 제조할 수도 있고, 탄화수소로부터 수소 및 일산화탄소를 제조할 수도 있고, 메탄 올을 사용하여 톨루엔을 알킬화함에 의해 크실렌을 제조할 수도 있으며, 또는 이들의 조합을 가능하게 한다. 다양한 구체예에서, 석유화학 제품에는 스티렌, 에틸벤젠, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 수소, 일산화탄소, 및 연료들이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 구체예에서, 석유화학 제품에는 벤젠, 톨루엔 및 크실렌이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다.

탄화수소 전환 시스템은 할로겐화물 응력-부식 균열 조건에 영향받기 쉬운 오스테나이트 스테인리스 강 부품들을 가질 수도 있다. 이러한 부품들에는 개선된 할로겐화물 응력 부식 균열 저항성을 가지는 MPL이 제공된다. 탄화수소 전환 시스템의 부품은 반응기 벽, 로 관, 로 라이너, 반응기 스캘럽, 반응기 유동 분배기, 중심 파이프, 커버 플레이트, 열 교환기, 또는 이들의 조합이 될 수 있다. 반응기는 촉매 개질 반응기일 수 있으며, 황-감응성의, 대형 공극의 제올라이트 촉매를 더 포함할 수도 있다. 황-감응성의, 대형-공극 제올라이트 촉매는 적어도 하나의 VIII족 금속으로 충진된 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함할 수도 있다. 기판은 침탄화, 산화, 또는 황화될 수 있으며, 선택적으로 AML의 형성 이전에 세척될 수도 있다.

AML은 코팅, 도금, 피복 또는 페인팅에 의해 형성될 수도 있다. 이러한 코팅, 도금, 피복, 또는 페인트는 주석을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 코팅은 분해가능한 금속 화합물, 용매 시스템, 미세하게 분쇄된 금속, 및 금속 산화물을 포함할 수도 있다. 미세 분쇄된 금속은 약 1 ㎛ 내지 약 20 ㎛의 입자 크기를 가질 수도 있다.

MPL은 침탄화, 금속 분진, 할로겐화물 응력 부식 균열, 또는 코킹에 저항성을 제공한다. MPL은 구리, 주석, 안티몬, 게르마늄, 비스무트, 규소, 크롬, 황동, 납, 수은, 비소, 인듐, 텔루르, 셀레늄, 탈륨, 구리, 금속간 화합물 및 이들의 합금, 및 이들의 조합물로 구성된 그룹에서 선택된 금속을 포함할 수 있다. MPL은 기판과 접촉되어 있는 중간의 니켈-감손된 결합층을 포함할 수도 있는데, 이러한 결합층은 기판에 층들을 고정시킨다. 중간의 니켈-감손된 결합층은 스탠나이드(stannide) 함유물을 함유할 수 있으며, 적어도 하나의 금속층을 기판에 도포하여 기판 위에 AML을 형성하고, AML을 경화하여 기판 위에 MPL을 형성함에 의하여 형성될 수도 있다.

지금까지 후속하는 본원의 상세한 설명이 더 잘 이해되도록 하기 위하여 본원발명의 특징 및 기술적 이점들을 다소 넓게 개요잡아 설명하였다. 본원의 청구항을 이루고 있는 추가적인 특징들 및 이점들은 이후에 설명될 것이다. 본원에 개시된 개념 및 특정 구체예들은 본원발명과 동일한 목적을 수행하기 위한 그밖의 다른 구성들을 변형하거나 고안하기 위한 기초로서 용이하게 사용될 수 있음을 당업자는 이해하여야 한다. 또한 이러한 균등한 구성들은 첨부된 청구범위에서 설명된 본원발명의 원리 및 범위로부터 벗어나지 않음을 당업자들은 이해하여야 한다.

도면의 간단한 설명

도 1은 개질 반응기 시스템을 도시한 것이다.

도 2는 실시예 10에서 제조된 MPL의 배경산란 SEM 이미지이다.

바람직한 구체예들의 상세한 설명

다양한 구체예에서, 보호성 재료가 기판에 도포되어, AML을 형성하는데, AML은 후속적으로 경화되어, 기판을 위한 MPL을 형성할 수도 있다. 본원에서 사용되는, AML은 일반적으로 보호성 재료를 기판에 처리하기 전 또는 처리한 후, 그러나 후속 가공 또는 화학적 전환 이전, 예를 들면, 환원, 경화 등과 같은 전환 이전의 보호성 재료의 특성을 의미한다. 본원에서 사용되는, MPL은 일반적으로 이러한 후-처리 가공 또는 화학적 전환 이후 보호성 재료의 특성을 의미한다. 다시 말하면, AML은 일반적으로 전구체 보호성 재료를 의미하는 반면, MPL은 일반적으로 최종 보호성 재료를 의미한다. 그러나, 특정 예에서, MPL에도 적용가능하게 되는 AML에 관한 상세가 제공될 수도 있고, 또는 그 역일 수도 있으며, 이는 당업자에게는 자명할 것이다. 예를 들면, 금속 또는 금속 화합물과 같은 AML에 존재하는 특정 화합물은 또한 MPL 내부에 또는 MPL 위에 존재할 수도 있으며, MPL로의 AML의 가공을 통해 유도되는 어떠한 변화라도 겪을 수 있다. 이러한 예들은 본원에서 AML/MPL 용어를 사용하여 언급될 수 있다.

AML/MPL은 할로겐화물 응력 부식 균열, 코킹, 침탄화 또는 금속 분진과 같은 분해성 공정들에 저항성인 기판을 만들 수 있는 하나 이상의 보호성 재료를 포함할 수도 있다. 한 구체예에서, 기판에 고정되거나, 부착되거나, 또는 다른 방식으로 결합된 보호성 재료를 포함하는 보호성 층이 형성된다. 한 구체예에서, 보호성 재료는 금속 또는 금속의 조합이 될 수 있다. 한 구체예에서, 적합한 금속은 촉매 개질과 같은 탄화수소 전환의 조건하에서 카바이드 또는 코킹을 형성하는 것에 저항성인 금속 또는 이들의 조합이 될 수 있다. 적합한 금속 또는 금속 화합물의 예에는 스탠나이드(stannide)와 같은 주석의 화합물; 안티모나이드와 같은 안티몬; 비스무타이드와 같은 비스무트; 규소; 납; 수은; 비소; 게르마늄; 인듐; 텔루르; 셀레늄; 탈륨; 구리; 크롬; 황동; 금속간 합금; 또는 이들의 조합이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. AML/MPL에서 다양한 금속 화합물들의 적격 여부는 침탄화, 할로겐화물 응력 부식 균열, 금속 분진, 코킹 또는 그밖의 다른 분해 메커니즘에 대한 이들의 저항성에 따라 선택되고 분류될 수도 있다고 생각되지만, 이러한 이론에 제한되는 것은 아니다.

AML은 보호성 재료가 증착, 도금, 피복, 코팅, 페인팅 또는 그밖의 다른 방식으로 기판에 도포될 수 있도록 제조될 수 있다. 한 구체예에서, AML은 코팅을 포함하며, 이것은 적합한 용매에 현탁되거나 용해된 금속 또는 금속의 조합을 더 포함한다. 본원에 정의된 용매는 또다른 물질을 용해 또는 현탁시킬 수 있는, 통상적으로 액체인 물질이지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 용매는 AML의 다른 부품들과 화학적으로 상용가능한 액체 또는 고체를 포함할 수도 있다. 용매의 유효량은 AML이 분사될 수 있는 또는 발라질 수 있는 점성을 만들기 위해 고체 부품들에 첨가될 수도 있다. 적합한 용매에는 알콜, 알칸, 케톤, 에스테르, 이염기 에스테르, 또는 이들의 조합이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 용매는 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 1-부탄올, 1-펜탄올, 2-메틸-1-프로판올, 네오펜틸 알콜, 이소프로필 알콜, 프로판올, 2-부탄올, 부탄디올, 펜탄, 헥산, 시클로헥산, 헵탄, 메틸에틸 케톤, 이들의 조합, 또는 본원에 기재된 용매 이외의 용매가 될 수 있다.

AML은 그 성질을 개선 또는 변화시키기 위해, 증점제, 결합제 또는 분산제를 포함한(이에 제한되는 것은 아님) 유효량의 첨가제를 더 포함할 수도 있다. 한 구체예에서, 증점제, 결합제 또는 분산제는 단일 화합물일 수 있다. 증점제, 결합제 또는 분산제는 AML의 유변학적 성질을 변화시켜 AML의 부품들이 용매에 분산될 수 있도록 그리고 침전에 저항함으로써 안정한 점성을 유지할 수 있도록 할 수 있다. 증점제, 결합제 또는 분산제의 첨가는 또한 AML이 기판에 도포될 때 AML이 접촉시 건조해지게 하고 흐름 또는 고임에 저항할 수 있게 한다. 적합한 증점제, 결합제 또는 분산제는 당업자에게 공지되어 있다. 한 구체예에서, 증점제, 결합제 또는 분산제는 금속 산화물이다.

