DE19954521C1 - Wärmetauscher für den Sauergasbereich - Google Patents
Wärmetauscher für den SauergasbereichInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
- F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher für den Einsatz bei korrosiven Medien, insbesondere oxidierenden Säuren. DOLLAR A Der Wärmeaustauscher in Form eines Rohr- oder Kamm-Wärmeaustauschers besteht aus einem herkömmlichen Baustahl und die vom Sauergas durchströmten Bereich sind mit einer Auskleidung versehen. Die Auskleidung kann aus einem bitumenhaltigen Material oder einer durch thermisches Spritzen aufgebrachten Pulverschicht bestehen.
Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für den Einsatz im
Sauergasbereich.
Bekannt ist aus der DE 197 17 931 C1 ein Wärmetauscher für
Einsatzbereiche bei Temperaturen größer 200°C bis 1600°C
und/oder korrosiven Medien, der aus feuerverstärkter Keramik
(C/SiC oder SiC/SiC) besteht, und die Einzelbauteile keramisch
miteinander verbunden oder mit einem Keramikkleber gefügt sind.
Die Geometrie sowohl der Einzelbauteile als auch des
Gesamtapparates kann auf die entsprechenden Prozeß- und/oder
Umgebungsbedingungen exakt angepaßt werden.
Die Druckschrift DE 81 06 819 U1 schreibt einen Wärmetauscher für
aggressive Medien, bestehend aus einem Metallrohr mit
Fluorkunststoffmanten, wobei der Mantel aus FEP oder PFA besteht
und eine vorgegebene Wandstärke besitzt.
In den Ansprüchen 2 bis 5 werden konstruktive Einzelheiten in
bezug auf das Metallrohr und der Befestigung angegeben.
Da Polytetrafluoräthylen (PTFE) ein Press-Sinterwerkstoff mit
hohem Porengehalt und hoher Diffusionsrate ist, wird dieser
gemäß der Erfindung durch Fluorkunststoff (FEP oder PFA)
ersetzt. Diese weisen eine geringere Diffusionsrate auf.
In der DE 25 15 007 A1 wird eine
Kunststoffbeschichtung und Rohre für Wärmetauscher beschrieben.
Die Kunststoffbeschichtung besteht aus einer stärkeren
Elastikschicht und einer dünneren Oberschicht, wobei unter der
Elastikschicht unmittelbar auf der metallischen Rohrinnenwandung
eine Unterschicht aus Kunststoff vorgesehen ist.
Die Unterschicht ist eingepresst, vorzugsweise durch
Rollendruck.
Der Nachteil bei dieser Lösung besteht darin, daß hier
nacheinander mehrere Schichten unterschiedlicher Elastizität und
Festigkeit aufgetragen werden, wobei die untere Schicht
unmittelbar auf die metallische Rohrinnenwandung aufgetragen und
vorzugsweise durch Rollendruck eingepresst ist.
Zwischen dem Auftragen der einzelnen Schichten müssen
Trocknungs- und Aushärtungsphasen eingelegt werden. Insgesamt
führt dies zu einer relativ kostenintensiv und zeitaufwendigen
Herstellung.
Des weiteren kann die Verwendung von Materialien mit
unterschiedlichen Elastizitätsmodulen und Festigkeitswerten bei
höherer Wärmebeaufschlagung dazu führen, daß die Schichten sich
untereinander lösen.
In der WO 99/35458 wird ein Wärmeübertragungselement
beschrieben, das aus einem Grundkörper aus einem starren
Material mit einer Fluorpolymerbeschichtung besteht, die durch
Pulverbeschichtung auf den Grundkörper aufgetragen wird.
Durch diese Beschichtung entsteht auf der Oberfläche eine
Fluorpolymerschicht mit einem relativ hohen Porengehalt und
hoher Diffusionsrate. Um die Diffusionsrate zu minimieren, muß
die Schichtdicke entweder erhöht oder eine Unter- oder
Deckschicht mit einem geringen Porengehalt und geringer
Diffusionsrate aufgebracht werden.
Wärmetauscher aus Metall für den Einsatz bei korrosiven Medien
unterliegen einer starken Korrosion und besitzen dadurch nur
eine beschränkte Lebensdauer, wenn nicht besondere Vorkehrungen
getroffen werden oder wenn sie nicht hoch legiert werden.
Hochlegierte Materialien und Gußeisen bereiten bei der
Verarbeitung Schwierigkeiten, wodurch sich Beschränkungen
hinsichtlich der Form der Anlage ergeben und mehr Flansche,
Fittings und höhere Kosten erforderlich sind. Durch den
vermehrten Einsatz von Flanschen und Fittings erhöht sich die
mögliche Leckagebildung an den Wärmetauschern.
Wärmetauscher für den Einsatz bei korrosiven
Medien/Sauergasbereich werden hauptsächlich aus austenitischem
rostfreien Stahl der Serie 300 (18% Cr-8% Ni) hergestellt. Die
Korrosionsbeständigkeit beruht auf einem Oxidfilm.
Bei den rostfreien Stählen handelt es sich um eine Serie von
Legierungen auf der Basis von Eisen, die im allgemeinen
mindestens 12% Chrom enthalten, um eine Korrosionsbeständigkeit
zu erzielen. Der Zusatz von Nickel zu der Eisen/Chromlegierung
verändert die Raumstruktur. Die dabei entstehende Phase wird als
Austenit bezeichnet.
