ES2650243T3 - Heat exchanger plates with anti-dirt properties - Google Patents

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ES2650243T3 ES11728966.0T ES11728966T ES2650243T3 ES 2650243 T3 ES2650243 T3 ES 2650243T3 ES 11728966 T ES11728966 T ES 11728966T ES 2650243 T3 ES2650243 T3 ES 2650243T3
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Abstract

Una placa con junta para un intercambiador de calor de placas, caracterizada por que dicha placa tiene un recubrimiento que comprende óxido de silicio, SiOx, que tiene una relación atómica de O/Si >= 2, un contenido de carbono >= 30 % atómico y un espesor de capa de recubrimiento de 3-10 μm, cuyo recubrimiento se preparó por procesamiento de sol-gel y se aplicó a al menos una parte de la placa, en donde dicho recubrimiento se aplica a la superficie de la junta designada para estar en contacto con al menos un fluido cuando la placa está en un intercambiador de calor de placas en uso, y en donde dicha placa está fabricada de un material base seleccionado entre titanio, níquel, cobre, cualquier aleación de las mencionadas anteriormente, acero inoxidable o acero al carbono.A plate with gasket for a plate heat exchanger, characterized in that said plate has a coating comprising silicon oxide, SiOx, which has an atomic ratio of O / Si> = 2, a carbon content> = 30% atomic and a coating layer thickness of 3-10 μm, whose coating was prepared by sol-gel processing and applied to at least a part of the plate, wherein said coating is applied to the surface of the joint designated to be in contact with at least one fluid when the plate is in a plate heat exchanger in use, and wherein said plate is made of a base material selected from titanium, nickel, copper, any alloy of those mentioned above, stainless steel or Carbon Steel.

Description

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DESCRIPCIONDESCRIPTION

Placas intercambiadoras de calor con propiedades antisuciedad Campo de la invenciónHeat exchange plates with anti-dirt properties Field of the invention

La presente invención se refiere a una placa para un intercambiador de calor de placas, un relleno de placas, un intercambiador de placas y un método para producir una placa para un intercambiador de calor de placas para mejorar las propiedades antisuciedad y facilitar la limpieza de intercambiadores de calor de placas.The present invention relates to a plate for a plate heat exchanger, a plate filling, a plate exchanger and a method for producing a plate for a plate heat exchanger to improve the anti-dirt properties and facilitate the cleaning of exchangers of plate heat.

AntecedentesBackground

En muchos procesos industriales, es preocupante el ensuciamiento de los equipos de transferencia de calor. Para mantener un rendimiento satisfactorio del equipo con un servicio y una limpieza regulares, es necesario eliminar la acumulación de depósitos en las placas de transferencia de calor. Los depósitos surgen, por ejemplo, de los fluidos en el equipo, el crecimiento microbiano y/o la suciedad.In many industrial processes, the fouling of heat transfer equipment is worrying. In order to maintain satisfactory performance of the equipment with regular service and cleaning, it is necessary to eliminate the accumulation of deposits on the heat transfer plates. Deposits arise, for example, from fluids in the equipment, microbial growth and / or dirt.

Los intercambiadores de calor de placas (ICP) en uso pueden ensuciarse con el tiempo, lo que da lugar a una menor transferencia de calor y a una mayor caída de presión, y de este modo da lugar a un rendimiento general reducido del intercambiador de calor. Por lo tanto, los intercambiadores de calor que no están unidos permanentemente deberán abrirse y limpiarse. Dependiendo, por ejemplo, de los fluidos usados en las placas del intercambiador de calor pueden ensuciarse seriamente y dificultar su limpieza, requiriendo así detergentes fuertes y/o una limpieza mecánica potente durante un período de tiempo sustancial para restaurar el rendimiento del intercambiador de calor. La limpieza de ICP puede ser lenta y costosa. Además, el proceso al que normalmente está conectado el ICP puede tener que cerrarse durante dicha limpieza del ICP.The plate heat exchangers (ICP) in use can become dirty over time, which results in less heat transfer and a greater pressure drop, and thus results in a reduced overall performance of the heat exchanger. Therefore, heat exchangers that are not permanently attached must be opened and cleaned. Depending, for example, on the fluids used in the heat exchanger plates, they can get seriously dirty and make cleaning difficult, thus requiring strong detergents and / or a powerful mechanical cleaning for a substantial period of time to restore the heat exchanger's performance. Cleaning ICP can be slow and expensive. In addition, the process to which the ICP is normally connected may have to be closed during said ICP cleaning.

Las placas de intercambiadores de calor están hechas de láminas metálicas. El material base, es decir, los metales usados, tienen una alta energía libre de superficie que da como resultado que la mayoría de los líquidos mojen fácilmente la superficie de las láminas.Heat exchanger plates are made of metal sheets. The base material, that is, the metals used, has a high surface-free energy that results in most liquids easily wetting the surface of the sheets.

Además, cuando se producen placas intercambiadoras de calor, la operación de formación de la lámina metálica aumenta la rugosidad superficial que a menudo está asociada a una acumulación más rápida de depósitos de suciedad.In addition, when heat exchanger plates are produced, the operation of forming the sheet metal increases the surface roughness that is often associated with a faster accumulation of dirt deposits.

El documento JP H09 178392 A se refiere a una placa para un intercambiador de calor de placas que tiene un recubrimiento que comprende un óxido de Zr, Ti, Hf o Al, cuyo recubrimiento se preparó por procesamiento de sol- gel, aplicado a al menos parte de la placa, secado y curado, para mejorar la resistencia a la corrosión.JP H09 178392 A refers to a plate for a plate heat exchanger having a coating comprising an oxide of Zr, Ti, Hf or Al, the coating of which was prepared by soldering processing, applied to at least part of the plate, dried and cured, to improve corrosion resistance.

El documento GB 2 428 604 A describe un intercambiador de calor con un recubrimiento para reducir el ensuciamiento causado por la adherencia de partículas a las superficies del intercambiador de calor. El recubrimiento comprende una red basada en siloxano, la red que comprende átomos de silicio, átomos de oxígeno y grupos alquilo fluorados.GB 2 428 604 A describes a heat exchanger with a coating to reduce fouling caused by adhesion of particles to the surfaces of the heat exchanger. The coating comprises a siloxane-based network, the network comprising silicon atoms, oxygen atoms and fluorinated alkyl groups.

El documento WO2009034359 describe la provisión de un recubrimiento para reducir la biosuciedad de superficies en entornos acuáticos en donde el recubrimiento se aplica mediante el uso de deposición de vapor químico asistido por plasma (PACVD).WO2009034359 describes the provision of a coating to reduce surface biosecurity in aquatic environments where the coating is applied through the use of plasma-assisted chemical vapor deposition (PACVD).

El documento US20090123730 describe una superficie de un intercambiador de calor que se va a soldar por medio de un fundente, y dicha superficie, además del flujo, también está provista de al menos una capa más que contiene un aditivo. El aditivo se hace reaccionar para modificar la superficie durante la soldadura.US20090123730 describes a surface of a heat exchanger to be welded by means of a flux, and said surface, in addition to the flow, is also provided with at least one more layer containing an additive. The additive is reacted to modify the surface during welding.

