DE2755737A1

DE2755737A1 - Verfahren zum schutz von mit einem schutzmantel versehenen behaelter- oder rohrwaenden gegen korrosion und/oder gegen abheben des schutzmantels

Info

Publication number: DE2755737A1
Application number: DE19772755737
Authority: DE
Inventors: Michel Coniglio; Jean Marie Hubert; Jean Des Ligneris
Original assignee: Carbone Lorraine SA
Current assignee: Mersen SA
Priority date: 1976-12-14
Filing date: 1977-12-14
Publication date: 1978-06-15
Also published as: FR2374433B1; FR2374433A1; JPS5380815A

Description

2756737 PATENTANWÄLTE

DIETRICH LEWINSKY &

H·ίΝΖ-JOACHIM HUBER -u-Wll

REINER PRIETSCH 99I₅-IVZHg

MÖNCHEN 21 GOTTHARDSTR.81
Le Carbone-Lorraine, Rue Jean-Jaures 37 bis 41,

F-92231 Gennevilliers (Prankreich)

Verfahren zum Schutz von mit einem Schutzmantel versehenen Behälter- oder Rohrwänden gegen Korrosion und/oder gegen Abheben des Schutzmantels

Priorität: 11. Dezember 1976, Frankreich, Nr. 76 37575

Die Erfindung betrifft den Korrosionsschutz von Trägerwänden, insbesondere metallischen Wänden, die mit einem dünnen Schutzmantel, insbesondere aus Kunststoff, überzogen sind, sowie den Schutz solcher Wände gegen Abheben oder Ablösen des Schutzmantels infolge Vakuums, insbesondere in Geräten zur Aufnahme oder zum Transport korrosiver Fluide und/oder bei Geräten, in denen ein Unterdruck erzeugt oder aufrecht erhalten wird.

Die benutzten Schutzmäntel haben eine mehr oder weniger große Permeabilität (Durchlässigkeit), die eine Punktion der Druckdifferenz, der Temperatur und der Diffusionsfähigkeit des anstehenden, korrosiven Fluids ist. In manchen Fällen ist die Diffusion nicht mehr vernachlässigbar und die Fluide greifen die Wände an. Es ist einer der Zwecke der Erfindung, dies zu verhindern.

Darüberhinaus können die gleichen Schutzmäntel in bestimmten Falter Vakuum
len auch einem Unterdruck/ausgesetzt sein, wobei dann die Gefahr besteht, daß sie anomale Verformungen erfahren. Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, solche Verformungen zu vermeiden.

Die Lösung beider Probleme besteht erfindungsgemäß darin, zwischen Wand und Schutzmantel einen Schutzfilm in Form eines Fluids

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einzubringen.

Die Wahl des Schutzfluids und die Art seines Einsatzes hängen im wesentlichen von der Art des angestrebten Schutzes unter den gegebenen Betriebsbedingungen ab:

1. Sofern die Wände gegen Korrosion geschützt werden sollen, wählt man ein Schutzfluid, dessen Art und dessen Anwendung die Diffusion des korrosiven Fluids durch den Schutzmantel beträchtlich vermindern und/oder die Auswirkungen dieser Diffusion verhindern, so daß jeder Korrosionsangriff der Wände unterbunden wird.

Entsprechend diesen Kriterien kann das Schutzfluid in unterschiedlicher Weise wirken, nämlich

- durch Aufhebung der Druckdifferenz, wobei ein Verschließen der Poren des Schutzmantels zu einer Begrenzung der Diffusion führt,

- durch Reaktion mit dem diffundierten Fluid

- durch Wegführen des diffundierten Fluids,

wobei diese Wirkungen gleichzeitig oder unabhängig voneinander vorliegen können.

Das Schutzfluid kann flüssig oder gasförmig, chemisch inert oder im Gegenteil aktiv sein, und zwar entweder durch chemische Reaktion mit dem diffundierenden, korrosiven Fluid zu einem Reaktionsprodukt oder durch Absorption oder durch Adsorption.