Wärmetauscher, die aus den vorgenannten Materialien hergestellt
werden, sind relativ kostenintensiv und konstruktionsbedingt
aufwendig in der Herstellung.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ausgehend vom Stand der
Technik die Anwendung von einfachen kostengünstigen Baustählen
für Wärmetauscher im Sauergasbereich zu ermöglichen, wobei durch
eine einfach einlagige Beschichtung, eine hohe
Korrosionsbeständigkeit erreicht wird. Die Schicht soll bei
einer minimalen Dicke einen sehr geringen Porengehalt sowie eine
minimale Diffusionsrate aufweisen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der
Wärmetauscher und deren Einzelteile aus herkömmlichem Baustahl
bestehen und dessen vom Sauergas durchströmten Teile mit einer
Auskleidung versehen sind.
Die Auskleidung kann aus einer bitumenhaltigen Schicht oder
einer Pulverschicht bestehen. Als Pulver kann Keramik- oder
Metallpulver zum Einsatz kommen. Die Pulverschicht wird durch
thermisches Spritzen aufgetragen.
Die entscheidenden Vorteile des erfindungsgemäßen Wärmetauschers
sind u. a.:
- - Verwendung von kostengünstigen herkömmlichen Baustählen für den Wärmetauscher bzw. deren Einzelteile,
- - Beschichtung der mit dem Sauergas in Berührung kommenden Teile mit einem chemisch beständigen Material,
- - Chemische Beständigkeit der Auskleidung gegenüber aggressiven Medien/Sauergas.
Die Temperatur- und die Temperaturwechselbeständigkeit, die
chemische Resistenz, die Wärmeleitfähigkeit und die Festigkeit
der Auskleidung kann gezielt über den eingesetzten Werkstoff
beeinflußt werden.
Die einzelnen Wärmetauscherelemente wie Rohre, Platten,
Rohrböden, Bodenplatten usw. sind aus herkömmlichem Baustahl
gefertigt. Die Bereiche, die vom Sauergas berührt werden, sind
mit einer Beschichtung (Auskleidung) versehen.
Bei der Verwendung des Wärmetauschers für
Niedrigtemperaturbereich kann die Auskleidung aus einem
bitumenhaltigen Material bestehen. Beim Zusammenbau des
Wärmetauschers werden die Verbindungsstöße zwischen den
einzelnen Elementen des Wärmetauschers nachbehandelt, wodurch
sich eine in sich geschlossene Auskleidung ergibt.
Bei der Verwendung des Wärmetauschers bei höheren Temperaturen
ist es vorteilhaft, den Wärmetauscher mit einer Keramik- oder
Metallpulverschicht auszukleiden.
Eine entsprechende Keramik- oder Metallpulverschicht wird durch
thermisches Spritzen von Pulver auf die zu beschichtenden Teile
des Wärmetauschers erreicht. Als Keramikpulver kann
Siliciumkarbid (SiC) zum Einsatz kommen. Bei den Metallpulvern
kann zur Auskleidung Chrom- oder Nickelpulver sowie ein Gemisch
aus Chrom/Nickelpulver, beispielsweise Pulver einer Legierung
Ni, Cr, B, Si, verwendet werden.
Nach dem Zusammenfügen der Bauteile des Wärmetauschers können
die erreichbaren Fügestellen nachbearbeitet werden, indem
die Stellen mit Pulver beschichtet werden.
Es ist auch möglich an den Fügestellen einen wärme- und
korrosionsbeständigen Kleber anzubringen, der beim Fügen der
Einzelteile eine gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung der
beschichteten Flächen der Einzelteile untereinander
gewährleistet.
Claims (5)
1. Wärmetauscher für den Sauergasbereich in Form eines Rohr- oder
Kammerwärmetauschers, wobei der Grundkörper und dessen Einzelteile aus Metall bestehen
und dessen vom Sauergas durchströmten Teile mit einer Auskleidung versehen sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Grundkörper und dessen Einzelteile aus einem herkömmlichen Baustahl bestehen
und die vom Sauergas durchströmten Teile und Bereiche des Wärmetauschers mit
einer in sich geschlossenen bitumenhaltigen Schicht versehen sind.
2. Wärmetauscher für den Sauergasbereich in Form eines Rohr- oder
Kammerwärmetauschers, wobei der Grundkörper und dessen Einzelteile aus Metall bestehen
und dessen vom Sauergas durchströmten Teile mit einer Auskleidung versehen sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Grundkörper und dessen Einzelteile aus einem herkömmlichen Baustahl bestehen
und die vom Sauergas durchströmten Teile und Bereiche des Wärmetauschers mit
einer in sich geschlossenen Keramikpulver- oder einer Metallpulverschicht versehen
sind.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
als Metallpulver Chrom- oder Nickelpulver oder ein Gemisch aus Chrom-
Nickelpulver verwendet wird.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
als Keramikpulver vorzugsweise Siliciumkarbid verwendet wird.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schicht durch thermisches Spritzen aufgetragen wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999154521 DE19954521C1 (de) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | Wärmetauscher für den Sauergasbereich |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999154521 DE19954521C1 (de) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | Wärmetauscher für den Sauergasbereich |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19954521C1 true DE19954521C1 (de) | 2001-06-21 |
Family
ID=7928848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999154521 Expired - Fee Related DE19954521C1 (de) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | Wärmetauscher für den Sauergasbereich |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19954521C1 (de) |
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1999
- 1999-11-12 DE DE1999154521 patent/DE19954521C1/de not_active Expired - Fee Related
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