El documento WO2008119751 describe la producción de un recubrimiento hidrófobo para condensadores en el que el recubrimiento comprende materiales de sol-gel basados, por ejemplo, en sol de óxido de silicioWO2008119751 describes the production of a hydrophobic capacitor coating in which the coating comprises sol-gel materials based, for example, on silicon oxide sol

El documento JP2000345355 se refiere a la mejora de la resistencia a la corrosión y describe una película que consiste en el 55-99 % en peso de SiO2 y el 45-1 % en peso de ZrO2, película que se forma usando el procesamiento de sol-gel.JP2000345355 refers to the improvement of corrosion resistance and describes a film consisting of 55-99% by weight of SiO2 and 45-1% by weight of ZrO2, film that is formed using sun processing -gel.

El documento US2006/0196644 describe un intercambiador de calor provisto de un recubrimiento de superficie hidrófilo que comprende un gel producido por procesamiento de sol-gel.US2006 / 0196644 describes a heat exchanger provided with a hydrophilic surface coating comprising a gel produced by sol-gel processing.

Sería deseable encontrar nuevas formas de asegurar un menor ensuciamiento de los intercambiadores de calor y sus placas con el fin de mantener los intercambiadores de calor en funcionamiento durante periodos de tiempo más largos, así como intercambiadores de calor y placas más fáciles de limpiar. Además, sería deseable un tiempo de parada reducido para los procesos en los que están implicados los ICP.It would be desirable to find new ways to ensure less fouling of heat exchangers and their plates in order to keep the heat exchangers in operation for longer periods of time, as well as heat exchangers and easier to clean plates. In addition, a reduced downtime would be desirable for the processes in which ICPs are involved.

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Un problema que se encuentra con los recubrimientos antisuciedad conocidos actualmente es la escasa resistencia al desgaste de los recubrimientos en aplicaciones con medios de intercambio de calor abrasivo, por ejemplo, arena u otro material particulado que entre en el ICP con los fluidos de intercambio de calor. Además, pueden producirse grietas en el recubrimiento debido al par y las fuerzas de tensión que actúan sobre los rellenos de placas en aplicaciones a altas presiones.A problem encountered with currently known anti-dirt coatings is the low wear resistance of the coatings in applications with abrasive heat exchange media, for example, sand or other particulate material entering the ICP with heat exchange fluids . In addition, cracks in the coating may occur due to the torque and tensile forces acting on plate fillings in high pressure applications.

Sumario de la invenciónSummary of the invention

Un objetivo de la presente invención es proporcionar placas mejoradas para un ICP, que muestran un ensuciamiento reducido de las placas cuando se usan en un ICP. Otro objetivo es conseguir placas para un ICP que tengan una superficie antisuciedad que sea resistente al desgaste en entornos abrasivos y tenga una alta resistencia contra la formación de grietas.An object of the present invention is to provide improved plates for an ICP, which show reduced fouling of the plates when used in an ICP. Another objective is to achieve plates for an ICP that have an anti-dirt surface that is resistant to wear in abrasive environments and has a high resistance against cracking.

Este objetivo se consigue al recubrir las placas con una composición de sol-gel que da como resultado placas con suciedad reducidas de la placa cuando se usan en un intercambiador de calor. Aplicando una composición de recubrimiento que comprende un material de sol-gel con compuestos de organosilicio a la placa intercambiadora de calor, tanto la energía libre superficial como la rugosidad se reducen, lo que da lugar a la reducción del ensuciamiento y a la limpieza fácil de las placas intercambiadoras de calor. Además, las placas de ICP recubiertas con sol-gel de la invención exhiben una excelente resistencia al desgaste y tienen una flexibilidad que reduce el riesgo de que aparezcan grietas en el recubrimiento.This objective is achieved by coating the plates with a sol-gel composition that results in reduced soiled plates of the plate when used in a heat exchanger. By applying a coating composition comprising a sol-gel material with organosilicon compounds to the heat exchange plate, both the surface free energy and the roughness are reduced, which results in the reduction of fouling and easy cleaning of the heat exchanger plates. In addition, the sol-gel coated ICP plates of the invention exhibit excellent wear resistance and have flexibility that reduces the risk of cracks in the coating.

La presente invención también se refiere a un intercambiador de calor y a un relleno de placas para intercambiadores de calor de placas que comprende varias placas de transferencia de calor de los tipos definidos en este documento.The present invention also relates to a heat exchanger and a plate filling for plate heat exchangers comprising various heat transfer plates of the types defined herein.

La presente invención se refiere además a un método para producir una placa de transferencia de calor que comprende las etapas de:The present invention further relates to a method of producing a heat transfer plate comprising the steps of:

a) formar una placa para un intercambiador de calor de placas a partir de un material de base,a) forming a plate for a plate heat exchanger from a base material,

b) preparar una composición mediante procesamiento de sol-gel en al menos una parte de la placa, cuya composición comprende compuestos de organosilicio,b) preparing a composition by sol-gel processing in at least a part of the plate, the composition of which comprises organosilicon compounds,

c) secar y/o curar dicha composición para formar un recubrimiento que comprende óxido de silicio (SiOx).c) drying and / or curing said composition to form a coating comprising silicon oxide (SiOx).

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

La Figura 1 es un dibujo esquemático del relleno de placas de ICP M20 con la posición relativa de las placas utilizadas en los ensayos, tanto de placas recubiertas según la presente invención como de placas no recubiertas convencionales.Figure 1 is a schematic drawing of the M20 ICP plate filling with the relative position of the plates used in the tests, both of coated plates according to the present invention and of conventional uncoated plates.

La Figura 2 muestra imágenes de placas según la presente invención y una placa convencional después del desmontaje después de la operación durante 7 meses.Figure 2 shows images of plates according to the present invention and a conventional plate after disassembly after operation for 7 months.

La Figura 3 es una sección transversal esquemática de una placa para un intercambiador de calor de placas que tiene un recubrimiento antisuciedad de acuerdo con la invención.Figure 3 is a schematic cross section of a plate for a plate heat exchanger having an anti-dirt coating according to the invention.

Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention

El recubrimiento utilizado de acuerdo con la presente invención se puede denominar recubrimiento antiadherente y facilita la limpieza de las placas de un intercambiador de calor sucio. Las placas recubiertas de acuerdo con la presente invención muestran una mejor transferencia de calor a lo largo del tiempo en comparación con las placas de un intercambiador de calor convencionales ya que estas últimas se ensucian mucho más rápido y, por lo tanto, disminuyen el rendimiento de transferencia de calor en mayor medida. El recubrimiento de las placas también da como resultado una superficie mucho más lisa, lo que da como resultado mejores características de flujo. Además, la caída de presión se reduce con el tiempo para un intercambiador de calor de placas de acuerdo con la presente invención en comparación con los intercambiadores de calor de placas convencionales, ya que la acumulación de impurezas, microorganismos y otras sustancias no es tan pronunciada.The coating used in accordance with the present invention may be referred to as a non-stick coating and facilitates cleaning of the plates of a dirty heat exchanger. The coated plates according to the present invention show a better heat transfer over time compared to the plates of a conventional heat exchanger since the latter get dirty much faster and, therefore, decrease the yield of heat transfer to a greater extent. The coating of the plates also results in a much smoother surface, which results in better flow characteristics. In addition, the pressure drop is reduced over time for a plate heat exchanger according to the present invention compared to conventional plate heat exchangers, since the accumulation of impurities, microorganisms and other substances is not as pronounced. .