Das Schutzfluid kann sich entweder in einem versiegelten Kreis oder in einem geschlossenen, jedoch periodisch entleerbaren Kreis befinden oder auch ständig zirkulieren. Es ist jedoch notwendig, daß sich das Schutzfluid vollständig in Berührung mit den Wänden befindet; daher muß im Fall eines flüssigen Schutzfluides jegliche Gastasche oder Gasblase beseitigt werden. - 3 -

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Wenn das Schutzfluid zirkuliert, wird es vorzugsweise unter dem gleichen Druck gehalten» unter dem sich das korrosive Fluid befindet, um die Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Schutzmantels auf Null zu halten. Nichtsdestoweniger kann jedoch ein etwas höherer Druck als derjenige, unter dem sich das korrosive Fluid befindet, angewendet werden, vor allem im Fall eines flüssigen oder gasförmigen, inerten Schutzfluids.

Wenn das Schutzfluld eine inerte Flüssigkeit in einem geschlossenen Kreis ist, soll diese vorzugsweise eine starke Kapillarspannung haben, die demzufolge die Poren des Schutzmantels verschließt und die Diffusion so weit wie möglich vermindert. Der Druck der inerten Flüssigkeit 1st der gleiche wie derjenige des korrosiven Fluids.

Das Schutzfluid wird in Abhängigkeit von seiner Dampfspannung derart gewählt, daß es nicht vergast, wenn es sich um eine Flüssigkeit handelt« Seine Temperatur 1st die gleiche, die j das korrosive Fluid hat, wenn das Schutzfluid sich in einem hermetisch abgedichteten oder geschlossenen Kreis befindet.

Die Durchflußmenge bei zirkulierendem Schutzfluid ist abhängig von den zu beseitigenden, diffundierten Mengen an korrosivem Fluid, und zwar in der Weise, daß die Konzentration hinreichend gering bleibt, daß die Wand nicht korrodiert. Man kann dann das Qemisch aus Schutzfluid und diffundiertem, korrosivem Fluid einer Überwachungsstelle zuführen, die es gestattet, den Gehalt an diffundiertem, korrosivem Fluid ständig zu messen.

ι Wenn das Schutzfluid sich in einem geschlossenen Kreis befindet, kann man Proben entnehmen, die; chemisch bestimmt werden, was es ermöglicht, den Gehalt an diffundiertem, korrosivem Fluid in Abständen zu überwachen.

2JSofern die Schutzmäntel gegen Vakuum bzw. Unterdruck geschützt werden sollen, wird das Schutzfluid ausschließlich unter den-

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jenigen Flüssigkeiten gewählt, deren Dampfspannung und deren Gehalt an gelösten Gasen bei der maximalen Betriebstemperatur so niedrig als möglich sind und deren chemische Natur verträglich mit derjenigen des Schutzmantels und der Wand ist.

In diesem Fall empfiehlt sich besonders ein hermetisch abgedichteter oder abgeschlossener Kreis aus Gründen der Betriebssicherheit, da der kleinste Lufteintritt zu einem Abheben oder Ablösen des Schutzmantels unter der Wirkung des Außendruckes führt. Es ist jedoch auch möglich, das Schutzfluid unter einem niedrigeren Druck als er auf der anderen Seite des Schutzmantels herrscht, zirkulieren zu lassen.

3. Durch eine sorgfältige Wahl des Schutzfluids bei geschlossenem oder hermetisch dichtem Kreis kann auf dieselbe Art und Weise ein Schutz sowohl gegen Korrosion der Wände als auch gegen Abheben des Schutzmantels infolge Unterdruckes erhalten werden. In diesem Fall können die entsprechenden Probleme bei Geräten gelöst werden, die abwechselnd einem Unterdruck und korrosiven Fluiden, die unter überdruck oder Unterdruck stehen, ausgesetzt sind.

Neben den vorstehend genannten Anwendungsfällen sind noch andere Anwendungsfälle für das Schutzfluid möglich.

