DE10128774A1 - Plattenwärmeaustauscher mit anodischem Korrosionsschutz - Google Patents
Plattenwärmeaustauscher mit anodischem KorrosionsschutzInfo
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- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F13/00—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
- C23F13/005—Anodic protection
Abstract
Um einen Plattenwärmetauscher gegen Korrosion durch den Angriff von Schwefelsäure zu schützen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der von Schwefelsäure durchflossene Bereich mindestens eine Metallkathode und eine Bezugselektrode aufweist, dass mindestens die Hälfte der Metallplatten einen elektrischen Kontakt aufweisen, der mit der Anode einer elektrischen Gleichspannungsquelle mit variabler elektrischer Spannung verbunden ist, dass die Metallkathode ebenfalls elektrisch mit der Gleichspannungsquelle verbunden ist und dass die Gleichspannungsquelle zu einem Potentiostat gehört, der elektrisch mit der Bezugselektrode verbunden ist.
Description
Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmeaustauscher mit zahlreichen parallelen
Metallplatten, zwischen denen abwechselnd durchströmbare kalte Kammern für
Kühlflüssigkeit und durchströmbare heiße Kammern für die zu kühlende heiße
Flüssigkeit ausgebildet sind, mit einem die Platten umgebenden Gehäuse mit
Zuleitungen und Ableitungen für die Flüssigkeiten, mit einem ersten Verteilkanal
für die Zufuhr der heißen Flüssigkeit zu den heißen Kammern, mit einem
zweiten Verteilkanal für die Zufuhr der Kühlflüssigkeit zu den kalten Kammern,
und mit einem ersten Sammelkanal für die Ableitung der heißen, gekühlten
Flüssigkeit und einem zweiten Sammelkanal für die Ableitung der
Kühlflüssigkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Plattenwärmeaustauscher
dieser Art gegen Korrosion durch den Angriff von Schwefelsäure zu schützen.
Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, dass die Metallplatten und das
Gehäuse für den Durchfluss von Schwefelsäure als heiße Flüssigkeit und für
den Durchfluss von Wasser als Kühlflüssigkeit ausgebildet sind, das der von
Schwefelsäure durchflossene Bereich mindestens eine Metallkathode und eine
Bezugselektrode aufweist, dass mindestens die Hälfte der Metallplatten einen
elektrischen Kontakt aufweisen, der mit der Anode einer elektrischen
Gleichspannungsquelle mit variabler elektrischer Spannung verbunden ist, dass
die Metallkathode ebenfalls elektrisch mit der Gleichspannungsquelle
verbunden ist und dass die Gleichspannungsquelle zu einem Potentiostat
gehört, der elektrisch mit der Bezugselektrode verbunden ist.
Es ist zweckmäßig, wenn eine Metallkathode im ersten Verteilkanal und/oder im
ersten Sammelkanal angeordnet ist, wo sie in direkten Kontakt mit der
Schwefelsäure kommt. Insbesondere bei großflächigen Metallplatten kann es
zweckmäßig sein, eine Metallkathode durch mehrere heiße Kammern gegen
die Metallplatten abgedichtet und elektrisch isoliert hindurch zu führen. Damit
kommt man in Kontakt mit der in den Kammern strömenden Schwefelsäure.
Die anodisch geschützten Metallplatten, die mit zugehörigen elektrischen
Kontakten ausgerüstet sind, können z. B. auch 2 bis 5 elektrische Kontakte pro
Platte aufweisen, wenn man die Platten möglichst gleichmäßig in allen
Bereichen gegen Korrosion schützen will. Auch das Gehäuse kann einen oder
mehrere elektrische Kontakte aufweisen, die mit der variablen
Gleichspannungsquelle verbunden sind, um einen anodischen Schutz zu
erreichen. Zweckmäßigerweise wird man alle Metallplatten anodisch schützen.