Las placas recubiertas de acuerdo con la presente invención se pueden limpiar fácilmente usando simplemente lavado a alta presión con agua. Con una placa de acuerdo con la presente invención, no hay necesidad de limpieza o limpieza mecánica que consuma mucho tiempo utilizando ácidos, bases o detergentes fuertes, tales como por ejemplo NaOH y HNO3.The coated plates according to the present invention can be easily cleaned using simply high pressure washing with water. With a plate according to the present invention, there is no need for mechanical cleaning or cleaning that takes a long time using strong acids, bases or detergents, such as for example NaOH and HNO3.

De acuerdo con la presente invención, una placa para usar en un intercambiador de calor de placas se recubre con una composición que comprende compuestos de organosilicio usando un proceso de sol-gel. Los compuestos de organosilicio son materiales de partida utilizados en el proceso de sol-gel y preferentemente son compuestos de alcoxi silicio. En el proceso de sol-gel, un sol se convierte en un gel para producir nanomateriales. A través de las reacciones de hidrólisis y condensación, se produce una red tridimensional de moléculas intercaladas en un líquido. Las etapas de procesamiento térmico sirven para procesar aún más el gel en nanomateriales o nanoestructuras queIn accordance with the present invention, a plate for use in a plate heat exchanger is coated with a composition comprising organosilicon compounds using a sol-gel process. The organosilicon compounds are starting materials used in the sol-gel process and are preferably silicon alkoxy compounds. In the sol-gel process, a sun becomes a gel to produce nanomaterials. Through the hydrolysis and condensation reactions, a three-dimensional network of molecules interspersed in a liquid is produced. The thermal processing stages serve to further process the gel in nanomaterials or nanostructures that

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dan como resultado un recubrimiento final. El recubrimiento que comprende dichos nanomateriales o nanoestructuras comprende principalmente óxido de silicio, SiOx, que tiene una relación atómica de O/Si > 1, preferentemente una relación atómica de O/Si > 1,5-3, y más preferentemente O/Si > 2-2,5. Un óxido de silicio preferido es sílice, SiO2. El óxido de silicio forma una red tridimensional que tiene una excelente adhesión a las placas.They result in a final coating. The coating comprising said nanomaterials or nanostructures mainly comprises silicon oxide, SiOx, which has an atomic ratio of O / Si> 1, preferably an atomic ratio of O / Si> 1.5-3, and more preferably O / Si> 2-2.5. A preferred silicon oxide is silica, SiO2. Silicon oxide forms a three-dimensional network that has excellent adhesion to the plates.

El recubrimiento de la presente invención además tiene un contenido de carbono tal como el que se encuentra en las cadenas hidrocarbonadas. Los hidrocarburos pueden tener o no tener grupos funcionales tales como los encontrados en cadenas hidrocarbonadas o grupos aromáticos, por ejemplo, C=O, C-O, C-O-C, C-N, N-C-O, N- C=O, etc. Preferentemente, el contenido de carbono es > 10 % atómico, preferentemente > 20-60 % atómico, y lo más preferentemente > 30-40 % atómico. Los hidrocarburos confieren flexibilidad y elasticidad al recubrimiento, que es especialmente importante en los intercambiadores de calor de placas con juntas, ya que las placas se mueven durante la operación debido a las altas presiones ejercidas sobre las placas en el relleno de placas. Las cadenas hidrocarbonadas son hidrófobas y oleófobas, lo que da como resultado las propiedades antiadherentes del recubrimiento.The coating of the present invention also has a carbon content such as that found in hydrocarbon chains. The hydrocarbons may or may not have functional groups such as those found in hydrocarbon chains or aromatic groups, for example, C = O, C-O, C-O-C, C-N, N-C-O, N- C = O, etc. Preferably, the carbon content is> 10% atomic, preferably> 20-60% atomic, and most preferably> 30-40% atomic. Hydrocarbons give flexibility and elasticity to the coating, which is especially important in plate heat exchangers with joints, since the plates move during operation due to the high pressures exerted on the plates in the plate filling. The hydrocarbon chains are hydrophobic and oleophobic, which results in the non-stick properties of the coating.

En la Figura 3 se muestra un dibujo esquemático de una placa para un intercambiador de calor de placas provisto de un recubrimiento de sol gel de óxido de silicio. Entre la propia placa y la capa de óxido de silicio hay una interfaz entre el siloxano de recubrimiento y una película de óxido metálico de la placa. El volumen de recubrimiento que sigue dicha interfaz es la red de siloxano con cadenas enlazadoras orgánicas y huecos que confieren flexibilidad al recubrimiento. La capa más externa es una superficie funcional, es decir, una superficie hidrófoba/oleófoba para la reducción de suciedad.A schematic drawing of a plate for a plate heat exchanger provided with a silicon oxide gel sol coating is shown in Figure 3. Between the plate itself and the silicon oxide layer there is an interface between the coating siloxane and a metal oxide film of the plate. The volume of coating that follows said interface is the siloxane network with organic and hollow linker chains that confer flexibility to the coating. The outermost layer is a functional surface, that is, a hydrophobic / oleophobic surface for dirt reduction.

Mediante la combinación de un recubrimiento duradero pero flexible, se consigue una placa para un intercambiador de calor de placas que tiene excelentes propiedades antiadherentes y también es resistente al desgaste y a las grietas. La flexibilidad del recubrimiento es especialmente importante en los intercambiadores de calor de placas provistos de juntas entre las placas, ya que es un problema bien conocido que el relleno de placas no es rígido, lo que hace que los recubrimientos de las placas tiendan a agrietarse cuando las placas flexibles se mueven y doblan en relación entre sí, un fenómeno llamado "serpenteado".By combining a durable but flexible coating, a plate for a plate heat exchanger is achieved that has excellent non-stick properties and is also resistant to wear and cracks. The flexibility of the coating is especially important in plate heat exchangers provided with joints between the plates, since it is a well known problem that the plate filling is not rigid, which makes the plate coatings tend to crack when flexible plates move and bend in relation to each other, a phenomenon called "meandering".

En una realización de la presente invención, se aplica al menos un sol que comprende compuestos de organosilicio a la superficie a recubrir. La superficie puede humedecerse/recubrirse con el sol de cualquier manera adecuada. Es preferible que el recubrimiento de superficie se aplique mediante pulverización, inmersión o inundación. Al menos una parte de un lado de la placa del intercambiador de calor debe ser recubierta. Alternativamente, todas las superficies de al menos un lado de una placa que durante su uso en un ICP estén en contacto con un fluido están recubiertas. Además, al menos un lado de una placa de intercambiador de calor puede estar completamente recubierto. Alternativamente, ambos lados de la placa pueden estar recubiertos. Si ambos lados están recubiertos, pueden estar parcial o totalmente recubiertos, en cualquier combinación. Naturalmente, se pueden recubrir más superficies que las superficies destinadas a estar en contacto con el fluido. Preferentemente, todas las superficies en contacto con un fluido que da lugar al ensuciamiento están recubiertas. También las juntas pueden estar recubiertas con la composición de acuerdo con la presente invención. La composición de recubrimiento se aplica preferentemente solo sobre la superficie de las juntas designadas para estar en contacto con al menos un fluido cuando se usa en un ICP. En vista de lo anterior, la composición de recubrimiento según la presente invención se puede aplicar a placas de ICP desnudas o placas de ICP con juntas unidas a ellas. Cuando se describen en la presente solicitud, las superficies de placas y juntas en contacto con al menos un fluido están destinadas a relacionarse con superficies en contacto con el fluido o fluidos dentro del intercambiador de calor.In one embodiment of the present invention, at least one sun comprising organosilicon compounds is applied to the surface to be coated. The surface can be wetted / coated with the sun in any suitable way. It is preferable that the surface coating be applied by spraying, immersion or flooding. At least a part of one side of the heat exchanger plate must be coated. Alternatively, all surfaces of at least one side of a plate that are in contact with a fluid during use in an ICP are coated. In addition, at least one side of a heat exchanger plate may be completely coated. Alternatively, both sides of the plate may be coated. If both sides are coated, they can be partially or fully coated, in any combination. Naturally, more surfaces can be coated than surfaces intended to be in contact with the fluid. Preferably, all surfaces in contact with a fluid that results in fouling are coated. The joints may also be coated with the composition according to the present invention. The coating composition is preferably applied only to the surface of the joints designated to be in contact with at least one fluid when used in an ICP. In view of the foregoing, the coating composition according to the present invention can be applied to bare ICP plates or ICP plates with joints attached thereto. When described in the present application, the surfaces of plates and joints in contact with at least one fluid are intended to relate to surfaces in contact with the fluid or fluids within the heat exchanger.