한 구체예에서, AML은 수소 분해가능한 금속 화합물, 미세 분쇄된 금속, 및 용매의 유효량을 포함하는 금속 코팅일 수도 있다. 수소 분해가능한 금속 화합물은 수소의 존재하에서 매끄러운 금속층으로 분해하는 유기금속 화합물이 될 수 있다. 몇몇 구체예에서 수소 분해가능한 금속 화합물은 유기주석 화합물, 유기안티몬 화합물, 유기비스무트 화합물, 유기규소 화합물, 유기납 화합물, 유기비소 화합물, 유기게르마늄 화합물, 유기인듐 화합물, 유기텔루르 화합물, 유기셀레늄 화합물, 유기구리 화합물, 유기크롬 화합물, 또는 이들의 조합을 포함한다. 대안적인 구체예에서, 수소 분해가능한 금속 화합물은 MR¹R²R³R⁴와 같은 적어도 하나의 유기금속 화합물을 포함하는데, 여기서 M은 주석, 안티몬, 비스무트, 규소, 납, 비소, 게르마늄, 인듐, 텔루르, 셀레늄, 구리, 또는 크롬이며, 각각의 R1-4는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 할로겐화물, 또는 이들의 혼합물이다. 또다른 구체예에서, 수소 분해가능한 금속 화합물은 1 내지 15개의 탄소 원자를 함유하는 유기산 음이온의 금속염을 포함하며, 금속은 주석, 안티몬, 비스무트, 규소, 납, 비소, 게르마늄, 인듐, 텔루르, 셀레늄, 구리, 크롬 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 유기산 음이온은 아세테이트, 프로피오네이트, 이소프로피오네이트, 부티레이트, 이소부티레이트, 펜타노에이트, 이소펜타노에이트, 헥사노에이트, 헵타노에이트, 옥타노에이트, 노나노에이트, 데카노에이트 옥시올레이트, 네오데카노에이트, 운데카노에이트, 도데카노에이트, 트리데카노에이트, 테트라데카노에이트, 도데카노에이트 또는 이들의 조합일 수 있다.

미세 분쇄된 금속은 저온 또는 비-환원 대기와 같이 환원 금속의 형성이 선호되지 않는 조건하에서 조차도 기판과 반응할 수 있는 환원 금속의 존재를 확보하기 위해 AML에 첨가될 수 있다. 한 구체예에서, 미세 분쇄된 금속은 약 1 ㎛ 내지 약 20 ㎛의 입자 크기를 가질 수 있다. 이러한 입자 크기의 금속은 AML로 기판을 균일하게 커버하는 것을 용이하게 할 수 있으나, 이러한 이론에 제한되는 것은 아니다.

한 구체예에서, 전술한 AML은 다음의 적어도 네 개의 성분들 (또는 이들의 기능적 균등 성분들)을 포함하는 주석-함유 코팅일 수 있다: (i) 수소 분해가능한 주석 화합물, (ii) (전술한 바와 같은) 용매 시스템, (iii) 미세하게 분쇄된 주석 금속 및 (iv) 환원가능한 증점제, 결합제 또는 분산제로서의 주석 산화물. 코팅은 침전을 최소화하기 위해 미세하게 분쇄된 고체를 포함할 수도 있다.

성분 (i)인, 수소 분해가능한 주석 화합물은 유기주석 화합물일 수 있다. 수소 분해가능한 주석 화합물은 주석 옥타노에이트 또는 네오데카노에이트를 포함할 수 있다. 이러한 화합물은 균열 또는 쪼개짐에 저항성인 기판 위에서 끈적끈적한 점성이 될 때까지 부분적으로 건조할 것이며, 이는 코팅된 기판이 경화에 앞서 취급되거나 저장될 때 유용하다. 주석 옥타노에이트 또는 네오데카노에이트는 원활하게 주석층으로 분해하게 될 것인데, 이러한 주석층은 약 600 °F (316 ℃)만큼 낮은 온도로부터 수소에서 철 스탠나이드를 형성한다. 한 구체예에서, 주석 옥타노에이트 또는 네오데카노에이트는 각각 약 5 중량% 이하, 대안적으로는 약 15 중량% 이하, 대안적으로는 약 25 중량% 이하의 옥타노익 애시드 또는 네오데카노익 애시드를 더 포함할 수도 있다. 주석 옥타노에이트는 Chemical Abstracts Service사에 의해 등록 번호 4288-15-7로 제공되었다. 주석 네오데카노에이트는 Chemical Abstracts Service사에 의해 등록 번호 49556-16-3로 제공되었다.

미세하게 분쇄된 주석 금속, 성분 (iii)은 비-환원 조건하에서 또는 저온에서와 같이 환원 금속의 형성이 선호되지 않을 수도 있는 조건하에서 조차도, 환원된 주석이 기판과 반응할 수 있도록 하기 위해 첨가될 수 있다. 미세하게 분쇄된 주석 금속의 입자 크기는 약 1 ㎛ 내지 약 20 ㎛일 수 있는데, 이러한 크기는 주석 금속으로 코팅될 기판 표면을 탁월하게 덮을 수 있게 한다. 비-환원 조건들은 소량의 환원제 또는 저온을 가지는 조건들 일 수 있다. 환원된 주석의 존재는 코팅의 일부가 완전히 환원되지 못한 경우에도, 주석 금속이 반응하도록 제공되어, 원하는 MPL 층을 형성하게 한다. 이론적인 제한이 없다면, 이러한 입자 크기의 금속은 AML에 의한 기판의 균일한 커버를 용이하게 할 수 있다.

성분 (iv)인, 주석 산화물 증점제, 결합제, 또는 분산제는 유기금속 주석 화합물을 흡수할 수 있으나, 환원 대기에서 활성 주석으로 여전히 환원될 수 있는 다공성 주석-함유 화합물일 수 있다. 주석 산화물의 입자 크기는 당업자에게 공지된 방법에 의해 조절될 수 있다. 예를 들면, 주석 산화물은 급속한 침전에 저항하는 매우 미세한 입자들을 제조하기 위해 콜로이드 밀을 통해 가공처리될 수 있다. 주석 산화물의 첨가는 AML을 제공할 수 있는데, AML은 접촉하면 건조해지고 유동(RUNNING)에 저항성을 띤다. 한 구체예에서, 성분 (iv)는 환원될 때 MPL의 필수 부분이 되도록 선택된다.

한 구체예에서, AML은 약 65 중량% 이하, 대안적으로 약 50 중량% 이하, 대안적으로 약 1 중량% 내지 약 45 중량%의 수소 분해가능한 금속 화합물; 이에 더하여 금속 산화물; 금속 분말 및 이소프로필 알콜을 포함하는 코팅일 수도 있다. 또다른 구체예에서, AML은 약 65 중량% 이하, 대안적으로 약 50 중량% 이하, 대안적으로 약 1 중량% 내지 약 45 중량%의 수소 분해가능한 주석 화합물; 이에 더하여 주석 산화물; 주석 분말; 및 이소프로필 알콜을 포함하는 주석 코팅일 수도 있다.

본원의 AML/MPL는 AML/MPL이 부착하거나, 점착하거나, 결합하며, 분해 공정으로부터 보호를 제공하는 어떠한 기판 위에도 사용될 수 있다. 한 구체예에서, 코킹-감응성, 침탄-감응성, 할로겐화물 응력-부식 균열 감응성 또는 금속-분진 감응성 재료로 구성된 시스템은 AML/MPL에 대한 기판으로서 기능할 수 있다.또다른 구체예에서, 기판은 탄소 강, 연강, 합금강, 스테인리스 강, 오스테나이트 스테인리스 강, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. AML/MPL을 위한 기판으로서 기능할 수 있는 시스템들의 예에는 탄화수소 전환 시스템, 탄화수소 정제 시스템과 같은 정제 시스템, 탄화수소 개질 시스템, 또는 이들의 조합과 같은 시스템들이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본원에서 사용되는 "반응기 시스템"은 적어도 하나의 촉매 및 이에 상응하는 로, 열 교환기, 파이프 등을 포함하는 하나 이상의 반응기가 포함된다. 기판으로서 기능하는 반응기 시스템 부품들의 예에는 열 교환기; 내벽, 로 관, 로 라이너 등과 같은 로 내부; 및 내부 반응기 벽, 유동 분배기, 수직도관, 스캘럽, 방사상 유동의 촉매 반응기에서 중심 파이프 등과 같은 반응기 내부가 포함된다. 한 구체예에서, 기판은 탄화수소 전환 반응기 시스템의 부품일 수도 있다. 대안적인 구체예에서, 기판은 촉매 개질제의 부품일 수 있다.

한 구체예에서, 도 1에 도시된 시스템과 같은 촉매 개질 반응기 시스템에서 기판은 부품의 표면이 될 수 있다. 개질 반응기 시스템은 복수의 촉매 개질 반응기 (10), (20) 및 (30)을 포함할 수 있다. 각각의 반응기는 촉매대(catalyst bed)를 포함한다. 시스템은 또한 복수의 로 (11), (21) 및 (31); 열 교환기 (12); 분리기 (13); 반응기들에 로를 연결하는 복수의 파이프 (15), (25), 및 (35); 및 도 1에 도시된 나머지 부품들을 연결하는 추가적인 파이프를 포함한다. 이러한 개시는 이동대, 뿐만 아니라 고정대 시스템을 사용하는 연속적 촉매 개질제에서 유용한 것으로 평가될 것이다. 본원에서 그리고 본원에 참고문헌으로 기재된 다양한 특허들에서 촉매 개질 시스템은 더욱 상세히 설명된다.

