Verfahren zur Verhinderung des Diffundierens eines Mediums durch eine auf eine feste Unterlage aufgebrachte Stoffschicht undAnwendung des Verfahrens zum Korrosionsschutz vonWandungen
Es ist bekannt, Wandungen, beispielsweise die Metallwandungen von Behältern, Reaktionsgefässen, Rohrleitungen und dergleichen gegen die korrodierende Wirkung eines Mediums mit einem Überzug zu schützen, welcher in der Regel aus trocknenden Lacken oder Ölen, Einbrennlacken, Kunstharzen, Kunststoffen und Kombinationen derselben besteht, wobei mit Kunststoffen das gesamte Gebiet sowohl der synthetischen Kunstharze als auch der veredelten und umgewandelten Naturprodukte gemeint ist.
Alle diese durch Streichen, Spritzen, im Tauchverfahren in der Form von Folien oder sonstwie auf die Metallwand aufgebrachten Schutzschichten besitzen bekanntlich eine gewisse Durchlässigkeit für die meisten Gase oder Flüssigkeiten und können nicht verhindern, dass die Gas- oder Flüssigkeitsmoleküle in den Schutzüberzug hinein- und durch diesen hindurchdiffundieren und die Metallwand erreichen. Die durch den Schutzüberzug diffundierenden Substanzen reichern sich an der Trennschicht Schutzüberzug-Me tallmantel an. Je nach Medium findet an der Trennschicht eine Kondensation oder Korrosion statt, und in der Folge wird der Schutzüberzug vom Metallman- tel weggedrückt. Unter diesen Umständen haben die meisten Schutzüberzüge, eine sehr beschränkte Lebensdauer und vielfach ist ihre Anwendung überhaupt illusorisch.
Man versucht diesen Umständen heute gewöhnlich dadurch zu begegnen, dass die Schichtdicke der Schutzüberzüge erhöht wird. Durch diese Massnahme kann aber der Diffusionsvorgang nicht aufgehoben, sondern höchstens verzögert werden.
Gegenstand des Patentes ist nun ein Verfahren zur Verhinderung des Diffundierens eines Mediums durch eine auf eine feste Unterlage aufgebrachte Stoffschicht und die Anwendung dieses Verfahrens zum Korrosionsschutz von Wandungen, insbesondere Gefässwandungen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stoffschicht Wärme in einer solchen Menge zugeführt wird, dass dadurch die Entstehung eines Temperaturgefälles in der Diffusionsrichtung unterbunden wird.
Bei der erfindungsgemässen Anwendung des neuen Verfahrens zum Korrosionsschutz von Wandungen, auf welchen eine Korrosionsschutzschicht aufgetragen ist, ist es kennzeichnend, dass die Wärmezufuhr zur Schutzschicht durch die Beheizung der Wandung erfolgt. Durch das Unterbinden der Entstehung eines Temperaturgefälles in der Richtung der Diffusion, bei Gefässen somit nach der Seite des Metallmantels hin kann die Diffusion und damit die Anreicherung von diffundierenden Substanzen an der Metalloberfläche verhindert werden. Zweckmässig wird der Stoffschicht so viel Wärme zugeführt, dass darin ein Temperaturgefälle gegen die Diffusionsrichtung entsteht, wodurch die Schutzwirkung einer solchen Stoffschicht erhöht werden kann.
Eine beispielsweise Ausführungsform des VerfÅah- rens nach der Erfindung und die erfindungsgemässe Anwendung desselben zum Korrosionsschutz von Wandungen wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in welcher mit einer Schutzschicht ausgekleidete Gefässe dargestellt sind, und zwar zeigt:
Fig. 1 ein doppelwandiges Gefäss,
Fig. 2 ein Gefäss, dessen Wand mittels Rohrschlangen und
Fig. 3 ein Gefäss, dessen Wand elektrisch beheizt ist.
Das Reaktionsgefäss 1 nach Fig. 1 ist beispielsweise aus Eisen hergestellt und ist innen mit einer korrosionsbeständigen Schutzschicht 2, z. B. aus Kunstharz, ausgekleidet. Ein äusserer Mantel 3 umgibt mit Zwischenraum das Reaktionsgefäss 1. Zur Verminderung von Wärmeverlusten ist der Mantel 3 mit einer Wärme-Isolationsschicht 4 umgeben. Mittels einer Pumpe 6 wird eine geeignete Flüssigkeit (z. B.