En otra realización, el método comprende un pretratamiento de al menos las superficies en las placas de intercambiador de calor a recubrir con al menos un sol. Este pretratamiento también se lleva a cabo preferentemente mediante inmersión, inundación o pulverización. El pretratamiento se usa para limpiar las superficies a recubrir con el fin de obtener una mayor adhesión de este último recubrimiento a la placa del intercambiador de calor. Los ejemplos de dichos pretratamientos son el tratamiento con acetona y/o soluciones alcalinas, por ejemplo, solución cáustica.In another embodiment, the method comprises a pretreatment of at least the surfaces on the heat exchanger plates to be coated with at least one sun. This pretreatment is also preferably carried out by immersion, flooding or spraying. Pretreatment is used to clean the surfaces to be coated in order to obtain greater adhesion of the latter coating to the heat exchanger plate. Examples of such pretreatments are treatment with acetone and / or alkaline solutions, for example, caustic solution.

En otra realización, el método comprende etapas de procesamiento térmico, por ejemplo, se puede llevar a cabo una operación de secado después de un pretratamiento y a menudo es necesaria una operación de secado y/o curado después del recubrimiento real de la placa con dicho sol. El recubrimiento se somete preferentemente a calor usando un aparato de calentamiento convencional, tal como por ejemplo hornos.In another embodiment, the method comprises thermal processing steps, for example, a drying operation can be carried out after a pretreatment and a drying and / or curing operation is often necessary after the actual coating of the plate with said sol . The coating is preferably subjected to heat using a conventional heating apparatus, such as for example ovens.

La composición que comprende SiOx se aplica a una placa a usar en un intercambiador de calor de placas. La aplicación de la composición se realiza mediante el procesamiento de sol-gel. La película resultante de dicha composición en la placa preferentemente tiene entre 1 y 30 gm de espesor. El espesor de la película recubierta es importante para el uso de la placa en un intercambiador de calor no unido permanentemente. Se considera que un espesor de película inferior a 1 gm no es lo suficientemente resistente al desgaste, ya que las placas en un intercambiador de calor de placas en uso pueden moverse ligeramente una con relación a la otra. Este ligero movimiento causa desgaste en la película y con el tiempo el recubrimiento se desgastará. Además, el espesor de laThe composition comprising SiOx is applied to a plate to be used in a plate heat exchanger. The application of the composition is done by sol-gel processing. The resulting film of said composition on the plate is preferably between 1 and 30 gm thick. The thickness of the coated film is important for the use of the plate in a heat exchanger not permanently attached. A film thickness of less than 1 gm is considered not to be sufficiently resistant to wear, since the plates in a plate heat exchanger in use may move slightly relative to each other. This slight movement causes wear on the film and over time the coating will wear out. In addition, the thickness of the

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película tiene un límite superior ya que la aplicación de sustancias sobre las placas de transferencia de calor influye en la transferencia de calor y, por lo tanto, en el rendimiento del intercambiador de calor de placas. El límite superior para la película aplicada es preferentemente de 30 pm. Por lo tanto, el espesor de la película de la composición que contiene sol de óxido de silicio es de 1-30 pm, preferentemente de 1,5-25 pm, preferentemente de 2-20 pm, preferentemente de 2-15 pm, preferentemente de 2-10 pm y preferentemente de 3-10 pm.film has an upper limit since the application of substances on the heat transfer plates influences the heat transfer and, therefore, the performance of the plate heat exchanger. The upper limit for the applied film is preferably 30 pm. Therefore, the film thickness of the silicon oxide sol-containing composition is 1-30 pm, preferably 1.5-25 pm, preferably 2-20 pm, preferably 2-15 pm, preferably from 2-10 pm and preferably from 3-10 pm.

El material de base para las placas se puede seleccionar entre varios metales y aleaciones de metales. Preferentemente, el material base se selecciona entre titanio, níquel, cobre, cualquier aleación de las mencionadas anteriormente, acero inoxidable y/o acero al carbono. Sin embargo, se prefiere titanio, cualquier aleación de las mencionadas anteriormente o acero inoxidable.The base material for the plates can be selected from various metals and metal alloys. Preferably, the base material is selected from titanium, nickel, copper, any alloy of those mentioned above, stainless steel and / or carbon steel. However, titanium, any alloy of those mentioned above or stainless steel is preferred.

EjemplosExamples

En la búsqueda de un tiempo de funcionamiento prolongado de los equipos en alta mar, se llevaron a cabo ensayos sobre recubrimientos cerámicos de vidrio de baja energía superficial. Se analizaron dos recubrimientos cerámicos de vidrio de baja energía superficial, la Capa 1 y la Capa 2, y los resultados se presentan a continuación. La Capa 1 es un polímero terminado en silano en acetato de butilo y la Capa 2 es una resina de polisiloxano-uretano en disolvente nafta/butilacetato.In the search for a prolonged operating time of the equipment on the high seas, tests were carried out on ceramic coatings of low surface energy glass. Two low surface energy glass ceramic coatings, Layer 1 and Layer 2, were analyzed, and the results are presented below. Layer 1 is a silane-terminated polymer in butyl acetate and Layer 2 is a polysiloxane-urethane resin in naphtha / butylacetate solvent.

Fase APhase A

El análisis documenta las propiedades de los recubrimientos con respecto a la humectación y adhesión del sustrato, el ángulo de contacto, el espesor del recubrimiento y la estabilidad frente al 1,2 % de HNO3 en H2O, el 1 % de NaOH en H2O y el petróleo crudo. Los resultados se resumen a continuación en la Tabla 1.The analysis documents the properties of the coatings with respect to the wetting and adhesion of the substrate, the contact angle, the thickness of the coating and the stability against 1.2% of HNO3 in H2O, 1% of NaOH in H2O and the Raw oil. The results are summarized below in Table 1.