한 구체예에서, 기판은 탄화수소 전환 시스템 (HCS) 또는 수많은 석유화학 제품을 제조하기 위해 사용되는 이들의 부품의 표면일 수 있다. 탄화수소 전환 시스템은 탄화수소들을 올레핀 또는 디엔으로 산화적으로 전환시키는 기능을 할 수 있다. 대안적으로, 탄화수소 전환 시스템은 탄화수소를 올레핀 및 디엔으로 비산화적으로 전환시키는 기능을 할 수도 있다. 대안적으로, 탄화수소 전환 시스템은 수많은 탄화수소 전환 시스템 반응을 수행하기 위해 기능할 수도 있다. 다양한 구체예에서, 탄화수소 전환 시스템 반응들은 에틸벤젠의 스티렌으로의 탈수소반응, 스티렌 및 디엔으로부터 에틸벤젠의 제조, 벤젠 및 크실렌으로의 톨루엔의 트랜스알킬화, 덜 치환된 알킬방향족 화합물로의 알킬방향족 화합물의 탈알킬화, 수소 및 일산화탄소로부터 화학물질 및 연료의 제조, 탄화수소로부터 수소 및 일산화탄소의 제조, 메탄올을 사용한 톨루엔의 경감에 의한 크실렌의 제조, 방향족 화합물로의 경질 탄화수소의 전환, 또는 자동차 휘발유 제품으로부터 황의 제거반응을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다양한 구체예에서, 석유화학 제품은 스티렌, 에틸벤젠, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 수소, 일산화탄소, 및 연료를 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 구체예에서 석유화학 제품은 벤젠, 톨루엔 및 크실렌을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또다른 구체예에서, 기판은 정제 시스템 또는 이의 부품의 표면일 수 있다. 본원에서 사용되는 정제 시스템은 공지된 방법을 사용하여 혼합물 중 특수한 구성성분을 농후하게 하기 위한 공정을 포함한다. 이러한 하나의 방법은 반응물 중 적어도 일부를 원하는 생성물로 촉매적 전환하는 것을 포함할 수도 있다. 대안적인 방법은 하나 이상의 구성성분들로 혼합물을 분리하는 것에 관계할 수도 있다. 분리 정도는 정제 시스템의 고안, 분리될 화합물, 및 분리 조건들에 따라 다를 수 있다. 이러한 정제 시스템 및 농후 조건은 당업자에게 공지이다.

기판은 할로겐화물 응력 부식 균열-감응성, 침탄-감응성, 코킹-감응성 또는 니켈, 철, 또는 크롬과 같은 금속-분진 감응성 화합물을 포함하는 기저 금속(base metallurgy)을 가질 수도 있다. 한 구체예에서, 적합한 기저 금속은 충분한 양의 철, 니켈, 크롬, 또는 AML에 있는 금속과 반응하여 균일한 층을 형성하기에 적합한 그밖의 다른 반응성 금속을 함유하는 금속일 수도 있다. 한 구체예에서, 적합한 기저 금속은 주석과 반응하여 스탠나이드 층을 형성하기 위해, 충분한 양의 철, 니켈, 또는 크롬을 함유하는 어떠한 금속이라도 될 수 있다. 적합한 기저 금속은 300 및 400 시리즈의 스테인리스 강을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원에서 사용되는 야금학적 용어들은 American Society of metals의 THE METALS HANDBOOK에 설명된 바와 같이 통상적인 야금학적 의미를 가지는 것으로 하며, 상기 문헌은 참고문헌으로 본원에 편입된다. 본원에서 사용되는, "탄소 강"은 (망간, 규소 및 구리의 통상적으로 허용가능한 양이 아닌) 합금원소에 관하여 구체화되지 않은 소량을 가지며, 탄소, 규소, 망간, 구리, 황 및 인 이외의 원소를 불가피한 양으로만 함유하는 탄소 강이다. 본원에서 사용되는, "연강"은 최대 약 0.25 중량%의 탄소를 가지는 탄소 강이다. 본원에서 사용되는, "합금강"은 구조용 합금강에 대해 공지된 한도 내에서 (탄소 및 통상적으로 허용되는 양의 망간, 구리, 규소, 황 및 인 이외의) 구체화된 양의 합금 원소들을 함유하는 강이며, 기계적 또는 물리적 물성의 변화에 영향을 주기 위해 첨가된다. 합금강은 약 10 중량% 미만의 크롬을 함유할 것이다. 본원에서 사용되는, "스테인리스 강"은 주요 합금 원소로서 적어도 약 10 중량%, 대안적으로 약 12 중량% 내지 약 30 중량% 크롬을 함유하는 몇가지 강이다. 본원에서 사용되는, "오스테나이트 스테인리스 강"은 오스테나이트 미세구조를 가지는 강이다. 이러한 강들은 당해 분야에 공지이다. 그 예로 304 및 310, 316, 321, 347과 같은 300 시리즈의 스테인리스 강들을 포함한다. 오스테나이트 스테인리스 강은 전형적으로 약 16 중량% 내지 약 20 중량%의 크롬 및 약 8 중량% 내지 약 15 중량%의 니켈을 함유한다. 약 5 중량% 미만의 니켈을 보유하는 강은 할로겐화물 응력 부식 균열에 덜 민감하다. 적합한 기판들은 하나 이상의 전술한 금속들을 포함할 수도 있다.

AML은 도금되거나, 페인트되거나, 피복되거나, 코팅되거나, 그밖의 다른 방법으로 기판에 처리될 수 있다. 한 구체예에서, AML은 코팅으로서 처리되도록 조성된다. AML을 기판에 코팅으로서 처리하는 적합한 방법들에는 분사, 브러싱, 롤링, 피깅(pigging), 담금, 침지, 산세, 또는 이들의 조합법이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. AML을 기판에 도포하기 위한 장치는 당업자에게 공지되어 있다. AML은 각 층마다 약 1 mil (25 ㎛) 내지 약 100 mils (2.5mm), 대안적으로 약 2 mils (51 ㎛) 내지 약 50 mils (1.3 mm)의 습식 코팅으로서 처리될 수도 있다. M복수의 AML 처리 (예컨대, 복수 코팅)는 기판에 원하는 물리적 물성 및 보호를 부여하기 위해 필요한 경우 사용될 수 있다. AML은 측정가능하며 실질적으로 조절가능한 두께의 실질적 연속 코팅을 제공하기에 충분한 점성 특성을 가질 수도 있다.

반응기 시스템 부품과 같은 기판에 습식 코팅으로 처리되는 AML은 용매 또는 그밖의 다른 담체 액체의 증발에 의해 건조되어, 취급에 적합한 건조 코팅을 형성할 수도 있다. 몇몇 구체예에서, AML은 코팅된 기판이 경화에 앞서 취급되거나 보관될 때 균열에 대해 저항성을 띠는 끈적끈적하거나 점착성의 점성을 가질 수도 있다. 한 구체예에서, AML은 기판을 접촉할 때 거의 즉각적으로 건조될 수 있다; 대안적으로, AML은 AML이 기판을 접촉하는 시간으로부터 약 48시간 미만에 건조될 수도 있다. 몇몇 구체예에서, 건조 코팅을 형성하기 위한 용매의 제거를 용이하게 하기 위해, 강제 공기 또는 그밖의 다른 건조 수단과 같은 건조 장치가 사용될 수도 있다. 적합한 건조 장치는 당업자에게 공지이다.

습식 코팅으로서 기판에 처리된 AML은, 이미 전술한 분해 공정에 저항성을 띠는 MPL을 제공하기 위하여, 건조 이외에도, 또는 건조 대신, 또는 건조와 함께 더 가공될 수도 있다. MPL을 형성하기 위해 AML를 더욱 가공하는 예에는 경화 또는 환원이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 한 구체예에서, AML은 건조하여 코팅을 형성하는 코팅으로서 기판에 처리될 수 있는데, AML은 더욱 경화되거나 환원되어 MPL을 형성할 수 있다.

한 구체예에서, 코팅은 반응기 시스템 부품들 위에 또는 부품들 내부에 분사될 수도 있다. 반응기 시스템 부품의 기판의 연속 코팅을 제공하기 위하여 충분한 양의 코팅이 처리되어야 한다. 부품에 분사된 후, 코팅은 약 24 시간 동안 놓아두어 건조될 수 있으며 저속의 기체 스트림을 처리함으로써 더욱 가공될 수도 있다. 다양한 구체예에서, 기체는 비활성 기체, 산소 함유 기체, 또는 이들의 조합일 수 있다. 기체들의 비-제한적 예에는 대기, 질소, 헬륨, 아르곤, 또는 이들의 조합이 포함된다. 기체는 가열될 수 있다. 한 구체예에서, 기체는 약 150 °F (66 ℃)의 질소일 수도 있으며, 약 24 시간 동안 처리될 수 있다. 그 후, 제 2 코팅층은 반응기 시스템 부품일 수도 있으며 상기 설명한 절차에 의해 건조될 수도 있다. AML이 처리된 후, 반응기 시스템 부품 위의 AML은 질소 대기의 도입에 의해 산화로부터 보호될 수 있으며, 당업자에게 공지된 방법을 사용하여 물에 대한 노출로부터 보호되어야 한다.

본원에 개시된 방법론들은 저황, 그리고 저황 및 저조(low-sulfur and low-water) 공정에서 사용하기 위해 사전에 탄소처리되거나, 황화되거나 산화된 시스템을 공정개선(retrofitting) 또는 보수하기 위하여 사용될 수도 있다. 한 구체예에서, 사전에 탄소처리된 기판 표면은 본원에 개시된 하나 이상의 보호 재료를 포함하는 AML/MPL로 처리될 수도 있다. 또다른 구체예에서, 반응기 시스템 부품의 황화되거나 산화된 기판은 본원에 개시된 하나 이상의 보호 재료를 포함하는AML/MPL로 처리될 수도 있다.

공정개선 또는 보수 공정 동안, 코크, 산화된 기판, 또는 황화된 기판은 AML의 처리에 앞서 반응기 시스템 부품의 표면으로부터 제거될 수도 있는데, 왜냐하면, 이것은 AML과 기판 사이의 반응을 방해할 수도 있기 때문이다. (i) 기판 표면을 산화, (ii) 기판 표면을 산화하고 화학적 세척, (iii) 기판 표면을 산화 및 화학적 세척 후 부동화, (iv) 기판 표면을 산화 및 물리적 세척 및 (v) 기판 표면을 하이드로블라스팅 하는 것을 포함하여, 많은 세척 기술들이 사용될 수 있다. 기술(i)은 잔여 코크를 제거하기에 유용할 수 있으며 산화물 또는 황화물 층이 MPL을 적절하게 형성하기에 충분히 얇은 경우에 허용가능할 것이다. 대안적으로, 기술 (ii)-(v)는 MPL 형성의 방해를 저해하기 위해 산화물 또는 황화물 층을 더 완전히 제거하기 위하여 사용될 수도 있다. 특정 설비에서 또는 특정 시스템을 위해 전술한 세척 기술들의 조합이 사용될 수도 있다. 궁극적으로 특정 설비 또는 시스템에 유일한 수많은 요인들, 예를 들면, 반응기 기하와 같은 요인들이 선택에 영향을 줄 수도 있다.