Die nachfolgenden Beispiele stellen keine Beschränkung des Erfindungsgedankens dar.

Beispiel 1

Dieses in der Figur veranschaulichte Beispiel bezieht sich auf den Schutz der Elemente einer Destillationskolonne bestehend aus hohlzylindrischen Abschnitten 1, die mit einem Schutzmantel aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) 2 überzogen sind. Das korrosive Fluid ist eine wässrige Lösung von 33 Gewi HCl, die bei einer Temperatur von l6o° C unter einem Druck von 3,5 bar destilliert wird, um reines, gasförmiges HCl zu erhalten.

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Wiewohl PTFE einer der "edelsten" Kunststoffe ist und eine geringe Permeabilität besitzt, besteht langfristig gesehen eine nicht vernachlässigbare Korrosionsgefahr für die Stahlabschnitte 1.

Die Permeabilitäten von PTFE, ausgedrückt in

cm χ (cm Hg) χ s* haben folgende Werte:

- Für	HCl-Anhydrid	20°C	^P 20	#	ΙΟ"¹²
	bei	16O°C	^Pl60		*ίο¹¹**
	bei			# #
- für	Helium	20°C 16O°C	^P20 ^Pl60		3 χ 1O"⁹ 10-7
	bei bei

Um jegliche Korrosionsgefahr auszuschließen, wird als Schutzfluid ein öl 3 verwendet, das bei 4 zwischen die Stahlwand und den PTFE-Schutzmantel injiziert wird, nachdem bei 5 evakuiert wurde, um jegliche Qasblase oder Gastasche zu vermeiden.

Das öl wird dann in einem geschlossenen Kreis gehalten, kann jedoch entleert werden und befindtot sich auf einer Temerpatur und unter einem Druck nahe der Temperatur und dem Druck des korrosiven Fluids.

Nach einem dreimonatigen Betrieb ist keinerlei Korrosion der Stahlwand feststellbar.

Beispiel 2

Zwischen dem Schutzmantel aus PTFE und der Stahlwand eines Elementes einer Destillationskolonne entsprechend derjenigen des Beispiels 1 befindet sich in einem hermetisch abgedichteten Kreis ein öl.

Bei Umgebungstemperatur wird dann der Druck in dem Element zunehmend vermindert. Man stellt fest, daß der Schutzmantel aus

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PTFE einer Druckdifferenz von mehr als 600 mm Hg (Restdruck etwa l60 mm Hg) widersteht.

Derselbe Versuch mit einem identischen, jedoch nicht durch ein Fluid geschützten Element ergibt, daß der PTFE-Schutzmantel sich bei einer Druckdifferenz von etwa 100 mm Hg (Restdruck 65O bis 66O mm Hg) abhebt.

Beispiel 3

Der im Beispiel 1 beschriebene Versuch wird identisch widerholt. Die Ergebnisse sind die gleichen, das heißt daß nach Ablauf von 2000 Betriebsstunden die Stahlwand nicht korrodiert ist.

Das Hindurchleiten der wässrigen HCl-Lösung wird dann eingestellt. In dem Behälter bleibt dann ein Volumen an Gasen und Dämpfen eingeschlossen, während die Temperatur sinkt. Dieses Sinken der Temperatur ruft sowohl ein Kondensieren des Wasserdampfes als auch die Absorption des Chlorwasserstoffgases hervor: Der Innendruck fällt folglich rasch unter den atmosphärischen Druck. Man stellt fest, daß der PTFE-Schutzmantel diesem Unterdruck ohne Verformung standhält.