Tabla 1Table 1

Capa 1 Capa 2  Layer 1 Layer 2

Humectación del sustrato  Substrate Moistening
Excelente Excelente  Excellent Excellent

Adhesión del sustrato  Substrate adhesion
Al: 0/0 Acero inoxidable: 0/0 Ti: 0/0 (ver más abajo) Al: 0/0 Acero inoxidable: 0/0 Ti: 0/0 (ver más abajo)  Al: 0/0 Stainless steel: 0/0 Ti: 0/0 (see below) Al: 0/0 Stainless steel: 0/0 Ti: 0/0 (see below)

Mediciones del ángulo de contacto  Contact angle measurements
H2O: 102-103° H2O: 102-103°  H2O: 102-103 ° H2O: 102-103 °

Espesor del recubrimiento  Coating thickness
4-10 pm 2-4 pm  4-10 pm 2-4 pm

Estabilidad  Stability
1,2 % de HNO3 en H2O: 1,5 h a 75 °C 1 % NaOH en H2O: 3 h a 85 °C Petróleo crudo: 6 meses a temperatura ambiente 1,2 % de HNO3 en H2O: 1,5 h a 75 °C 1 % NaOH en H2O: 3 h a 85 °C Petróleo crudo: 6 meses a temperatura ambiente  1.2% HNO3 in H2O: 1.5 h at 75 ° C 1% NaOH in H2O: 3 h at 85 ° C Crude oil: 6 months at room temperature 1.2% HNO3 in H2O: 1.5 h at 75 ° C 1% NaOH in H2O: 3 h at 85 ° C Crude oil: 6 months at room temperature

Ambos recubrimientos mostraron una humectación excelente cuando se aplica por pulverización sobre acero inoxidable o sustratos de titanio.Both coatings showed excellent wetting when spray applied onto stainless steel or titanium substrates.

La adhesión se determinó por ensayo de corte transversal/cinta según la norma DIN EN ISO2409. La clasificación es de 0 (excelente) a 5 (terrible). De 0 o 1 es aceptable, mientras que de 2 a 5 no lo es. El primer dígito indica la clasificación después del corte transversal (cuadrícula de 1 pm) y el segundo dígito da una calificación después de que la cinta se ha aplicado y retirado nuevamente. Para obtener la mejor adhesión para la Capa 1 y la Capa 2, los sustratos requieren pretratamiento.The adhesion was determined by cross-sectional test / tape according to DIN EN ISO2409. The rating is from 0 (excellent) to 5 (terrible). 0 or 1 is acceptable, while 2 to 5 is not. The first digit indicates the classification after the cross section (1 pm grid) and the second digit gives a rating after the tape has been applied and removed again. To obtain the best adhesion for Layer 1 and Layer 2, substrates require pretreatment.

Para obtener la mejor adhesión de la Capa 1 sobre acero inoxidable, el sustrato debe tratarse previamente. El sustrato se sumerge en un detergente de limpieza alcalino durante 30 minutos. Después, el sustrato se lava con agua y agua desmineralizada y se seca antes de aplicar la Capa 1 en media hora para lograr la adhesión óptima. Las pruebas han demostrado que la adhesión se reduce si la limpieza del sustrato se lleva a cabo solo con acetona. El pretratamiento también es necesario para los sustratos de acero inoxidable recubiertos con la Capa 2. Este recubrimiento mostró una adhesión inalterada independientemente de que se usara un detergente alcalino o acetona como pretratamiento. Si se descuida la etapa de pretratamiento o no se realiza correctamente, afectará a la adhesión del recubrimiento.To obtain the best adhesion of Layer 1 on stainless steel, the substrate must be pretreated. The substrate is immersed in an alkaline cleaning detergent for 30 minutes. Then, the substrate is washed with water and demineralized water and dried before applying Layer 1 in half an hour to achieve optimum adhesion. Tests have shown that adhesion is reduced if substrate cleaning is carried out only with acetone. Pretreatment is also necessary for stainless steel substrates coated with Layer 2. This coating showed unaltered adhesion regardless of whether an alkaline detergent or acetone was used as pretreatment. If the pretreatment stage is neglected or not performed correctly, it will affect the adhesion of the coating.

Ambos recubrimientos mostraron buena estabilidad en condiciones ácidas. Los recubrimientos fueron estables durante 1 hora a 75 °C y más de 24 horas a temperatura ambiente.Both coatings showed good stability in acidic conditions. The coatings were stable for 1 hour at 75 ° C and more than 24 hours at room temperature.

En condiciones alcalinas, la Capa 1 mostró un mejor resultado que la Capa 2. La Capa 1 podía resistir las condiciones alcalinas durante 3 horas a 85 °C y la Capa 2 durante 2 horas a 85 °C. Ambos recubrimientos no mostraron descomposición o reducción en las propiedades oleófobas después de sumergirse durante 6 meses enUnder alkaline conditions, Layer 1 showed a better result than Layer 2. Layer 1 could withstand alkaline conditions for 3 hours at 85 ° C and Layer 2 for 2 hours at 85 ° C. Both coatings showed no decomposition or reduction in oleophobic properties after submerging for 6 months in

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petróleo crudo a temperatura ambiente. Fase Bcrude oil at room temperature. Phase B

Las placas de intercambiador de calor M3 con juntas se recubrieron parcialmente y luego se analizaron. Para examinar si las juntas parcialmente recubiertas pondrían en peligro el funcionamiento del ICP, estas pruebas incluyeron pruebas de presión. Se concluyó que el recubrimiento parcial de las juntas con los recubrimientos no tuvo impacto en la operación. Las placas M3 no se operaron con petróleo crudo.M3 heat exchanger plates with gaskets were partially coated and then analyzed. To examine whether partially coated joints would jeopardize the operation of the ICP, these tests included pressure tests. It was concluded that the partial coating of the joints with the coatings had no impact on the operation. M3 plates were not operated with crude oil.

Fase CC phase

Recubrimiento de placas ICPICP plate coating

La Capa 1 y la Capa 2 se aplicaron a un total de 30 placas de intercambio de calor de titanio M20 (que medían 175 x 62 cm) utilizadas en un refrigerador de petróleo crudo. Todas las placas se sometieron a un pretratamiento que consistió en:Layer 1 and Layer 2 were applied to a total of 30 M20 titanium heat exchange plates (measuring 175 x 62 cm) used in a crude oil cooler. All plates underwent a pretreatment that consisted of:

1. Sumergir en nitrógeno líquido (-196 °C) para eliminar las juntas1. Immerse in liquid nitrogen (-196 ° C) to remove seals

2. Tratamiento con soluciones ácidas y alcalinas para eliminar la suciedad2. Treatment with acid and alkaline solutions to remove dirt

3. Lavado a alta presión de las placas con agua3. High pressure washing of the plates with water

4. Montaje de la pila de ICP para la prueba de presión4. Assembling the ICP stack for pressure testing

5. Desmontaje de la pila de ICP. Las placas se dejan secar antes de la aplicación5. Disassembly of the ICP battery. The plates are allowed to dry before application

Este pretratamiento se completó el día antes de que se aplicara la Capa 1 y la Capa 2 a las placas. En consecuencia, este procedimiento no siguió el enfoque recomendado como se describe en la Fase A. Como las placas se dejaron secar a temperatura ambiente, algunas placas todavía estaban húmedas. Se trataron 15 placas con la Capa 1 y las 15 placas restantes con la Capa 2 mediante recubrimiento por pulverización. Las placas del intercambiador de calor se recubrieron por ambos lados y luego se colocaron en una rejilla. Como las placas tenían juntas encoladas, tanto las placas como las juntas estaban recubiertas. El espesor final de la película se midió en 24 gm y el recubrimiento se aplicó en ambos lados de las placas. El curado/secado se realizó a temperaturas elevadas de 200 °C o 160 °C, respectivamente, durante 1 hora y media en un horno en el sitio. Al finalizar, los intercambiadores de calor recubiertos se pesaron y se midió el espesor del recubrimiento. Se observó que algunas placas tenían algunas imperfecciones y pequeños defectos de recubrimiento.This pretreatment was completed the day before Layer 1 and Layer 2 were applied to the plates. Consequently, this procedure did not follow the recommended approach as described in Phase A. As the plates were allowed to dry at room temperature, some plates were still wet. 15 plates were treated with Layer 1 and the remaining 15 plates with Layer 2 by spray coating. The heat exchanger plates were coated on both sides and then placed on a rack. Since the plates had glued joints, both the plates and the joints were coated. The final thickness of the film was measured in 24 gm and the coating was applied on both sides of the plates. Curing / drying was performed at elevated temperatures of 200 ° C or 160 ° C, respectively, for 1 hour and a half in an oven on site. Upon completion, the coated heat exchangers were weighed and the thickness of the coating was measured. It was noted that some plates had some imperfections and small coating defects.