AML은 반응기 시스템과 같은 구조물의, 조립된 또는 조립되지 않은 부품의 기판에 처리될 수도 있다. 유사하게, AML은 구조물의 조립 또는 분해 이전, 동안, 또는 이후에 본원에 기재된 바와 같이 경화되거나 가공될 수 있다. 한 구체예에서, 반응기 부품은 현재의 반응기로부터 분해되고, 선택적으로 세척되고, 이 부품이 반응기 시스템으로 재조립되기 이전에 본원에 기재된 바와 같이 코팅되고 가공될 수도 있다. 대안적으로, 새로운 반응기 부품 또는 교체 부품은 조립된 시스템으로 부품을 통합시키기 이전에 본원에 기재된 바와 같이 코팅되고 가공될 수도 있다. 이러한 방식에서, 보호층 없이 몇몇 부분들을 가지는 현재 반응기 구조물은 이들의 새로운 또는 교체 부품에 처리된 AML을 가질 수 있으며, 그리하여 사전에 코팅된 부품이 경화 조건에 불필요하게 노출되지 않게 할 수 있다.

한 구체예에서, 보호층으로 사전에 처리된 기판은 분해 과정에 대한 기판의 저항성을 개선시키기 위하여 재처리된 MPL을 가질 수도 있다. 또다른 구체예에서, 어느 정도 마모된 사전 처리된 반응기 또는 이들의 부품은 본원에 개시된 바와 같이 선택적 세척 및 반응기 또는 이들의 부품들에 AML을 재처리한 후 경화 및 가공함에 의하여, 분해 과정에 대한 증가된 저항성을 가질 수도 있다.

기판은 AML을 처리 후 AML을 경화시키기 위하여 가열될 수도 있다. AML을 경화시키면, AML의 금속이 기판과 반응 및 결합하여, 할로겐화물 응력 부식 균열, 금속 분진, 코킹 또는 침탄화와 같은 분해 과정에 저항성을 띠는 연속적인 MPL을 형성할 수 있다. 한 구체예에서, (주석 옥타노에이트와 같은) 수소 분해가능한 화합물, (주석과 같은) 미세 분쇄된 금속 및 (주석 산화물과 같은) 금속 산화물을 포함하는 AML은, 니켈-감손된 결합층과 같은 중간 결합층을 통해 기판에 결합된 금속간 MPL을 생성하기 위해 가공되고 경화될 수도 있다. 중간의 니켈-감손된 결합층의 특성은 본원에서 더욱 자세히 논의될 것이다.

AML이 상기 두께로 처리될 경우, 초기 환원 조건들은 본래 코팅되지 않았었던 작은 구역들을 커버하기 위한 금속 이동을 가져올 것이다. 이것은 기판을 완전히 코팅할 수도 있다. 주석의 경우, 철과 니켈 스탠나이드와 같은 스탠나이드(stannide) 층들이 형성된다.

한 구체예에서, AML은 기판의 구조적 완전성을 유지시킬 수 있는 어떠한 온도 및 압력에서도 경화될 수 있다. 대안적 구체예에서, AML은 MPL의 형성을 최대화하면서도 기판이 통상적인 조작 또는 또다른 용도에 적합하지 않은 시간을 최소화하기에 충분한 시간 동안 충분한 온도 및 압력에서 경화될 수도 있다.

한 구체예에서, AML은 약 600 °F(316 ℃) 내지 약 1,400 °F (760 ℃), 대안적으로 약 650 °F (343 ℃) 내지 약 1,350 °F (732 ℃), 대안적으로 약 700 °F (371 ℃) 내지 약 1,300 °F (704 ℃)의 온도에서 경화될 수도 있다. 또다른 구체예에서, 주석을 포함하는 AML은 약 600 °F (316 ℃) 내지 약 1,400 °F (760 ℃), 대안적으로 약 650 °F (343 ℃) 내지 약 1,350 °F (732 ℃), 대안적으로 약 700 °F (371 ℃) 내지 약 1,300 °F (704 ℃)의 온도에서 경화될 수도 있다. 가열은 약 1 시간 내지 약 150 시간, 대안적으로 약 5 시간 내지 약 130 시간, 대안적으로 약 10 시간 내지 약 120 시간의 기간 동안 실시될 수도 있다.

한 구체예에서, AML은 약 대기압 내지 약 215 psia (1,482 kPa), 대안적으로 약 20 psia (138 kPa) 내지 약 165 psia (1,138 kPa), 대안적으로 약 25 psia (172 kPa) 내지 약 115 psia (793 kPa) 범위의, 대기압에서 또는 대기압 이상에서 경화될 수도 있다.

한 구체예에서, AML은 부대기압에서 경화될 수도 있다. 이론적인 제한이 없다면, AML을 부대기압에서 경화시키는 것은 AML의 MPL로의 신속한 그리고 거의 완전한 전환을 촉진시키는 상승된 온도를 사용하여 가능할 수도 있다. 이러한 반응은 분해성 과정에 대해 기판을 저항성이게 만들기에 충분한 두께의 균일한 MPL을 형성할 수 있게 한다. 경화는 약 대기압 내지 약 1.9x10^-5 psia (0.13 Pa), 대안적으로 약 14 psia (97 kPa) 내지 약 1.9x10^-4 psia (1.3 Pa), 대안적으로 약 10 psia (69 kPa) 내지 약 1.9x10^-3 psia (13 Pa)의 부대기압에서 실시될 수도 있다. 이러한 조건하에서, 원하는 물성을 가지는 MPL의 형성은 약 1 시간 내지 약 150 시간의 기간 이내에 발생할 수 있다.

한 구체예에서, AML로 코팅된 기판은 제 1 온도 및 제 1 압력에서 제 1 시간 동안 코팅된 기판을 가열한 후 제 2 온도 및 제 2 압력에서 제 2 시간 동안 가열하는 단계를 포함하는 2-단계 공정을 통해 경화될 수도 있는데, 여기서 제 2 온도, 압력 또는 이들 모두는 제 1 온도, 압력 또는 이들 모두와 상이하다. 이론적인 제한이 없다면, 코팅된 기판의 제 2 가열은 제 1 가열 후 남아있는 반응하지 않은 AML 금속의 양을 감소시키는 기능을 할 수도 있다.

한 구체예에서, 주석 산화물; 분해가능한 주석 화합물; 또는 주석 금속 분말을 포함하는 AML은 고온에서 그리고 약 1.9x10^-5 psia (0.13 Pa) 내지 약 315 psia (2,172 kPa)의 압력에서 경화될 수도 있다. 또다른 구체예에서 이 온도는 약 1,200 °F (649 ℃) 이상, 대안적으로 약 1,200 °F (649 ℃) 내지 약 1,400 °F (760 ℃), 대안적으로 약 1,300 °F (704 ℃) 내지 약 1,400 °F (760 ℃)일 수도 있다. 경화는 약 315 psia (2,172 kPa) 내지 약 내지 약 1.9x10^-5 psia (0.13 Pa) 또는 215 psia (1,482 kPa) 내지 약 1.9x10^-5 psia (0.13 Pa)와 같은 전술한 압력에서도 실시될 수 있다.

한 구체예에서, 코팅된 기판은 제 1 온도, 및 제 1 압력에서, 전술한 시간의 기간 동안 가열될 수도 있다. 제 1 가열 후, 코팅된 기판은 제 1 온도 초과의, 동일한 또는 미만의 제 2 온도에서 가열될 수 있다. 제 2 가열은 약 600 °F (316 ℃) 내지 약 1,400 °F (760 ℃), 대안적으로 약 650 °F (343 ℃) 내지 약 1,350°F (732 ℃), 대안적으로 약 700 °F (371 ℃) 내지 약 1,300 °F (704 ℃)의 온도에서 실시될 수도 있다. 한 구체예에서, 제 2 가열은 제 1 압력 초과의, 동일한 또는 미만의 제 2 압력에서 실시될 수도 있다. 제 2 가열은 약 1.9x10^-5 psia (0.13 Pa) 내지 약 215 psia (1,480 kPa), 대안적으로 약 1.9x10^-4 psia (1.3 Pa) 내지 약 165 psia (1,140 kPa), 대안적으로 약 1.9x10^-3 psia (13 Pa) 내지 약 115 psia (793 kPa)의 압력에서 실시될 수도 있다. 제 2 가열은 약 1 시간 내지 약 120 시간의 시간 기간 동안 실시될 수도 있다.

한 구체예에서, AML은 환원 조건하에서 경화될 수도 있다. 환원 조건하에서 AML을 경화시키는 것은 AML의 MPL로의 전환을 용이하게 할 수 있다. AML의 금속에 따라 다른 적합한 환원제는 당업자에게 공지이다.

한 구체예에서, 주석 화합물을 포함하는 AML은 환원 기체의 존재하에서 경화될 수도 있다. 환원 기체는 수소, 일산화탄소, 탄화수소 또는 이들의 조합일 수도 있다. 또다른 구체예에서, 수소, 일산화탄소 또는 탄화수소는 제 2 기체와 혼합될 수도 있다. 제 2 기체는 아르곤, 헬륨, 질소, 임의의 비활성 기체 또는 이들의 조합일 수도 있다. 환원 기체의 부피%는 제 2 기체 또는 제 2 기체의 조합물과 함께 약 100 부피%, 대안적으로 약 90 부피%, 대안적으로 약 80 부피%, 대안적으로 약 75 부피%, 대안적으로 약 50 부피%, 대안적으로 약 25 부피% 및 잔부로 구성될 수 있다.