Durch den anodischen Schutz erzeugt man auf der von der Schwefelsäure
angeströmte Seite eine Metalloxidschicht, die den Korrosionsangriff unterbindet.
Der in erfindungsgemäßer Weise gegen Korrosion geschützte
Plattenwärmeaustauscher kann z. B. in Anlagen zur Herstellung von
Schwefelsäure eingesetzt werden, wobei Schwefelsäure mit einem H2SO4-
Gehalt im Bereich von 90 bis 100 Gew.-% und Temperaturen im Bereich von
140°C bis zum Siedepunkt durch indirekten Wärmeaustausch zu kühlen ist. Die
Platten können aus legiertem Stahl bestehen, der neben Eisen insbesondere
noch die Legierungskomponenten Chrom, Nickel und Molybdän aufweist.
Ausgestaltungsmöglichkeiten des Plattenwärmeaustauschers werden mit Hilfe
der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch den Plattenwärmeaustauscher in schematischer
Darstellung,
Fig. 2 eine Variante der Anordnung einer Metallkathode und
Fig. 3 eine Bezugselektrode im Längsschnitt in schematischer Darstellung.
Der Plattenwärmeaustauscher (1) der Fig. 1 weist ein Gehäuse (2) mit einer
Zuleitung (3) und einer Ableitung (4) für die zu kühlende heiße Schwefelsäure
sowie eine Zuleitung (5) und eine Ableitung (6) für das Kühlwasser auf. Im
Gehäuse (2) befinden sich parallele Metallplatten (7), zwischen denen heiße
Kammern (8) für den Durchfluss von zu kühlender Schwefelsäure und kalte
Kammer (9) für den Durchfluss von Kühlwasser angeordnet sind. Die Säure tritt
durch die Zuleitung (3) ein und gelangt zunächst in einen ersten Verteilkanal
(10), von wo aus sie durch die heißen Kammern (8) zu einer ersten
Sammelleitung (11) fließt und den Austauscher (1) durch die Ableitung (4)
verlässt. Das Kühlwasser tritt durch die Zuleitung (5) in den Austauscher (1) ein
und wird vom zweiten Verteilkanal (13) in die kalten Kammern (9) geführt,
gelangt in den zweiten Sammelkanal (14) und dann zur Ableitung (6).
Eine erste Metallkathode (16) befindet sich im ersten Verteilkanal (10) und ist
isoliert durch das Gehäuse (2) hindurchgeführt. In analoger Weise befindet sich
eine zweite Metallkathode (17) im ersten Sammelkanal (11). Beide Kathoden
(16) und (17) stehen während des Betriebs des Austauschers (1) im Kontakt mit
der Schwefelsäure, deren Korrosionsangriff zu stoppen ist. Die Kathoden
bestehen im Bereich des Kontakts mit der Schwefelsäure z. B. aus Edelstahl mit
hoher Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung, und sie sind außerhalb
des Gehäuses (2) durch elektrische Leitungen (18) oder (18a) mit den
Minuspolen (19) bzw. (19a) eines Potentiostaten (20) verbunden. Der
Potentiostat weist in an sich bekannter Weise eine variable
Gleichspannungsquelle auf, deren Pluspol (21) über die elektrische Leitung (22)
mit den elektrischen Kontakten (23) der zu schützenden Metallplatten (7)
verbunden ist. Auch das Gehäuse (2) weist einen elektrischen Kontakt (23a)
auf, um einen anodischen Korrosionsschutz zu erhalten. Abweichend von der
Zeichnung kann jeder der zu schützenden Platten (7) mehrere mit dem Pluspol
(21) verbundene elektrische Kontakte (23) aufweisen, z. B. 2 bis 5 elektrische
Kontakte pro Platte. Es ist zumeist zweckmäßig, die Kontakte (23) an den
Rändern der Platten anzuordnen, um eine konstruktiv einfache Realisierung
des anodischen Schutzes zu erreichen.