Todas las placas se marcaron con un número único para su identificación posterior.All plates were marked with a unique number for later identification.

Las placas del intercambiador de calor se ensamblaron luego con las 319 placas no tratadas restantes. Las placas recubiertas se colocaron respectivamente en la parte frontal, central y final de la unidad ensamblada y la posición de las placas recubiertas en la pila del ICP se muestra en la Figura 1. La evaluación de las placas recubiertas se realizó después de más de siete meses de operación.The heat exchanger plates were then assembled with the remaining 319 untreated plates. The coated plates were placed respectively in the front, center and end of the assembled unit and the position of the coated plates in the ICP stack is shown in Figure 1. The evaluation of the coated plates was performed after more than seven months of operation

Las placas que más tarde, después de la terminación de la operación en alta mar, se seleccionaron para un análisis detallado, se colocaron en las posiciones izquierda (placa n.° 3 y 6), centro (placa n.° 12 y 17) y derecha (placa n.° 22 y 29) en la Figura 1.The plates that later, after the completion of the operation at sea, were selected for a detailed analysis, were placed in the left positions (plate No. 3 and 6), center (plate No. 12 and 17) and right (plate # 22 and 29) in Figure 1.

Fase DPhase D

Determinación del contenido en el recubrimiento mediante análisis XPSDetermination of the content in the coating by XPS analysis

Se analizaron tres sustratos de Ti diferentes recubiertos con óxido de silicio antes y después del uso por medio de XPS (espectroscopía de fotoelectrones de rayos X), también conocida como ESCA (espectroscopía de electrones para análisis químico). El método XPS proporciona información química cuantitativa, la composición química expresada en % atómico, para las partes más exteriores de 2-10 nm de las superficies.Three different Ti substrates coated with silicon oxide were analyzed before and after use by means of XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), also known as ESCA (electron spectroscopy for chemical analysis). The XPS method provides quantitative chemical information, the chemical composition expressed in atomic%, for the outermost parts of 2-10 nm of the surfaces.

El principio de medición es que una muestra, colocada en alto vacío, se irradia con energía de rayos X bien definida que da como resultado la emisión de fotoelectrones. Solo aquellos fotoelectrones de las capas superficiales más externas llegan al detector. Al analizar la energía cinética de estos fotoelectrones, se puede calcular su energía de enlace, dando así su origen en relación con el elemento y la capa electrónica.The measurement principle is that a sample, placed in high vacuum, is irradiated with well-defined X-ray energy that results in the emission of photoelectrons. Only those photoelectrons of the outermost surface layers reach the detector. By analyzing the kinetic energy of these photoelectrons, their link energy can be calculated, thus giving their origin in relation to the element and the electronic layer.

La XPS proporciona datos cuantitativos tanto sobre la composición elemental como sobre diferentes estados químicos de un elemento (diferentes grupos funcionales, enlaces químicos, estado de oxidación, etc.). Se detectan todos los elementos excepto el hidrógeno y el helio y la composición química de la superficie obtenida se expresa en % atómico.The XPS provides quantitative data both on the elemental composition and on different chemical states of an element (different functional groups, chemical bonds, oxidation state, etc.). All elements except hydrogen and helium are detected and the chemical composition of the surface obtained is expressed in atomic%.

Los espectros de XPS se registraron usando un espectrómetro de fotoelectrones de rayos X Kratos AXIS UltraDLD. Las muestras se analizaron usando una fuente de rayos X monocromática de Al. El área de análisis estaba porXPS spectra were recorded using a Kratos AXIS UltraDLD X-ray photoelectron spectrometer. Samples were analyzed using a monochromatic X-ray source of Al. The analysis area was per

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debajo de 1 mm2.below 1 mm2.

En el análisis, se corrieron amplios espectros para detectar elementos presentes en la capa superficial. Se obtuvieron las composiciones de superficie relativa a partir de la cuantificación de los espectros detallados ejecutados para cada elemento.In the analysis, broad spectra were run to detect elements present in the surface layer. The relative surface compositions were obtained from the quantification of the detailed spectra executed for each element.

Se analizaron las siguientes tres muestras con XPS:The following three samples were analyzed with XPS:

1. Óxido de silicio (nuevo) en placa de Ti - recubrimiento en ambos lados.1. Silicon oxide (new) in Ti plate - coating on both sides.

2. Óxido de silicio (usado) en placa de Ti - recubrimiento sobre un lado2. Silicon oxide (used) in Ti plate - coating on one side

3. Óxido de silicio en la placa de acero inoxidable con la norma DIN 1.4401, recubrimiento en ambos lados.3. Silicon oxide in stainless steel plate with DIN 1.4401, coating on both sides.

El análisis se realizó en una posición por muestra, a excepción de la muestra 1, donde se analizaron dos posiciones. Los resultados se resumen en la Tabla 2 que muestra la composición de superficie relativa en % atómico y relación atómica O/Si.The analysis was performed in one position per sample, with the exception of sample 1, where two positions were analyzed. The results are summarized in Table 2 which shows the relative surface composition in atomic% and O / Si atomic ratio.

Tabla 2Table 2

Muestra  Sample
O/Si C O Si N  O / Yes C O Yes N

1 nuevo(pt1)  1 new (pt1)
2,25 61,1 23,5 10,5 4,2  2.25 61.1 23.5 10.5 4.2

2 nuevos(pt 2)  2 new (pt 2)
2,30 61,0 23,9 10,4 4,1  2.30 61.0 23.9 10.4 4.1

2 usados  2 used
2,29 68,0 19,5 8,6 3,1  2.29 68.0 19.5 8.6 3.1

3  3
1,46 41,9 34,3 23,4 (0,2)*  1.46 41.9 34.3 23.4 (0.2) *

* pico débil en espectros detallados, señal próxima al nivel de ruido* weak peak in detailed spectra, signal close to noise level

Como se ve en la Tabla 2, se detectaron principalmente C, O y Si en las superficies más externas, es decir, 41,968,0 % atómico, 19,5-34,3 % atómico y 8,6-23,4 % atómico.As seen in Table 2, mainly C, O and Si were detected on the outermost surfaces, that is, 41.968.0% atomic, 19.5-34.3% atomic and 8.6-23.4% atomic .

Obsérvese que en las relaciones atómicas O/Si, se usa la cantidad total de oxígeno. Esto significa que también se incluye oxígeno en grupos funcionales con carbono. Por el contrario, para la sílice, de la teoría se espera una relación O/Si de 2,0 para la sílice puro en masa SiO2.Note that in the O / Si atomic ratios, the total amount of oxygen is used. This means that oxygen is also included in functional groups with carbon. On the contrary, for silica, the theory expects an O / Si ratio of 2.0 for pure SiO2 mass silica.