한 구체예에서, 탄화수소의 존재 또는 부재하에서 AML은 환원 조건하에서 수소로 처리될 수도 있다. 한 구체예에서, AML은 약 80 부피%의 수소 및 약 20 부피%의 질소의 존재하에서 경화될 수도 있다. 또다른 구체예에서, AML은 약 75 부피%의 수소 및 약 25 부피%의 질소의 존재하에서 경화될 수도 있다.

한 구체예에서, 기판은, 원하는 온도, 압력 및 작동 환경(환원 대기와 같은)을 구현할 수 있는 장치 또는 수단에 의해 원하는 시간 기간 동안 적합한 위치에서 선택적으로 세척될 수 있으며, AML이 기판에 처리될 수 있고, MPL을 형성하기 위해 AML은 경화되거나 더욱 가공될 수도 있으며, 또는 상기 처리들을 조합할 수도 있다. 한 구체예에서, 기판 위에 코팅된 AML은 앞서 개시된 조건들 하에서 작동하는 진공 오븐에서 경화될 수도 있다.

기판은 적절한 부위에서 본원에 개시된 바와 같이 선택적으로 세척, 코팅 및 가공될 수도 있다. 한 구체예에서, 기판의 선택적 세척 및 코팅, 또는 AML의 경화는 반응기 작업 부위에 대한 말단부 또는 반응기 작업 부위의 인접부인 반응기 작업 부위에서 실시될 수도 있다. 한 구체예에서, 기판은 선택적으로 세척되고 코팅될 수도 있거나 또는 AML은 반응기 작업 부위 이외의 위치에서 또는 반응기 시스템 밖에서(ex situ) 경화될 수도 있다. 한 구체예에서, 반응기 부품은 부품 제작 설비로부터 세척, 코팅 또는 경화 설비로 이동될 수도 있다. 대안적으로, 반응기 부품은 선택적으로 세척 및 코팅될 수 있으며, 또는 AML은 제작 설비에서 경화된 후 후속적으로 최종 조립 위치로 이동될 수도 있다. 대안적으로, 현재 반응기 시스템의 부품은 분해, 선택적으로 세척 및 코팅된 후, AML이 경화될 수도 있다. 분해된 부품은 현지에서 처리되고, 후속적으로 대규모 시판 오븐과 같은 경화 설비로 이동된 AML을 가질 수도 있다. 대안적으로, 분해된 부품은 이동되고 후속하여 선택적으로 세척되고 코팅될 수 있으며 또는 AML은 현장 외 설비에서 경화될 수도 있다.

MPL을 보유하는 기판은 임의의 양의 반응성 금속을 기판 표면으로부터 제거하기 위해 더욱 가공될 수도 있다. 한 구체예에서 이러한 공정은 MPL을 이동제(mobilization agent)와 접촉시키는 단계 및 후속하여 이동성 금속을 포획하기(trap) 위한 격리 공정(sequestration process)을 포함한다. 이론적인 제한이 없다면, 이동제를 사용한 반응성 금속의 처리는 금속을 더욱 반응성이거나 더욱 가동성인 형태로 전환시킬 수 있으며, 그리하여 격리 공정(sequestration process)에 의한 제거를 용이하게 한다.

본원에서 사용되는 "격리(sequestration)"라는 용어는 반응성 금속으로부터 생성된 금속 또는 금속 화합물을, 제거를 용이하게 하기 위한 이동제에 의해 의도적으로 포획하는 것을 의미한다. 격리는 또한 이동제를 흡착하는 것, 반응시키는 것 또는 그밖의 다른 방식으로 포획하는 것을 의미한다. 본원에서 사용되는 "이동성 금속(movable metal)" 또는 "이동성 주석"이라는 용어는 이동제와 반응한 후의 반응성 금속을 의미한다. 일반적으로, 격리되는 것은 이동성 금속 및 이동제이다. 본원에서 사용되는, "반응성 주석"과 같은 "반응성 금속"이라는 용어는 MPL 층에 또는 층 위에 존재하며 가공 조건하에서 이동될 수 있는 원소상 금속 또는 금속 화합물을 포함하고자 하는 것이다. 본원에서 사용되는 "반응성 금속"이라는 용어는 이동제와 접촉할 때 약 200 °F (93 ℃) 내지 약 1,400 °F (760 ℃)의 온도에서 이동하게 되는 본원에 기재된 금속 화합물을 포함하며, 이들은 반응기 시스템이 작동하는 동안 촉매 비활성화 또는 장비 손상을 초래할 것이다.

한 구체예에서, 반응성 주석은 중량으로 약 0.1 ppm 내지 약 100 ppm의 HCl을 포함하는 가공 조건하에서 가동화된다. 예를 들면, 반응성 주석은 염소를 방출할 수 있는 할로겐-함유 촉매가 갓-생성된 MPL 층들을 보유하는 갓 주석-코팅된 반응기 시스템에서 촉매 개질을 위해 사용될 때 가동화될 수 있다. 개질에 관한 내용에서 사용될 때, "반응성 주석"이라는 용어는 원소상 주석, 주석 화합물, 주석 금속간 화합물, 주석 합금, 또는 이들의 조합 중 하나를 포함하는데, 이것은 이동제와 접촉될 때 약 200 °F (93 ℃) 내지 약 1,400 °F (760 ℃)의 온도에서 이동하게 될 것이며, 이로써 개질 작업 동안 또는 개질 로 관들(reformer furnace tubes)을 가열하는 동안 촉매 비활성화를 결과할 것이다. 그외 내용에서, 반응성 금속의 존재는 특정 금속, 이동제, 및 반응기 공정 및 반응기의 작업 조건에 따라 달라질 것이다.

격리는 화학적 또는 물리적 처리 단계 또는 가공들을 사용하여 이루어질 수도 있다. 격리된 금속 및 이동제는 농축되거나, 회수되거나 반응기 시스템으로부터 제거될 수도 있다. 한 구체예에서, 이동성 금속 및 이동제는 이들을 흡착제와 접촉시킴에 의해, 이들을 이동성 금속 및 이동제를 포획하는 화합물과 반응시킴에 의해, 예컨대, 반응기 시스템 기판 표면을 용매로 세척(washing)하고 용해된 이동성 금속 및 이동제를 제거함에 의하여 격리될 수도 있다.

흡착제의 선택은 이동성 금속 및 특정 이동성 금속에 대한 흡착제의 반응성에 따라 다르다. 한 구체예에서, 흡착제는 이동성 금속들을 차단하는 고체 또는 액체 재료일 수도 있다(흡착제 또는 흡수제). 적합한 액체 흡착제에는 물, 주석 금속과 같은 액체 금속, 부식제, 및 그외 염기성 스크럽 용액이 포함된다. 고체 흡착제는 흡착 또는 반응에 의해 이동성 금속 및 이동제를 효과적으로 포획한다. 고체 흡착제는 일반적으로 사용하기 용이하고 후속적으로 시스템으로부터 제거하기 용이하다. 고체 흡착제는 높은 표면적 (예컨대, 약 10 m²/g 초과), 이동성 금속 및 이동제와의 높은 흡착 계수를 가질 수 있거나, 이동성 금속 및 이동제를 포획하기 위해 이들과 반응할 수 있다. 고체 흡착제는 이러한 공정동안 물리적 완전성을 유지하여, 흡착제가 허용가능한 압축 강도, 내마모성 등을 유지할 수 있게 한다. 흡착제는 또한 이동성 염화주석과 반응하게 되는, 철 절삭분과 같은 금속 절삭분을 포함할 수도 있다. 한 구체예에서, 흡착제는 알루미나, 점토, 실리카, 실리카 알루미나, 활성탄, 제올라이트 또는 이들의 조합일 수 있다. 대안적인 구체예에서, 흡착제는 알루미나 위의 칼륨, 또는 알루미나 위의 칼슘과 같은 염기성 알루미나 일 수도 있다.

한 구체예에서, 이동제는 할로겐-함유 화합물일 수 있다. 본원에서 사용되는, "할로겐-함유 화합물" 또는 "할로겐-함유 기체"라는 용어는 원소상 할로겐, 산 할로겐화물, 알킬 할로겐화물, 방향족 할로겐화물, 그외, 산소 및 질소를 함유하는 유기 할로겐화물을 포함하는 유기 할로겐화물, 무기 할로겐화물 염 및 할로카본 또는 이들의 혼합물을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 물은 선택적으로 존재할 수도 있다. 한 구체예에서, HCl을 함유하는 기체가 이동제로서 사용될 수도 있다. 이후, 유출하는 HCl, 잔여 할로겐-함유 기체 (존재하는 경우) 및 이동성 금속 모두가 격리된다. 할로겐-함유 화합물은 약 0.1 ppm 내지 약 1,000 ppm, 대안적으로 약 1 ppm 내지 약 500 ppm, 대안적으로 약 10 ppm 내지 약 200 ppm의 양으로 존재할 수도 있다.

한 구체예에서, MPL은 약 200 °F (93 ℃) 내지 약 1,000 °F (538 ℃), 대안적으로 약 250 °F (121 ℃) 내지 약 950 °F (510 ℃), 대안적으로 약 300 °F (149 ℃) 내지 약 900 °F (482 ℃)의 온도에서 약 1 시간 내지 약 200 시간의 기간 동안 이동제에 노출된다. MPL 내부의 또는 그 위의 반응성 금속을 제거하기 위한 격리 및 그밖의 다른 공정들은 미국 특허 제 6,551,660호 및 6,419,986호에 개시되어 있으며, 이들 문헌은 본원에 참고문헌으로 포함된다.