Wasser) oder ein Gas (z. B. Luft) im Kreislauf über die Rücklaufleitung 8, beispielsweise von unten nach oben, durch den Zwischenraum umgewälzt. Die auf diese Weise zirkulierende Flüssigkeit bzw. das Gas wird in einem Vorwärmer 5 mittels eines beliebigen Heizmittels (z. B. Dampf), welches die Heizschlange 7 durchsetzt, aufgewärmt.
Bei einer Temperatur eines mit dem Schutzüberzug in Berührung stehenden Mediums von z. B. 75O C wird die im Zwischenraum zirkulierende Flüssigkeit im Vorwärmer 5 beispielsweise auf 78 C erwärmt.
Die Strömungsgeschwindigkeit dieser Flüssigkeit muss so gross sein, dass ihre Temperatur beim Austritt aus dem Zwischenraum in die Rücklaufleitung 8 gleich hoch oder höher ist wie die Temperatur des mit dem Schutzüberzug in Berührung stehenden Mediums, d. h. sie muss beispielsweise 769 C betragen. Durch Einbau von Leitblechen in den Zwischenraum kann für eine gleichmässige Verteilung und Strömung der darin zirkulierenden Flüssigkeit gesorgt werden.
Das Gefäss gemäss Fig. 2 unterscheidet sich vom oben beschriebenen Gefäss dadurch, dass die wärme übertragende Flüssigkeit bzw. das Gas in Heizrohren 9, welche um die Behälterwand 1 gewickelt sind, geführt wird. Um eine gleichmässige Temperaturverteilung zu erzielen, sind die Heizrohre 9 in parallele Heizzonen aufgeteilt. Alle Heizzonen werden von der zentralen Druckleitung 10 gespeist, und die wärme übertragende Flüssigkeit wird über die Rücklaufleitung 8 im Kreislauf gehalten. Die wärmeübertragende Flüssigkeit (z. B. Ö1) wird im Vorwärmer 5 mit Hilfe der Heizschlange 7 aufgewärmt und mittels der Pumpe 6 in Umlauf gehalten.
Bei einer Temperatur eines mit dem Schutzüberzug 2 in Berührung stehenden Mediums von z. B.
600 C müssen die Temperatur der in den Heizrohren 9 zirkulierenden Flüssigkeit, die Abstände der Heizrohre 9 und die Geschwindigkeit der darin zirkulierenden Flüssigkeit so aufeinander abgestimmt werden, dass jeder Punkt des Mantels 1 mindestens eine Temperatur von 600 C aufweist. Um die Wärmeverluste zu vermindern, ist der Behälter mit einer Wärmeisolationsschicht 4 versehen.
Beim Gefäss gemäss Fig. 3 sind um den mit einem Schutzüberzug 2 versehenen Metallmantel 1 elektrisch isolierte Widerstandsdrähte 11 gewickelt. Das Ganze ist zum Vermindern der Wärmeverluste mit einer Wärmeisolationsschicht 4 versehen. Der Querschnitt der Widerstandsdrähte 11, deren Abstände und die elektrische Belastung müssen wiederum so aufeinander abgestimmt sein, dass jeder Punkt des Metallmantels 1 dieselbe oder eine höhere Temperatur aufweist, als ein mit dem Schutzüberzug 2 in Berührung stehendes Medium.
Dank dem erfindungsgemässen Verfahren und der Anwendung desselben zum Korrosionsschutz von Wandungen ist die Verwendbarkeit und Haltbarkeit von Schutzschichten aus den eingangs erwähnten Stoffen nur noch durch ihre chemische Beständigkeit bzw. durch ihre Wärmebeständigkeit begrenzt. Dadurch wird der Anwendungsbereich solcher Schutzüberzüge wesentlich erweitert. Vor allem bieten dieselben als Auskleidung in Gefässen auch dann noch einen hinreichenden Korrosionsschutz, wenn sie mit Medien in Berührung kommen, deren Temperatur die Raumtemperatur in der Umgebung des Gefässes bedeutend übersteigt. Die jeweilige Schutzschichtdicke kann dabei auf das zum Erreichen der praktischen Porenfreiheit notwendige Mass beschränkt werden.
Method for preventing a medium from diffusing through a layer of material applied to a solid base and using the method for protecting walls against corrosion
It is known to protect walls, for example the metal walls of containers, reaction vessels, pipelines and the like against the corrosive effect of a medium with a coating which, as a rule, consists of drying varnishes or oils, stoving varnishes, synthetic resins, plastics and combinations thereof with plastics the entire field of both synthetic synthetic resins and refined and transformed natural products is meant.