Inspección durante la operaciónInspection during operation

Después de cuatro meses de operación, se realizó una inspección previa en alta mar mediante termografía. Termografía de la región media del intercambiador de calor en funcionamiento. La identidad de los dos sistemas de recubrimiento se supuso de la instalación, pero era obvio que dos grupos de placas ICP muestran una mayor transferencia de calor en comparación con el resto de la unidad de ICP.After four months of operation, a previous inspection was carried out at sea by thermography. Thermography of the middle region of the heat exchanger in operation. The identity of the two coating systems was assumed from the installation, but it was obvious that two groups of ICP plates show greater heat transfer compared to the rest of the ICP unit.

La inspección mostró una elevación de la temperatura en las placas recubiertas. Las placas no recubiertas mostraron una temperatura de funcionamiento más baja. La diferencia en la temperatura se presume debido a una menor suciedad, por lo tanto, un mayor flujo de petróleo crudo en la región recubierta que produce una temperatura elevada.The inspection showed a temperature rise in the coated plates. The uncoated plates showed a lower operating temperature. The difference in temperature is presumed due to less dirt, therefore, a greater flow of crude oil in the coated region that produces an elevated temperature.

Inspección de placas después de la operaciónInspection of plates after operation

El término suciedad se usa para describir los depósitos formados en las placas de ICP durante la operación. La suciedad son residuos y depósitos formados por el petróleo crudo y constan de una parte cerosa, orgánica y una parte mineral/inorgánica.The term dirt is used to describe deposits formed on ICP plates during operation. Dirt is waste and deposits formed by crude oil and consist of a waxy, organic part and a mineral / inorganic part.

La inspección visual reveló que las placas con el recubrimiento designado como Capa 1 se cubrieron con la menor cantidad de suciedad en el lado de la placa orientada hacia el petróleo crudo. Además, el otro sistema de recubrimiento designado Capa 2 tenía una cantidad reducida de suciedad en el lado de la placa frontal del petróleo crudo en comparación con la superficie de titanio desnudo, pero en menor medida que la Capa 1. Las placas de titanio desnudo en el extremo del relleno de placas estaban completamente cubiertas con una gruesa capa de suciedad derivada del petróleo crudo.Visual inspection revealed that the plates with the coating designated as Layer 1 were covered with the least amount of dirt on the side of the plate facing crude oil. In addition, the other coating system designated Layer 2 had a reduced amount of dirt on the side of the front plate of crude oil compared to the bare titanium surface, but to a lesser extent than Layer 1. The bare titanium plates in the end of the plate filling were completely covered with a thick layer of dirt derived from crude oil.

Las imágenes tomadas en alta mar durante el desmontaje (Fig. 2) mostraron una reducción significativa del ensuciamiento en ambas placas recubiertas en comparación con las placas no recubiertas.The images taken at sea during disassembly (Fig. 2) showed a significant reduction of fouling on both coated plates compared to uncoated plates.

Al restar el peso promedio de una placa limpia del peso registrado para las placas sucias individuales, se calculó la cantidad promedio de suciedad por tipo de superficie (tabla 3). Hay que tener en cuenta que no se compensó el peso del recubrimiento y, por lo tanto, la reducción real de ensuciamiento es ligeramente mayor. Para una placa T20-M, la superficie de transferencia de calor es de 0,85 m2, por lo que para una placa con un recubrimiento de 4 pm de espesor en la parte frontal y posterior, el volumen total es de alrededor 6,8 cm3. Si se estima que el recubrimientoBy subtracting the average weight of a clean plate from the weight recorded for the individual dirty plates, the average amount of dirt was calculated by type of surface (table 3). It should be borne in mind that the weight of the coating was not compensated and, therefore, the actual reduction in fouling is slightly greater. For a T20-M plate, the heat transfer surface is 0.85 m2, so for a plate with a 4 pm thick coating on the front and back, the total volume is around 6.8 cm3 If it is estimated that the coating

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es SÍO2 puro (densidad 2,6 g/cm3), entonces la cantidad de recubrimiento por placa es de aproximadamente 20 g.It is pure SIO2 (density 2.6 g / cm3), so the amount of coating per plate is approximately 20 g.

Tabla 3Table 3

Superficie  Surface
Ensuciamiento promedio * (g) STDEV Reducción del ensuciamiento (%)  Average fouling * (g) STDEV Reduction of fouling (%)

Titanio  Titanium
585 125 -  585 125 -

Capa 1  Layer 1
203 48 65  203 48 65

Capa 2  Layer 2
427 144 27  427 144 27

Para ambos sistemas de recubrimiento, el ensuciamiento de las placas se eliminó más fácilmente en comparación con el ensuciamiento adherido a la superficie de titanio desnuda, véase la Tabla 4. La diferencia en los requisitos de limpieza se analizó limpiando manualmente las placas con un pañuelo de papel y por limpieza con agua a alta presión. El solo hecho de limpiar las placas con un pañuelo de papel demostró que la suciedad se eliminaba muy fácilmente de las placas recubiertas, a diferencia de las placas sin revestir. Mediante el uso de chorro de agua, toda la suciedad, con excepción de uno o dos parches pequeños, se pudieron eliminar de la superficie recubierta de la Capa 1. En la superficie recubierta de la Capa 2, hubo más suciedad después de la limpieza con chorro de agua. Esta suciedad tenía la apariencia de un aceite ligeramente quemado.For both coating systems, the fouling of the plates was more easily removed compared to the fouling adhered to the bare titanium surface, see Table 4. The difference in cleaning requirements was analyzed by manually cleaning the plates with a handkerchief. paper and by cleaning with high pressure water. Just cleaning the plates with a tissue showed that dirt was easily removed from the coated plates, unlike uncoated plates. By using a water jet, all dirt, with the exception of one or two small patches, could be removed from the coated surface of Layer 1. On the coated surface of Layer 2, there was more dirt after cleaning with Waterjet. This dirt looked like a slightly burned oil.

Se observó cierta pérdida de recubrimiento en los puntos de contacto, pero en general la superficie recubierta que había estado en contacto con el petróleo crudo estaba en buenas condiciones.Some loss of coating was observed at the contact points, but in general the coated surface that had been in contact with the crude oil was in good condition.

En el lado orientado hacia el agua de mar, ambos recubrimientos se habían deteriorado y se podían despegar con bastante facilidad.On the sea-facing side, both coatings had deteriorated and could be removed quite easily.

Tabla 4Table 4

Capa 1 Capa 2 No recubierto  Layer 1 Layer 2 Uncoated

Vista  View
muy poca suciedad comparada poca suciedad suciedad importante comparada y extendida  very little dirt compared little dirt important dirt compared and extended

Limpieza con un pañuelo de papel  Cleaning with a tissue
muy fácil de limpiar la suciedad muy fácil de limpiar la suciedad la suciedad no se eliminó  very easy to clean the dirt very easy to clean the dirt the dirt was not removed

Limpieza con agua a alta presión  High pressure water cleaning
las placas aparecieron como nuevas se eliminó la mayor parte de la suciedad incluso después de los intentos de eliminación manual de la suciedad, aún queda una capa considerable  the plates appeared as new most of the dirt was removed even after attempts to manually remove the dirt, there is still a considerable layer

Se analizó la tolerancia del recubrimiento a la inmersión en nitrógeno líquido para la eliminación de la junta. Una placa de la Capa 1 y una de la Capa 2 se trataron en nitrógeno líquido, a -196 °C, para eliminar las juntas de goma. Los recubrimientos no parecen sufrir los cambios extremos de temperatura. Posteriormente, las placas se lavaron con agua a alta presión, lo que eliminó casi toda la suciedad. No se observó ninguna delimitación o falla en el recubrimiento para ninguno de los sistemas de recubrimiento.The tolerance of the coating to immersion in liquid nitrogen for joint removal was analyzed. A Layer 1 and a Layer 2 plate were treated in liquid nitrogen, at -196 ° C, to remove the rubber seals. The coatings do not seem to undergo extreme temperature changes. Subsequently, the plates were washed with high pressure water, which removed almost all the dirt. No delimitation or failure in the coating was observed for any of the coating systems.