한 구체예에서, MPL은 반응기 또는 반응기 부품의 기판을 탄화수소로부터 분리하기 위하여 사용될 수도 있다. 개시된 방법에 의해 형성된 MPL은 전술한 분해 과정들에 대하여 기판이 저항성을 띠게 만들기에 충분한 두께와 함께 고도의 균일성을 보일 수 있다.

MPL 층은 MPL을 기판에 고정시키는 중간 니켈-감손된 결합층을 포함할 수 있다. 한 구체예에서, MPL은 스탠나이드(stannide) 층과 기판 사이에 배치되는 결합층을 가지는 스탠나이드 층을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 스탠나이드(stannide) 층은 니켈-농후성일 수 있으며, 카바이드 함유물을 포함하고, 중간 니켈-감손된 결합층은 스탠나이드(stannide) 함유물을 포함할 수 있다. 니켈-농후 스탠나이드(stannide) 층은 니켈-감손된 결합층에 비하여 "농후(enriched)"되어 있다. 또한, 니켈-농후 스탠나이드(stannide) 층은 카바이드 함유물을 포함할 수 있는데, 이 함유물은 실질적으로 중단됨이 없이 상기 니켈-감손된 결합층으로부터 상기 스탠나이드 층으로 확장함에 따라, 분리되거나, 중간 니켈-감손된 결합층이 연속적으로 확장 또는 돌출된 것일 수 있으며, 스탠나이드(stannide) 함유물은 니켈-농후 스탠나이드(stannide) 층의 중간 니켈-감손된 결합층으로의 연속적 확장을 포함할 수도 있다. 중간 니켈-감손된 결합층과 니켈-농후 스탠나이드(stannide) 층 사이의 경계면은 불규칙적일 수 있으나, 다른 방식으로 실질적으로 중단되지는 않는다. 전술한 상들(phases), 층들, 및 함유물이 발달하는 정도는, AML이 처리되는 환원 조건 및 온도, 및 노출이 유지되는 시간의 양의 작용일 수 있다.

또다른 구체예에서, 스탠나이드(stannide)를 포함하는, 중간의 니켈-감손된 결합층은 약 0.5 중량% 내지 약 20 중량%; 대안적으로 약 1 중량% 내지 약 17 중량%; 대안적으로 약 1.5 중량% 내지 약 14 중량%의 원소상 주석을 포함한다. 이론적인 제한이 없다면, 스탠나이드(stannide) 함유물을 포함하는 중간 니켈-감손된 결합층의 형성은 경화 온도 및 압력, 특히 고온 및 저압이 조합된 조건에 의해 조절되는 것으로 생각된다. 몇몇 구체예에서, 스탠나이드(stannide) 함유물을 포함하는 중간 니켈-감손된 결합층을 생성하는데 필요한 온도에는 약 1,220 °F 내지 약 1,400 °F (760 ℃)의 온도 및 315 psia (2,172 kPa) 내지 약 내지 약 1 psia (0.05 Pa)의 압력이 포함된다.

한 구체예에서, MPL은 스탠나이드(stannide) 함유물을 포함하는 중간 니켈-감손된 결합층에 의해 금속 기판 (예컨대, 강)에 결합된 스탠나이드(stannide) 층을 포함한다. MPL은 약 1 ㎛ 내지 약 150 ㎛, 대안적으로 약 1 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 대안적으로 약 1 ㎛ 내지 약 50 ㎛의 총 두께를 가질 수 있다. 스탠나이드(stannide) 층은 약 0.25 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 대안적으로 약 0.5 ㎛ 내지 약 75 ㎛, 대안적으로 약 1 ㎛ 내지 약 50 ㎛의 두께를 가질 수도 있다. 스탠나이드(stannide) 함유물을 포함하는 중간 니켈-감손된 결합층은 약 1 내지 약 100 ㎛; 대안적으로 약 1 내지 약 50 ㎛; 대안적으로 약 1 내지 약 10 ㎛의 두께를 가진다.

한 구체예에서, 개질 나프타와 같은 경질 탄화수소를 고리형 또는 방향족 탄화수소로 개질시키기 위하여 촉매 개질 시스템의 부품의 기판 표면에 AML/MPL가 처리될 수 있다. 나프타 공급물은 약 70 °F (21 ℃) 내지 약 450 °F (232 ℃)의 끓는점 범위의 탄화수소 일 수 있다. 한 구체예에서, 황, 질소, 금속, 및 그밖의 다른 공지된 촉매독이 실질적으로 없는 공급물을 제조하기 위한 추가 공급 공정이 존재한다. 이러한 촉매독은 먼저 수첨처리 공정기술을 사용한 후, 남아있는 황 화합물을 제거하기 위해 흡착제를 사용함에 의하여 제거될 수 있다.

촉매 개질은 전형적으로 나프타의 방향족 화합물로의 전환을 의미하며, 그밖의 다른 공급원료들은 방향족 화합물이 풍부한 생성물을 제공하기 위해서 또한 처리될 수도 있다. 그러므로, 나프타의 전환은 한 구체예이며, 촉매 개질제는 포화 탄화수소, 파라핀 탄화수소, 측쇄 탄화수소, 올레핀 탄화수소, 아세틸렌 탄화수소, 고리형 탄화수소, 고리형 올레핀 탄화수소, 이들의 혼합물 및 당업자에게 공지된 그밖의 다른 공급원료와 같은 다양한 공급원료들의 전환 또는 방향족화에 유용할 수 있다.

경질 탄화수소의 예에는 n-헥산, 메틸펜탄, n-헵탄, 메틸헥산, 디메틸펜탄 및 n-옥탄과 같은 6 내지 10개의 탄소를 가지는 탄화수소가 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 아세틸렌 탄화수소의 예에는 헥신, 헵틴 및 옥틴과 같이 6 내지 10개의 탄소 원자를 가지는 탄화수소가 포함되나 이에 제한되는 것은 아니다. 비고리 파라핀 탄화수소의 예에는 메틸시클로펜탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산 및 디메틸시클로헥산과 같은 6 내지 10 탄소 원자를 가지는 탄화수소가 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 고리형 올레핀 탄화수소의 전형적인 예에는 메틸시클로펜텐, 시클로헥센, 메틸시클로헥센, 및 디메틸시클로헥센과 같은 6 내지 10개의 탄소 원자를 가지는 화합물이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다.

개질 작업을 하는 동안 일어나는 그밖의 다른 탄화수소 반응들 중 몇가지에는 시클로헥산의 방향족 화합물로의 탈수소반응, 알킬시클로펜탄의 방향족 화합물로의 탈수소화이성질화(dehydroisomerization) 반응, 및 비고리형 탄화수소의 방향족 탄화수소로의 탈수소고리화 반응이 포함된다. 알킬벤젠의 탈알킬화, 파라핀의 이성질체화, 및 수첨분해 반응을 포함한, 수많은 그밖의 다른 반응들이 일어나는데, 이들은 메탄, 에탄, 프로판 및 부탄과 같은 경질의 기체상 탄화수소를 생성한다. 그러므로, 본원에서 사용되는 "개질"은 방향족 화합물이 농후한 생성물(즉, 방향족 화합물의 함량이 공급물에서 보다 더 큰 생성물)을 제공하기 위하여 하나 이상의 방향족 화합물 생성 반응들을 사용함에 의한 탄화수소 공급물의 처리를 의미한다.

전형적인 개질 공정을 위한 작업 범위에는 약 700 °F (371 °C) 내지 약 1,300 °F (704 ℃)의 반응기 유입구 온도; 약 30 psia (207 kPa) 내지 약 415 psia (2,860 kPa)의 시스템 압력; 개질 반응기 구역으로의 공급물에 있어서 약 0.1 내지 약 20의 수소 대 탄화수소 몰비를 산출하기에 충분한 재생 수소율(recycle hydrogen rate); 및 개질 촉매에 의한 탄화수소 공급을 위한, 약 0.1 hr^-1 내지 약 10 hr^-1의 액체 시공 속도가 포함된다. 적합한 개질 온도는 약 600 °F (316 ℃) 내지 약 1,800 °F (982 ℃)의 범위 일 수 있는 고온까지 공급물을 사전-가열함으로써 구현될 수 있다. 본원 및 본 기술분야에서 사용되는 촉매 개질이라는 용어는 첨가되는 물의 부재하에서 (예컨대, 약 1,000 ppm 미만의 물) 개질 촉매에 의한 탄화수소의 전환을 의미한다. 이러한 공정은 수증기 개질과는 상당히 상이한데, 수증기 개질은 상당량의 물을 수증기로서 첨가하는 것을 수반하며, 메탄과 같은 탄화수소로부터 합성 기체를 생성하기 위해 가장 통상적으로 사용된다.

적절한 개질제 온도를 구현하기 위하여, 로 관들을 고온으로 가열하는 것이 때때로 필요할 수 있다. 이러한 온도는 약 600 °F (316 ℃) 내지 약 1,800 °F (982 ℃), 대안적으로 약 850 °F (454 ℃) 내지 약 1,250°F (677 ℃), 대안적으로 약 900 °F (482 ℃) 내지 약 1,200 °F (649 ℃)의 범위일 수 있다.

원소의 주기율표의 VIII족 (IUPAC 주기율표의 8, 9 및 10족으로도 공지됨)에서 선택된 금속성 수소화-탈수소화 반응 성분, 또는 이들의 혼합물을 (경계 대형 공극 제올라이트 지지체 또는 알루미나 지지체와 같은) 다공성 무기 산화물 지지체 위에 함유하는 다 기능성 촉매 복합물이 촉매 개질에서 사용될 수 있다. 대부분의 개질 촉매들은 약 1/16 인치 (1.6 mm) 내지 약 3/16 인치 (4.8 mm)의 평균 입자 직경 또는 평균 횡단면 직경을 가지는 구 또는 실린더 형태이다. 촉매 개질을 위한 촉매 복합물은 미국 특허 제 5,674,376호 및 5,676,821호에 개시되어 있으며, 이들은 본원에 참고문헌으로 포함된다.