Der Potentiostat (20) weist einen Anschluss (25) für eine elektrische Leitung
(26) auf, die zu einer Bezugselektrode (27) führt. Diese Bezugselektrode (27)
liefert die Messbasis für den Potentiostat (20), sie kann in an sich bekannter
Weise z. B. als Kalomel-Elektrode, als Hg/Hg2SO4-Elektrode oder als
Kadmium-Stab gemäß Fig. 3 ausgebildet sein. Der Kadmium-Stab (30) befindet
sich, umgeben von einer elektrischen Isolierung (31), in einem Gehäuse (32),
welches ein Diaphragma (33) aufweist. Dieses Diaphragma ist für die
Schwefelsäure durchlässig, so dass der Kadmium-Stab (30) ständig in die
vorbeifließende Schwefelsäure eintaucht. Das sich dabei entwickelnde Potential
wird durch die elektrische Leitung (26) zum Potentiostaten (20) gegeben.
Bei großen Metallplatten kann es möglich sein, dass der anodische Schutz im
mittleren Bereich der Plattenfläche geringer ist als im Bereich des
Plattenrandes. Um auch in diesem Fall den ausreichenden Anodenstrom für
den gewünschten Korrosionsschutz zur Verfügung zu stellen, kann es
zweckmäßig sein, eine Metallkathode durch den Mittelbereich der Platten (7) zu
führen, wie es mit Hilfe Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Die Kathode ist als
Metallstab (16a) ausgebildet und abgedichtet und elektrisch isoliert durch die
Platten (7) hindurchgeführt. Auf diese Weise lässt sich der im
korrosionsgefährdeten Plattenbereich notwendige Anodenstrom präzise
ermitteln.
Claims (6)
1. Plattenwärmeaustauscher mit zahlreichen parallelen Metallplatten, zwischen
denen abwechselnd durchströmbare kalte Kammern für Kühlflüssigkeit und
durchströmbare heiße Kammern für die zu kühlende heiße Flüssigkeit
ausgebildet sind, mit einem die Platten umgebenden Gehäuse mit
Zuleitungen und Ableitungen für die Flüssigkeiten, mit einem ersten
Verteilkanal für die Zufuhr der heißen Flüssigkeit zu den heißen Kammern,
mit einem zweiten Verteilkanal für die Zufuhr der Kühlflüssigkeit zu den
kalten Kammern, und mit einem ersten Sammelkanal für die Ableitung der
heißen, gekühlten Flüssigkeit und einem zweiten Sammelkanal für die
Ableitung der Kühlflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die
Metallplatten und das Gehäuse für den Durchfluss von Schwefelsäure als
heißer Flüssigkeit und für den Durchfluss von Wasser als Kühlflüssigkeit
ausgebildet sind, dass der von Schwefelsäure durchflossene Bereich
mindestens eine Metallkathode und eine Bezugselektrode aufweist, dass
mindestens die Hälfte der Metallplatten einen elektrischen Kontakt
aufweisen, der mit der Anode einer elektrischen Gleichspannungsquelle mit
variabler elektrischer Spannung verbunden ist, dass die Metallkathode
ebenfalls elektrisch mit der Gleichspannungsquelle verbunden ist und dass
die Gleichspannungsquelle zu einem Potentiostat gehört, der elektrisch mit
der Bezugselektrode verbunden ist.
2. Plattenwärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Metallkathode im ersten Verteilkanal angeordnet ist.
3. Plattenwärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Metallkathode im ersten Sammelkanal
angeordnet ist.
4. Plattenwärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Metallkathode durch mehrere heiße
Kammern gegen die Metallplatten abgedichtet und elektrisch isoliert
hindurchgeführt ist.
5. Plattenwärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Metallplatten 2 bis 5 elektrische
Kontakte pro Platte aufweisen.
6. Plattenwärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mindestens einen elektrischen
Kontakt aufweist, der mit der variablen Gleichspannungsquelle verbunden
ist.
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8141 | Disposal/no request for examination |