CN105885697B - 一种翅片式换热器专用耐高温腐蚀柔性涂料的制备方法 - Google Patents
一种翅片式换热器专用耐高温腐蚀柔性涂料的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公布了一种翅片式换热器专用耐高温腐蚀柔性涂料的制备方法，其主要特征是公开一种耐高温腐蚀柔性涂料的配方(以重量计)：树脂33～80，填料50～10，硅纳米聚合物5～20，溶剂5～8，阻凝剂1～10，固化剂1～3、促进剂0.5～3。其中还公布了硅纳米聚合物的制备方法，施工工艺如下：翅片管先进行表面处理，然后喷涂该涂料，加热固化，在翅片管表面形成一层均匀的耐高温腐蚀的柔性涂层，可以取代搪瓷涂层，应用于180～220℃条件的发电厂、炼钢厂、石化、硫酸行业的换热设备、低温湿煤气加热器、烟气余热回收等，具有广阔的应用前景。加工成的样品如附图照片。
Description
技术领域
本发明涉及化工、电厂、炼钢厂、炼化厂等相关企业的余热利用所必备的板式、翅片式换热器的防护，取代传统的搪瓷涂层。
背景技术
在当代，环境污染越来越成为世界各国普遍关注的课题，节能减排成为国家、企业首要任务。炼化厂、发电厂、炼钢厂、大型化工企业都会产生大量高温废气，废气余热的回收利用、废气排放温度的限制，都必须采用各种换热设备将废气温度降下来，携带的大量余热回收利用。废气的温度大多在150-220℃，甚至更高，废气中含有硫化物、二氧化碳等腐蚀性杂质，在露点温度下会产生硫酸，具有非常强的腐蚀作用，不进行防护的设备只能使用2-3个月，频繁更换设备，而且有的情况下还发生结垢，显著降低换热效率，延长余热回收换热设备的使用寿命，提高换热效率，对于国民经济具有重大意义。过去，有的不采用防腐蚀技术，有的采用搪瓷技术。搪瓷涂层性脆，出厂成品率低、导热性低、不能修补、生产能耗高、抗震性差等，需要研制一种新型的耐高温腐蚀的涂层，用于取代搪瓷涂层具，有显著地社会效益和实用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种翅片式换热器专用耐高温腐蚀柔性涂料的制备方法，它可以高温固化，也可以常温固化，施工方便。性能优越：其涂层耐高温烟气腐蚀、防烟尘结垢、导热性高、能长期保持换热器换热效率不降低、不会因为采用本涂层而增大换热面积、采用本涂层节能明显。3年多应用证明，本涂层有效解决了余热利用翘式换热器的腐蚀问题。本发明的涂料不仅适用于翘式换热器、也适用于板式换热器的防护，具有广阔的应用前景。
1.本发明所述的“一种翅片式换热器专用耐高温腐蚀柔性涂料的制备方法”所制得涂料，主要由耐高温树脂、硅纳米聚合物、导热填料、经特殊处理后，与助剂、溶剂、固化剂、阻凝剂等加工而成。其具体配方(以重量份计算)如下：
根据生产的需要，该涂料可以常温固化也可以加热固化，该涂料采用自制的耐高温腐蚀新型乙烯基酯树脂为基础确保涂层的耐高温腐蚀性；本发明采用具有防沉、阻垢功能材料赋予涂层具有防烟尘集结的功能；本发明成功的将金属纳米聚合物和高导热材料有机结合，获得高导热、柔韧性、耐磨的涂层。
采用本发明的涂料生产的翅片式换热器，经检测其主要性能指标如下：
1.耐酸性
鉴于使用环境是废热烟气，其腐蚀原因是烟气中含有的SO3、SO2在露点温度会生成硫酸而造成设备腐蚀，为此，选用30％H2SO4在80℃、100℃条件下腐蚀试验时间3h，对比试验结果如下表1：
表1试验结果
腐蚀后的表面状态如下：搪瓷涂层在沸腾30％H2SO4腐蚀3h后，表面出现明显的局部蔓延型破坏；本发明的涂料涂层在相同条件下没有发生任何变化。
2.耐急冷急热性
加热到220℃/10min，取出浸入冷水中，反复10次，均无变化。
3.导热性能对比见表2
表2各种材料的导热系数对比
从表中看出，本发明耐高温腐蚀柔性涂层导热系数是搪瓷涂层的46倍，是碳钢的2倍。
4.积灰性能
防积灰是预热器涂层的重要指标之一，解决涂层积灰附着有以下几种方法：①涂层表面要光滑，不利于灰尘附着；②大量试验证明，灰尘附着起因于灰尘的静电吸附作用，防止灰尘附着最重要的是消除涂层表面的静电吸附作用；③涂层要具有抗高温蒸汽或热水的性能，能满足随时地吹扫或热水冲洗，所需的耐蒸汽和热水性能。有人提出，利用涂层表面的抗静电性作为涂层积灰性能的一个重要指标。为此，赋予该耐高温腐蚀柔性涂层具有优良的导静电性能，表面光滑，会使其具有显著的抗灰尘附着性能，与搪瓷涂层性能对比，本发明耐高温腐蚀柔性涂层的导静电性能使涂层的吸灰性大大优于搪瓷涂层。
表面电阻测试结果如下：搪瓷涂层的表面电阻是1011，而耐高温腐蚀涂层的表面电阻为103，可见，后者的积灰倾向大大低于前者。
5.附着性
本发明耐高温腐蚀涂层采用我们合成的具有高温柔韧性的耐高温腐蚀树脂制造，按照GB/T5120拉开法测定，附着力大于11MPa，确保在高频震动条件下仍然保持良好的附着性。
6.耐磨性
本发明的涂料中引进了耐磨填料，使得涂层硬度高，洛氏硬度大于60，巴氏硬度大于47。按照GB/T23988-2009，采用落砂法测定耐磨性大于2升/微米。可以保证使用中无明显磨损。
7.耐热性能
对本发明的涂料利用瑞士产Mettele-Toledo TGA/SDTA851e热失重测试仪进行了热失重的测定，结果如下(见附图1)：