개시된 방법들은 또한 널리 다양한 개질 촉매들을 사용하는 저황 조건하에서의 개질에 유용할 수도 있다. 이러한 촉매들에는 알루미나 위의 백금, 알루미나 위의 Pt/Sn 및 알루미나 위의 Pt/Re와 같은, 내화성 무기 산화물 상의 비활성 VIII족 금속; 대형 공극 제올라이트 위의 Pt, Pt/Sn 및 Pt/Re와 같은 대형 공극 제올라이트 상의 비활성 VIII족 금속이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다.

한 구체예에서, 촉매는 적어도 하나의 VIII족 금속으로 충진된 적어도 하나의 알칼리 또는 알칼리 토금속을 포함하는 대형-공극 제올라이트 촉매와 같은 황 감응성 촉매일 수 있다. 이러한 한 구체예에서, 탄화수소 공급물은 중량으로 약 100 ppb 미만의 황, 대안적으로, 약 50 ppb 미만의 황, 및 대안적으로, 약 25 ppb 미만의 황을 함유할 수도 있다. 필요한 경우, 소량의 과잉 황을 제거하기 위해 황 흡착 유닛이 사용될 수도 있다.

한 구체예에서, 본원의 촉매는 알칼리 또는 알칼리 토금속을 포함하며 하나 이상의 VIII족 금속들로 충진된 대형-공극 제올라이트 촉매를 포함한다. 대안적인 구체예에서, 이러한 촉매는 나프타 공급물을 개질시키기 위해 사용될 수도 있다.

본원에서 사용되는 "대형-공극 제올라이트"라는 용어는 약 6 옹스트롬 (Å) 내지 약 15 Å의 유효 공극 직경을 가지는 제올라이트를 의미한다. 본원에서 사용하기에 적합한 대형 공극 결정질 제올라이트에는 타입 L 제올라이트, 제올라이트 X, 제올라이트 Y, ZSM-5, 모르데나이트 및 포저사이트가 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 약 7 Å 내지 약 9 Å 크기의 겉보기 공극 크기를 가진다. 한 구체예에서, 제올라이트는 타입 L 제올라이트일 수 있다.

산화물들의 몰비로 표현된 타입 L 제올라이트의 조성은 다음 공식에 의해 나타내어질 수도 있다:

(0.9-1.3)M₂ _/n O : AL₂O₃ (5.2-6.9)SiO₂ :yH₂O

상기 공식에서 M은 양이온을 나타내고, n은 M의 원자가를 나타내며, y는 0 내지 약 9의 값이 될 수 있다. 제올라이트 L, 이것의 X-선 회절 패턴, 이것의 물성, 및 이것의 제조 방법은 미국 특허 제 3,216,789호에 상세히 기재되어 있으며, 이 문헌의 내용은 본원에 참고문헌으로 포함된다. 실제 공식은 결정질 구조를 변화시키지 않고 다양해 질 수도 있다. 한 구체예에서, 규소 대 알루미늄의 몰비 (Si/ Al)는 약 1.0 내지 약 3.5에서 달라질 수 있다.

산화물들의 몰비로 표현된 제올라이트 Y에 관한 화학적 공식은 다음과 같이 기재될 수 있다 :

(0.7-1.1) Na₂O:Al₂O₃ :xSiO₂ :yH₂O

상기 공식에서, x는 약 3 보다 크고 약 6 이하의 값이며; y는 약 9 이하의 값일 수 있다. 제올라이트 Y는 특징적인 X-선 분말 회절 패턴을 가지며, 이것을 확인하기 위해 상기 공식으로 사용될 수 있다. 제올라이트 Y의 물성 및 이것의 제조 방법은 미국 특허 제 3,130,007호에 기재되며, 이 문헌의 내용은 본원에 참고문헌으로 포함된다.

제올라이트 X는 합성 결정질 제올라이트 분자 체이며, 이것은 다음 공식으로 표현될 수 있다:

(0.7-1.1)M₂ _/ _nO : Al₂O₃ : (2.0-3.O)SiO₂ :yH₂O

상기 공식에서, M은 금속, 특히 알칼리 금속 및 알칼리 토금속을 나타내고, n은 M의 원자가이며, y는 M의 본질 및 결정질 제올라이트의 수화 정도에 따라 약 8 이하의 값을 가질 수 있다. 제올라이트 X의 X-선 회절 패턴, 이것의 물성, 및 이것의 제조 방법은 미국 특허 제 2,882,244호에 상세히 기재되어 있으며, 이 문헌의 내용은 본원에 참고문헌으로 포함된다.

알칼리 또는 알칼리 토금속이 대형-공극 제올라이트에 존재할 수도 있다. 상기 알칼리 토금속은 칼륨, 바륨, 스트론튬 또는 칼슘일 수 있다. 알칼리 토금속은 합성, 함침 또는 이온 교환에 의해 제올라이트 내부로 편입될 수 있다.

본원에서 사용되는 대형-공극 제올라이트 촉매는 니켈, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 이리듐 또는 백금과 같은 하나 이상의 VIII족 금속으로 충진된다. 한 구체예에서, VIII족 금속은 이리듐 또는 대안적으로 백금이 될 수 있다. 촉매 중 백금의 중량 백분율은 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%일 수 있다.

VIII족 금속들은 적절한 염의 수용액에서 합성, 함침 또는 교환에 의해 대형-공극 제올라이트 내부로 도입된다. 두 개의 VIII족 금속들을 제올라이트 내부에 도입하길 원하는 경우, 작업은 동시적으로 또는 순차적으로 이루어질 수 있다.

몇몇 제올라이트 개질 촉매들은 개질 조건하에 있을 때, 특히 초기 작업을 하는 동안 수소 할로겐화물 기체를 방출함을 발견하였다. 이러한 수소 할로겐화물 기체의 방출은, 차례로, 반응기의 하위스트림 영역과 같은 더 저온의 공정 장비 구역에서 할로겐화물 수용액을 생성할 수 있다. 대안적으로, 이러한 하위스트림 장비가 수분에 노출될 때, 수성 할로겐화물이 작동 개시 또는 정지하는 동안 생성될 수도 있다. 할로겐화물 수용액과 접촉하게 되는 본 설비의 오스테나이트 스테인리스 강 구역은 할로겐화물 응력-부식 균열 (HSCC)에 영향을 받기 쉽다. HSCC는 보수 또는 교체가 필요하기 이전에 본질적으로 벌크 금속의 손실이 전혀 없을 수 있다는 점에서 독특한 부식 타입이다.

한 구체예에서, 오스테나이트 스테인리스 강의 HSCC는 AML의 처리 및 MPL의 형성에 의해 저해될 수도 있다. HSCC는 온도 상기 약 120 °F (49 ℃), 대안적으로 약 130 °F (54 ℃) 내지 약 230 °F (110 ℃)의 온도에서 오스테나이트 스테인리스 강이 수성 할로겐화물을 접촉할 때 발생할 수 있으나, 인장 강도에도 영향을 받기 쉽다. 이론적인 제한이 없다면, 균열은 할로겐화물 수용액에서 강(steel) 합금의 전기화학적 용해에 의한 HSCC 과정에 의해 야기된다고 생각된다.

HSCC로부터 오스테나이트 스테인리스 강을 보호할 필요성이 공지되어 있다. 일반적으로, HSCC 조건들과 직면하게 되는 경우, 설비가 고안될 때 오스테나이트 스테인리스 강 보다 훨씬 더 비쌀 수 있는 상이한 타입의 강 또는 특수 합금이 선택된다. 대안적으로, 공정 조건들은 HSCC가 발생하지 않도록 때때로 변형되는데, 예를 들면 저온에서 작업하거나 공정 스트림을 건조시키는 것이 그 예이다. 스테인리스 강의 물성이 필요하거나 매우 바람직한 경우의 다른 상황에서, HSCC를 방지하기 위한 수단들이 사용된다. 한 구체예에서, 할로겐화물 환경과 강이 접촉하지 않도록 하기 위하여 스테인리스 강에 AML/MPL가 처리될 수도 있다.

현미경 분석은 본원에 기재된 AML 또는 MPL의 두께를 용이하게 결정할 수 있다. 코팅 두께를 용이하게 측정하기 위해, 처리될 반응기 기판에 상응하는 쿠폰들이 제조될 수 있다. 이들은 대규모 반응기 부품이 처리될 때와 동일한 조건들하에서 처리될 수 있다. 쿠폰들은 AML 및 생성된 MPL의 두께를 결정하기 위해 사용될 수 있다.

실시예

실시예 1-13에서, 일반적으로 약 2 인치 미만의 정사각형인 347 타입의 스테인리스 강 쿠폰이 쿠폰위에 AML을 형성하기 위한 조성물로 코팅되었다. 코팅 조성물은 약 32 중량%의 주석 금속 (1-5 ㎛ 입자 크기), 약 32 중량%의 주석 산화물 (<325 메쉬 (0.044 mm²)), 약 16 중량%의 주석 옥타노에이트, 및 잔부의 무수 이소프로필 알콜로 구성된다. 몇몇 예에서, 쿠폰의 코팅되지 않은 부분으로 MPL의 이동을 결정하기 위해 쿠폰의 절반이 코팅되었다. 표 1을 보면, 코팅은 약 75:25 몰비 의 수소:아르곤 혼합물에서 지시된 온도 및 압력에서 약 40 시간 또는 약 100 시간 동안 경화되었다. 이러한 공정 동안, 주석-함유 AML은 쿠폰의 표면 위에 스탠나이드(stannide)를 포함하는 MPL을 형성하였다. 형성된 MPL의 확인은 샘플을 에폭시 수지에 올린 후, 사진(photographic) 및 주사 전자 현미경으로 검사하기 위해 분쇄 및 연마함에 의해 결정되었다. 쿠폰의 가시적 검사 및 현미경 검사를 하여 표 I의 9열 및 10열에서 관찰된 특성들을 가지는, 스탠나이드(stannide)를 포함하는 MPL을 형성함을 확인하였다.