An diesem letzteren Beispiel wird der durch die Erfindung erzielbare Vorteil besonders deutlich:

Beim Stillsetzen von Anlagen kann aus zufälligen Gründen der Fall eintreten, daß korrosive Fluide führende Elemente von anderen Kreisen abgetrennt werden, derart, daß alle ankommenden und abgehenden Verbindungen dieser Elemente geschlossen sind. Je nach Art des Fluids können dann Unterdrücke entstehen, denen die Schutzüberzüge standhalten, wenn sie gemäß der Erfindung geschützt sind;

bei der Inbetriebnahme bestimmter neuer Anlagen, beispielsweise Destillationskolonnen, werden diese häufig mit unter Druck stehendem Wasser gefüllt, das nachfolgend entleert wird. Wenn keine Vorkehrung getroffen ist, im Moment der Entleerung

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für einen Lufteinlaß zu sorgen, entsteht ein parzielles Vakuum, das die Schutzüberzüge verformen kann. Die Erfindung wirkt dieser Gefahr entgegen.

Diese Beispiele zeigen die Anwendung der Erfindung zum Schutz einer Metallwand mit einem PTPE-Überzug, jedoch ist die Erfindung auch ebensogut auf andere Fälle anwendbar. Allgemein läßt sich eagen, daß die Erfindung auf alle Schutzmäntel anwendbar ist, die aus irgendeinem Kunststoff, wie PTFE, Fluoräthylenpropylen (FEP), Polyvinylchlorid (PVC), aus Kautschuk usw. bestehen können.

Die Erfindung eignet sich ganz besonders für Geräte, die Metallteile enthalten, welche mit PTFE oder mit Kautschuk überzogen sind, wie etwa Destillationskolonnen, chemische Reaktoren, Rohrleitungen usw.

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Claims

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Patentansprüche:

Verfahren zum Schutz von mit einem dünnen Schutzmantel versehenen Behälter- oder Rohrwänden gegen Korrosion und/oder gegen Abheben des Schutzmantels bei Unterdruck, insbesondere in Geräten zur Aufnahme oder zum Transport korrosiver Fluide und/oder bei Geräten, in denen ein Unterdruck erzeugt oder aufrecht erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Wand und Schutzmantel ein Schutzfilm in Form eines Fluids eingebracht wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzfluid in einem hermetisch dichten Kreis oder in einem geschlossenen, jedoch periodisch entleerbaren Kreis gehalten wird oder ständig zirkuliert.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum alleinigen Schutz gegen Korrosion das Schutzfluid gasförmig oder flüssig, chemisch inert oder aktiv in der Weise ist, daß es mit dem durch den Schutzmantel diffundierenden, korrosiven Fluid chemisch unter Bildung eines Reaktionsproduktes reagiert oder daß es absorbierend oder adsorbierend wirkt.

Verfahren nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzfluid kontinuierlich mit einem Durchfluß zirkuliert, der abhängig von den zu beseitigenden, diffundierten Mengen an korrosivem Fluid ist.

5· Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das kontinuierlich zirkulierende Fluid einer Uberwachungs·

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stelle zugeführt wird, in der ständig der Gehalt an durch den Schutzmantel diffundiertem korrosiven Fluid gemessen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei in einem geschlossenen Kreis befindlichem Schutzfluid ersterem Proben entnommen und bestimmt werden zur in Abständen erfolgenden Überwachung des Gehaltes an durch den Schutzmantel diffundiertem, korrosivem Fluid.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum alleinigen Schutz gegen Abheben des Schutzmantels infolge Unterdrucks das Schutzfluid unter denjenigen Flüssigkeiten ausgewählt wird, deren Dampfspannung und deren Gehalt an gelösten Gasen bei dem Betriebstemperaturen so niedrig als möglich sind, und das Schutzfluid vorzugsweise in einem geschlossenen oder hermetisch dichten Kreis gehalten wird oder bei einem geringeren als dem auf der anderen Seite des Schutzmantels herrschenden Druck zirkuliert.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzfluid eine Flüssigkeit ist, deren Dampfspannung so liegt, daß sie unter Betriebsbedingungen nicht vergast.

9. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auf Wände, die mit einem Schutzmantel aus Kautschuk oder Kunststoff wie PTFE, FEP, PVC überzogen sind.

10. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auf Geräte mit Metallteilen mit einem Schutzmantel aus Kautschuk oder PTFE, wie Destillationskolonnen, Reaktionsgefäße oder -behälter und Rohrleitungen.

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