从附图1可以看出涂料分解过程分为两个部分，第一部是挥发过程，第二部分是分解过程。从图1求出：热分解起始温度A：334.9178℃，玻璃化温度B：420.43℃，分解50％的外延温度C：455.26℃，积碳温度D：542.233℃，分解5％温度E：371.92℃，分解10％温度F：404.866℃，分解50％的温度G：441.58℃。
可见，该涂料具有很高的耐热性，可在300℃下长期使用。
8.耐冲击性
本发明的耐高温腐蚀柔性涂层的耐冲击性为50kg·cm，搪瓷涂层仅为110g·1640mm(相当于18.04kg·cm)，在抗冲击、抗高频震动方面，前者会更好些。
9.耐200℃烟气12个月无变化。
硅纳米聚合物的制备方法：
所述的硅纳米聚合物是按下述方法制造的：称取100g金属硅粉，与1～5倍xinco-1100或xinco-2100树脂混合，再加入助粉碎剂、分散剂，在专利CN Inv Pat’dZL00105672.7.2003所规定的研磨装置上进行粉碎3～4h，即得硅纳米聚合物。
涂料的生产工艺流程：
1.向反应釜中投加按配方计量的树脂，然后，添加所需的固体分填料，开动搅拌，升温，至分散均匀备用；
2.在高速搅拌的制漆缸里，投加其余助剂、溶剂，开动缓慢搅拌，再依次加入固体填料、硅纳米聚合物、助剂、防沉淀剂，高速搅拌至规定时间；
3.将冷却后的上述溶液采用砂磨机连续砂磨至规定的细度，调整黏度，过滤，称重，包装，作为A组分。
5.向制漆缸中加入配方量的溶剂和固化剂，搅拌，过滤，称重，包装，作为B组分。
翅片式换热管束的制备和本发明涂料使用方法
1.对待涂的翅片式换热管束进行打砂处理，去除表面的油污、铁锈，达到Sa2.5级；
2.按本发明涂料的说明书给定的比例要求，先称取一定量的A组分，在搅拌条件下，缓慢加入B组分，达到均匀后，停留10min；
3.利用无气压力喷枪进行喷涂，要随时调整喷枪的角度，使之翅片式换热管束表面都能喷涂到，连续喷涂到所需厚度；
4.常温放置到表干后，进入加热炉，在给定温度加热到规定的时间，即得产品(见附图2)。
附图说明
图1本发明涂料的TG法测定的热失重曲线；
图2采用本发明涂料涂敷完的翅片式换热管束。
具体实施方式
下面结合具体的涂料配方进行举例说明，但这些具体实例并非是对本发明进行限制。具体的涂料配方如下文所示。其中所述各成分的用量均为克。
事例1.某石化炼油厂，重整装置四合一加热炉的空气预热器为立式型4500×3460×5050，有650根Φ30×1的真空翅片管，材质碳钢。热管空气预热器出入口的烟气温度为120℃/300℃左右。烟气中含有大量的二氧化硫气体致使表面结垢与腐蚀比较厉害。腐蚀比较严重的部位是烟气出口部位，使用不到一年热管表面的翅片有的已经腐蚀掉。同时热管表面结有大量的结垢物，增加了热阻，降低热管的换热效率。选择热管表面涂料首先能耐200℃左右温度，同时又能耐烟气的腐蚀。能同时具备这两个条件的涂料是比较少的。
为了解决该问题采用如下涂料防护取得显著效果，已使用5年。具体配方：
Xinco-1100树脂 550
阻凝剂：戊二酮 0.5
固化剂：BPO 30
促进剂：萘酸钴 20
事例2：某炼钢企业，余热利用的翅片式换热器，没有任何保护措施，由于废气中含有大量的SO2气体，温度180℃，管束腐蚀严重，使用不到半年，就报废，采用如下的涂料防护，已安全运行28个月。
Xinco-2100树脂 450
阻凝剂：戊二酮 0.3
固化剂：LPT 35
促进剂：醋酸钴 15
事例3：某发电生产企业，烟气脱硫装置中废热利用部分的翅片式换热管束，采用如下的涂料进行了防腐蚀处理，使用寿命大大延长。
Xinco-2100树脂 250
Xinco-1100树脂 200
阻凝剂：戊二酮 0.3
丁酮 0.2
固化剂：过氧化甲乙酮35
TBPB 5
促进剂：醋酸钴 10
萘酸钴 5
在此说明一下，这些配方只具有指导和参考的意义，实际应用配方会随着应用的场合有变化。
Claims (4)
1.一种翅片式换热器专用耐高温腐蚀柔性涂料的制备方法，以重量份计算，其具体配方如下：树脂33～80，填料50～10，硅纳米聚合物5～20，溶剂5～8，阻凝剂1～10，固化剂1～3、促进剂0.5～3；所述树脂为耐高温腐蚀新型乙烯基酯树脂；所述硅纳米聚合物是按下述方法制造的：称取100g金属硅粉，与1～5倍xinco-1100或xinco-2100树脂混合，再加入助粉碎剂、分散剂，在研磨装置上进行粉碎3～4h，即得硅纳米聚合物；所述研磨装置为专利CNInv Pat’d ZL00105672.7.2003所规定的研磨装置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的填料是胶体石墨、鳞片石墨、碳化硅、钛白粉、滑石粉、硫酸钡。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂为苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的阻凝剂为丁酮、戊二酮。
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