경화는 비교를 위해 전형적인 경화 조건으로서 제공된 실시예 5와 9에서와 같이 약 1,025 °F (552 °C) 및 약 14.7 psia (101 kPa)에서 실시되었다.이와 대조적으로, 실시예 1, 3, 7, 10 및 12는 1250 °F (677 ℃)에서 경화를 실시하였다. 도 2는 실시예 10에서 제조된 MPL의 배경산란 SEM 이미지이다. 몇몇 경우에서, 실시예 2, 4, 및 8을 보면, 코팅된 쿠폰들은 이동제로서 염화 수소를 사용하여 더욱 가공되었다.

실시예 11 및 13은 약 1,250°F (677 ℃)의 제 1 온도 및 약 3.1 psia (21 kPa)의 제 1 압력에서 약 40 시간 경화하고; 그 후 약 1,250 °F (677 °C)의 제 2 온도 및 약 0.2 psia (1.3 kPa)의 제 2 압력에서 약 10 시간 동안 경화함에 의하여 실시된 두 단계 경화 절차를 거쳤다. 실시예 11 및 실시예 13의 2 단계 경화에 의해 형성된 MPL은 각각 실시예 10 및 12의 1 단계 경화 절차가 실시되었을 때 나타난 MPL보다 더 두꺼웠다.

실시예	H₂/Ar	온도	시간	압력	시간	압력	HCl	스탠나이드 층 평균 두께	결합층의 두께
실시예	H₂/Ar	°F(℃)	hr	psia( kPa )	hr	psia( kPa )		㎛	㎛
5	75/25	1025 (552)	100	14.7 (101)	-	-	-	11	0
9	75/25	1025 (552)	40	14.7 (101)	-	-	-	5	0
1	75/25	1250 (677)	40	0.2 (1.3)	-	-	-	0	-
3	75/25	1250 (677)	40	1.6 (11)	-	-	-	16	2
7	75/25	1250 (677)	40	3.1 (21)	10	0.2 (1.3)	-	15	-
10	75/25	1250 (677)	40	8.9 (61)	-	-	-	50	6
12	75/25	1250 (677)	40	14.7 (101)	-	-	-	26	3.4
2	75/25	1250 (677)	40	0.2 (1.3)	-	-	있음	무시	0
4	75/25	1250 (677)	40	1.6 (11)	-	-	있음	27	2
8	75/25	1250 (677)	40	3.1 (21)	10	0.2 (1.3)	있음	35	5.7
11	75/25	1250 (677)	40	14.7 (101)	10	0.2 (1.3)	-	55	4.2
13	75/25	1250 (677)	40	14.7 (101)	10	0.2 (1.3)	-	30	3.4

결과들은 약 1,250 °F (677 ℃) 및 대기압 또는 부대기압에서 약 40시간 경화 후 형성된 스탠나이드를 포함하는 MPL이 약 1,025 °F (552 ℃) 및 대기압의 경화 조건하에서 실시예 5에서 형성된 층들에 비하여 증가된 두께를 가짐을 증명한다. 더욱이, 상승된 온도 및 부대기압하에서 형성된 스탠나이드를 포함하는 MPL은 실시예 5의 경화 조건들을 사용하여 형성된 스탠나이드를 포함하는 MPL에 비하여 시료 표면 위에 소형의 금속성 주석 구가 없는 것에 의해 결정되는 바와 같이 감소된 양의 반응성 주석을 가질 수 있다.

본원의 바람직한 구체예들을 나타내고 설명하였으나, 본원의 사상 및 개시로부터 벗어나지 않고 당업자들은 이들을 변형시킬 수 있다. 본원에 기재된 구체예들은 단지 설명을 위한 것이며 본원을 이에 제한하고자 하는 것이 아니다. 본원에 개시된 내용의 변화 및 변형이 가능하며, 이들은 본원의 범위에 속한다. 청구항의 부품에 관해 "선택적으로"라는 용어를 사용하는 것은 대상 부품이 필요하거나 대안적으로 필요하지 않음을 의미하기 위한 것이다. 모든 대안들이 청구범위에 속하는 것으로 간주된다. "포함한다", "함유한다", "보유한다" 등과 같은 보다 광범위한 용어들을 사용하는 것은 "구성되는", "본질적으로 구성되는", "실질적으로 포함되는" 등과 같은 더 협소한 용어들을 뒷받침하기 위한 것으로 이해되어야 한다. 어구의 명백한 의미와 반대로 언급되거나 자명하게 언급되지 않는 한, "또는"이라는 단어는 포괄적인 의미를 가진다. 어구의 명백한 의미와 반대로 언급되거나 자명하게 언급되지 않는 한, "제 1", "제 2" 등의 형용사들은 시간, 공간, 또는 이들 모두에 있어서 변형된 객체를 특정 순서로 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

따라서, 보호 범위는 상기 설명에 의해 제한되지 않으며, 오직 이하의 청구범위에 의해 제한되며, 이러한 청구범위는 청구범위 대상물의 모든 균등물을 포함한다. 각각의 그리고 모든 청구항은 본원의 구체예로서 명세서에 포함된다.그러므로, 청구항들은 또다른 상세한 설명이며 본원발명의 바람직한 구체예에 대한 추가부분이다. 본원에서 참고문헌을 논의하는 것은 본원발명에 대한 선행 기술임을, 특 히 본원의 우선일 이후가 공개일인 어떠한 참고문헌이 선행기술임을 인정하는 것은 아니다. 본원에서 인용된 모든 특허, 특허 출원, 및 공개 문헌들의 개시 내용은, 본원에 설명된 것들에 대하여 예시적 보충, 절차적 보충 또는 그밖의 다른 상세한 내용의 보충을 제공하는 한도에서 본원에 참고문헌으로 포함된다.

Claims

구조물의 조립되지 않은 부품의 기판에 적어도 하나의 금속층을 도포하여 기판 위에 도포된 금속층을 형성하는 단계, 및 상기 구조물의 조립 이전에 상기 도포된 금속층을 부대기압에서 경화하여 기판 위에 금속 보호층을 형성하는 단계;를 포함하는, 기판의 처리 방법이되, 여기서 상기 도포된 금속층은 환원 대기에서 경화되고; 상기 금속 보호층은 상기 기판으로부터 얻어지는 반응성 금속을 포함하고; 상기 도포된 금속층은 주석, 안티몬, 비스무트, 규소, 납, 수은, 비소, 게르마늄, 인듐, 텔루르, 셀레늄, 탈륨, 구리, 크롬, 이들 금속간 합금, 또는 이들의 조합으로 구성되고; 상기 기판은 탄소 강, 연강, 합금강, 스테인리스 강 또는 오스테나이트 스테인리스 강을 포함하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 도포된 금속층은 14 psia (97 kPa) 내지 1.9x10^-5 psia (0.13 Pa)의 압력에서 경화됨을 특징으로 하는, 기판의 처리 방법.
제 1항에 있어서, 상기 도포된 금속층은 600 °F(316℃) 내지 1,400 °F (760℃)의 온도에 경화됨을 특징으로 하는, 기판의 처리 방법.
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제 1항에 있어서, 상기 도포된 금속층은 1 mil (25 ㎛) 내지 100 mils (2.5 mm)의 두께임을 특징으로 하는, 기판의 처리 방법.
제 1항에 있어서, 상기 금속 보호층은 1 ㎛ 내지 150 ㎛의 두께임을 특징으로 하는, 기판의 처리 방법.
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제 1항에 있어서, 상기 금속 보호층은 중간층으로서 니켈-감손된 결합층을 더 포함함을 특징으로 하는, 기판의 처리 방법.
제 9항에 있어서, 상기 결합층은 스탠나이드(stannide)를 포함함을 특징으로 하는, 기판의 처리 방법.
제 9항에 있어서, 상기 결합층은 1 내지 100 ㎛의 두께임을 특징으로 하는, 기판의 처리 방법.
제 9항에 있어서, 결합층은 1 중량% 내지 20 중량%의 원소상 주석을 포함함 을 특징으로 하는,기판의 처리 방법.
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제 1항에 있어서, 구조물의 조립되지 않은 부품은 반응기 시스템의 조립되지 않은 부품임을 특징으로 하는, 기판의 처리 방법.
제 1항에 있어서, 적어도 하나의 금속층의 도포, 도포된 금속층의 경화, 또는 이들 모두는 구조물을 위한 최종 조립 부위 이외의 위치에서 실시됨을 특징으로 하는, 기판의 처리 방법.
제 1항에 있어서, 조립되지 않은 부품은 적어도 하나의 금속층을 도포하기 전 또는 도포한 후; 또는 도포된 금속층을 경화하기 전 또는 경화한 후에 이동됨을 특징으로 하는, 기판의 처리 방법.
제 1항에 있어서, 조립되지 않은 부품은 적어도 하나의 금속층의 도포 이전에 조립된 구조물로부터 제거됨을 특징으로 하는, 기판의 처리 방법.
제 1항에 있어서, 조립되지 않은 부품은 조립된 구조물을 위한 보수 부분 또는 교체 부분임을 특징으로 하는, 기판의 처리 방법.
제 14항에 있어서, 조립되지 않은 반응기 시스템 부품의 기판에 적어도 하나의 금속층을 도포하는 단계는, 이 반응기 시스템의 조립된 유사 부품에 상기 적어도 하나의 금속층을 도포하는 것 이외는 동일한 방법에 비하여 더 짧은 반응기 시스템 정지 시간을 필요로 함을 특징으로 하는, 기판의 처리 방법.
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