All of these protective layers applied by painting, spraying, in the dipping process in the form of foils or in any other way to the metal wall are known to have a certain permeability for most gases or liquids and cannot prevent the gas or liquid molecules from getting into and through the protective coating diffuse through it and reach the metal wall. The substances diffusing through the protective coating accumulate at the separating layer protective coating-Me tallmantel. Depending on the medium, condensation or corrosion takes place on the separating layer, and as a result the protective coating is pushed away from the metal jacket. Under these circumstances, most protective coatings have a very limited lifespan, and in many cases their use is entirely illusory.
Nowadays, attempts are usually made to counter these circumstances by increasing the layer thickness of the protective coatings. With this measure, however, the diffusion process cannot be canceled, but at most delayed.
The subject of the patent is a method for preventing the diffusion of a medium through a layer of material applied to a solid base and the use of this method for the corrosion protection of walls, in particular vessel walls.
The method according to the invention is characterized in that heat is supplied to the material layer in such an amount that the creation of a temperature gradient in the diffusion direction is prevented.
In the application according to the invention of the new method for the corrosion protection of walls on which a corrosion protection layer has been applied, it is characteristic that the heat is supplied to the protective layer by heating the wall. By preventing the development of a temperature gradient in the direction of diffusion, in the case of vessels, towards the side of the metal jacket, diffusion and thus the accumulation of diffusing substances on the metal surface can be prevented. Appropriately enough heat is supplied to the material layer that a temperature gradient against the diffusion direction arises therein, whereby the protective effect of such a material layer can be increased.
An example embodiment of the method according to the invention and the use according to the invention of the same for the corrosion protection of walls is explained in more detail with reference to the drawing, in which vessels lined with a protective layer are shown, namely:
1 shows a double-walled vessel,
Fig. 2 shows a vessel, the wall of which by means of pipe coils and
3 shows a vessel, the wall of which is electrically heated.
The reaction vessel 1 according to FIG. 1 is made, for example, of iron and is provided on the inside with a corrosion-resistant protective layer 2, e.g. B. made of synthetic resin, lined. An outer jacket 3 surrounds the reaction vessel 1 with a space in between. To reduce heat losses, the jacket 3 is surrounded by a thermal insulation layer 4. A suitable liquid (e.g.
Water) or a gas (e.g. air) in the circuit via the return line 8, for example from bottom to top, circulated through the space. The liquid or gas circulating in this way is warmed up in a preheater 5 by means of any heating medium (for example steam) which passes through the heating coil 7.
At a temperature of a medium in contact with the protective coating of e.g. B. 75O C the circulating liquid in the space in the preheater 5 is heated to 78 C, for example.
The flow rate of this liquid must be so great that its temperature when it emerges from the intermediate space into the return line 8 is the same or higher than the temperature of the medium in contact with the protective coating, i. H. it must be 769 C, for example. By installing baffles in the space, a uniform distribution and flow of the liquid circulating therein can be ensured.
The vessel according to FIG. 2 differs from the vessel described above in that the heat-transferring liquid or the gas is guided in heating tubes 9 which are wound around the container wall 1. In order to achieve a uniform temperature distribution, the heating tubes 9 are divided into parallel heating zones. All heating zones are fed from the central pressure line 10, and the heat-transferring liquid is kept in circulation via the return line 8. The heat-transferring liquid (e.g. oil) is warmed up in the preheater 5 with the aid of the heating coil 7 and kept in circulation by the pump 6.
At a temperature of a medium in contact with the protective coating 2 of, for. B.
600 C, the temperature of the liquid circulating in the heating tubes 9, the distances between the heating tubes 9 and the speed of the liquid circulating therein must be coordinated so that each point of the jacket 1 has a temperature of at least 600 C. In order to reduce the heat losses, the container is provided with a thermal insulation layer 4.
In the case of the vessel according to FIG. 3, electrically insulated resistance wires 11 are wound around the metal jacket 1 provided with a protective coating 2. The whole is provided with a thermal insulation layer 4 to reduce heat losses. The cross-section of the resistance wires 11, their spacing and the electrical load must in turn be matched to one another so that each point of the metal jacket 1 has the same or a higher temperature than a medium in contact with the protective coating 2.
Thanks to the method according to the invention and the use of the same for the protection of walls against corrosion, the usability and durability of protective layers made from the substances mentioned at the beginning is only limited by their chemical resistance or their thermal resistance. This significantly expands the scope of such protective coatings. Above all, when used as a lining in vessels, they also offer adequate protection against corrosion when they come into contact with media whose temperature significantly exceeds the room temperature in the vicinity of the vessel. The respective protective layer thickness can be limited to what is necessary to achieve practical freedom from pores.