Claims (4)

55 1010 15fifteen 20twenty 2525 REIVINDICACIONES 1. Una placa con junta para un intercambiador de calor de placas, caracterizada por que dicha placa tiene un recubrimiento que comprende óxido de silicio, SiOx, que tiene una relación atómica de O/Si > 2, un contenido de carbono > 30 % atómico y un espesor de capa de recubrimiento de 3-10 pm, cuyo recubrimiento se preparó por procesamiento de sol-gel y se aplicó a al menos una parte de la placa, en donde dicho recubrimiento se aplica a la superficie de la junta designada para estar en contacto con al menos un fluido cuando la placa está en un intercambiador de calor de placas en uso, y en donde dicha placa está fabricada de un material base seleccionado entre titanio, níquel, cobre, cualquier aleación de las mencionadas anteriormente, acero inoxidable o acero al carbono.1. A plate with gasket for a plate heat exchanger, characterized in that said plate has a coating comprising silicon oxide, SiOx, which has an atomic ratio of O / Si> 2, a carbon content> 30% atomic and a coating layer thickness of 3-10 pm, which coating was prepared by sol-gel processing and applied to at least a portion of the plate, wherein said coating is applied to the surface of the joint designated to be in contact with at least one fluid when the plate is in a plate heat exchanger in use, and wherein said plate is made of a base material selected from titanium, nickel, copper, any alloy of those mentioned above, stainless steel or Carbon Steel. 2. Un relleno de placas para un intercambiador de calor de placas, caracterizado por que comprende varias placas de los tipos definidos en la reivindicación 1.2. A plate filling for a plate heat exchanger, characterized in that it comprises several plates of the types defined in claim 1. 3. Un intercambiador de calor de placas, caracterizado por que comprende varias placas de calentamiento del tipo definido en la reivindicación 1.3. A plate heat exchanger, characterized in that it comprises several heating plates of the type defined in claim 1. 4. Método para producir una placa con junta para un intercambiador de calor de placas según la reivindicación 1, que comprende las etapas de:4. Method for producing a gasket plate for a plate heat exchanger according to claim 1, comprising the steps of: a) formar una placa de un material base,a) form a plate of a base material, b) preparar una composición que comprende compuestos de organosilicio por medio de procesamiento de sol- gel y aplicarla a al menos una parte de la placa,b) prepare a composition comprising organosilicon compounds by means of solder processing and apply it to at least a part of the plate, c) secar y/o curar dicho recubrimiento, tras lo cual el recubrimiento sobre la placa comprende dióxido de silicio.c) drying and / or curing said coating, after which the coating on the plate comprises silicon dioxide.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9029491B2 (en) 2010-12-22 2015-05-12 Teknologisk Institut Repellent coating composition and coating, method for making and uses thereof
DE102012100820A1 (en) * 2012-02-01 2013-08-01 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Separator for heat reservoir device for storage of heat in storage medium, has base body which is provided with protective layer for protecting base body from storage medium or from flow medium
DK2884213T3 (en) * 2013-12-13 2019-01-02 Alfa Laval Corp Ab PROCEDURE FOR PREPARING A PLATE HEAT EXCHANGE
DK178553B1 (en) 2014-04-25 2016-06-13 Teknologisk Inst Temperature fluctuation and temperature gradient resistant coating composition having also corrosion inhibiting properties, method for making the coating and use thereof
JP6399467B1 (en) * 2017-11-21 2018-10-03 パナソニックIpマネジメント株式会社 vending machine
CN112240724B (en) * 2019-07-18 2022-03-15 中石化南京化工研究院有限公司 Heat exchange plate and plate heat exchanger
EP4176102A1 (en) * 2020-07-01 2023-05-10 Siox ApS An anti-fouling treated heat exchanger and method for producing an anti-fouling treated heat exchanger
CN112431157B (en) * 2020-11-18 2022-08-05 东南大学 Efficient and low-loss airfield pavement glue blackening treatment method
CN115260798B (en) * 2022-06-22 2023-10-27 上海高意匠健康科技有限公司 Terahertz ultrahigh temperature sterilization machine

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09178392A (en) * 1995-12-22 1997-07-11 Showa Alum Corp Manufacture of heat exchanger made of aluminum and being excellent in corrosion resistance
JP3696321B2 (en) * 1996-03-08 2005-09-14 株式会社日阪製作所 Plate heat exchanger
JPH1080630A (en) * 1996-09-06 1998-03-31 Tonen Corp Ceramic-coated chemical device
JP2000345355A (en) * 1999-06-04 2000-12-12 Mitsubishi Materials Corp Zirconium-containing siliceous film, and liquid for forming the film
JP2001330394A (en) * 2000-05-22 2001-11-30 Denso Corp Exhaust gas heat exchanger
JP2002107086A (en) * 2000-09-27 2002-04-10 Hisaka Works Ltd Plate-type heat exchanger
JP2003004396A (en) * 2001-06-27 2003-01-08 Hitachi Ltd Heat exchanger and refrigerating air conditioner
SE0103686D0 (en) * 2001-11-06 2001-11-06 Alfa Laval Ab Method of applying a coating material to a surface, gasket and heat exchange plate coated according to the method and plate heat exchanger with such gasket and heat exchange plate respectively
JP2006522303A (en) * 2003-03-31 2006-09-28 ベール ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー Heat exchanger and surface treatment method thereof
DE10355833A1 (en) * 2003-11-26 2005-06-23 Behr Gmbh & Co. Kg heat exchangers
DE102005035704A1 (en) 2005-07-27 2007-02-01 Behr Gmbh & Co. Kg To be soldered surface
JP2007032939A (en) * 2005-07-27 2007-02-08 Pentel Corp Counter electrode unit for heat exchanger
GB2428604B (en) * 2005-08-05 2010-12-08 Visteon Global Tech Inc Anti-Fouling coating
DE102006012131A1 (en) * 2006-03-16 2007-09-20 Helmut Aaslepp Reducing surface tension, increasing anti-adhesion properties and preventing corrosion on metal heat exchanger walls involves applying an inorganic-organic hydrophobic hybrid polymer
DE102006018491A1 (en) * 2006-04-19 2007-10-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Flexible plasma polymer products, corresponding articles, manufacturing methods and use
DE102007015450A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-02 Siemens Ag Coating for steam condensers
GB0717921D0 (en) * 2007-09-14 2007-10-24 Teer Coatings Ltd Coatings to resist and protect against aquatic biofouling
JP5427382B2 (en) * 2008-03-25 2014-02-26 富士フイルム株式会社 Hydrophilic member, fin material, aluminum fin material, heat exchanger and air conditioner
US8748008B2 (en) * 2008-06-12 2014-06-10 Exxonmobil Research And Engineering Company High performance coatings and surfaces to mitigate corrosion and fouling in fired heater tubes
JP2010096416A (en) * 2008-10-16 2010-04-30 Furukawa-Sky Aluminum Corp Precoat aluminum fin material for heat exchanger

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