DE968092C

DE968092C - Verfahren zur Auskleidung von chemisch beanspruchten Apparaten

Info

Publication number: DE968092C
Application number: DEF16913A
Authority: DE
Inventors: Dr Margot Beutell; Helmut Eigenherr; Dipl-Ing Walter Fueller; Dr Ernst Kolbe
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1955-02-26
Filing date: 1955-02-26
Publication date: 1958-01-16

Description

Verfahren zur Auskleidung von chemisch beanspruchten Apparaten Bekannterweise werden in der chemischen Technik zwecks Korrosionsschutz von Apparaten Plattenauskleidungen mit den verschiedensten Plattenmaterialien, unter anderem auch mit porösen Materialien, wie Graphit, verwendet.
Bei diesen Plattenauskleidungen besteht im Falle der Beanspruchung durch Druck und gegebenenfalls Wärme die Gefahr der Rißbildung und Ablösung zwischen Mantel und Plattenauskleidung infolge der Verschiedenheiten der Ausdehnungskoeffizienten. Aus den gleichen Gründen ist auch eine äußere Wärmeisolierung solcher Apparate schwierig und praktisch nur dann möglich, wenn die zwischen Mantel und Plattenauskleidung aufkommende Vorspannung genügend groß wird, um Ablösungen infolge größerer Dehnung des sich stark dehnenden Mantels zu verhindern.
Es wurde nun gefunden, daß man Ausmauerungen von Apparaten erhalten kann, die der Einwirkung von Druck und gegebenenfalls auch von Wärme ausgesetzt sind und die praktisch jeder Druck- und, falls erforderlich, auch eine- zusätzlichen Temperaturausdehnung des Mantels ohne Rißbildung folgen, wenn man Platten oder Steine, die, gegebenenfalls unter Vakuum und/oder mittels Druck, vor der Ausmauerung imprägniert, dann zur Härtung des Imprägnierkunstharzes mit Wärme behandelt und danach auf Temperaturen unter rooO abgeschreckt wurden, zur Ausmauerung verwendet und dann die ausgemauerten Apparate auf mindestens I00° erwärmt. Die zur Ausmauerung verwendeten Steine, die bei normaler Temperatur (u 200) eingemauert werden, stehen nämlich nach der der Wärmebehandlung folgenden Abkühlung unter Druckvorspannung und zeigen bei der folgenden Erwärmung auf mehr als 1000 überraschenderweise eine irreversible Entspannung, d. h. eine bleibende Volumenänderung, die etwa 0,07 O/o beträgt. Bei mehrmaliger -Erwärmung auf mehr als I00° erhöht sich die irreversibleVolumenänderung nicht mehr, vorausgesetzt, daß die Ausmauerung lange genug erwärmt wordeil ist. Dauert die Erwärmung jedoch nur kurze Zeit, so tritt die vollständige Entspannung erst nach wiederholter kurzfristiger Erwärmung ein. Die Dauer der Erwärmung, die für eine vollständige Entspannung notwendig ist, hängt vor allem von der Temperatur und von der Dicke der Ausmauerung ab. Sie kann für den im Beispiel beschriebenen Apparat etwa 48 Stunden betragen. Werden nun die beschriebenen Platten oder Steine in quellenden Kitten, z. B.
Wasserglas- oder Kunstharzkitten, verlegt, so addieren sich die Kittquellung und die bleibende Volumenänderung in einer- Weise, daß die Mauerung praktisch jeder Temperatur- und/oder Druckdehnung des Mantels ohne Rißbildung folgen kann.
Die Entspannung der imprägnierten Platten kann durch jede Art von Wärmeeinwirkung hervorgerufen werden. Als Ausgangsmaterial für die Imprägnierung eignen sich naturgemäß nur poröse Steine bzw. Platten. Als solche porösen Platten bzw. Steine können silikatische Materialien, z. B. poröse keramische Klatten, wie Schamotte-; Steinzeug- bzw. Porzellanplatten oder Sandsteinplatten oder auch Kohlenstoffsteine, die zweckmäßig bei Temperaturen unter 20000 C gebrannt werden, verwendet werden. Bei Apparaten, welche außer durch Druck auch noch durch Wärme beansprucht werden, wird es auf diese Weise möglich, schon von Anfang an eine äußere Wärmeisolierung um den Behältermantel herum anzubringen, weil sich die irreversible Volumenvergrößerung der Platten zu der materialeigenen Wärmedehnung der Platten und einer eventuellen Quellwirkung eines geeigneten Kittes addiert. Man kann auf diese Weise erreichen, daß die Gesamtdehnung der Auskleidungsschicht derjenigen des. Stahlmantels auch bei höheren Drücken und Temperaturen angenähert wird. Die harzimprägnierten Kohlenstoffsteine können z. B. in Kunstharzkitt entweder auf eine Zwischenschicht, z. B. von Torkretbeton, das ist eine Betonschutzschicht, die mittels Preßluft (als Fördermittel) auf eine zu schützende Unterkonstruktion aufgebracht wird, oder auch direkt auf den Eisenmantel ohne . besondere Zwischenschichten z. B. wie folgt verlegt werden: Zunächst wird mit geringem Abstand vom Mantel auf diesem ein engmaschiges Drahtgewebe gespannt und befestigt und sodann zusammen mit der Mantelfläche mit Kunstharzlack überzogen.
Danach wird es vollsatt mit der Kunstharzkittmasse ausgefüllt, in welcher darauf anschließend die imprägnierten Steine verlegt werden. Gegebenenfalls kann auch eine Kunstharzisolierzwischenschicht zwischen die Torkretbetonschicht und die harzimprägnierten Platten geschaltet werden.
Es ist zwar schon lange beschrieben, daß Graphit und Kohlekörper sowie andere poröse Stoffe durch Kunststoffe imprägniert werden können. Es ist ferner bereits beschrieben, die Poren in Werkstücken aus Kohle, Graphit oder keramischen Stoffen durch Phenolaldehydharze abzudichten, wenn man ein Kalthärtemittel in den Poren der zu verdichtenden Kohle absetzt und dann das Harz in die mit Härtemitteln benetzten Poren einführt.
Gegenüber dieser letztgenannten Arbeitsweise unterscheidet sich das vorliegende Verfahren dadurch, daß zur Auskleidung von chemisch beanspruchten Apparaten solche Platten bzw. Steine verwendet werden, die nach einer Imprägnierung mit Kunstharzen durch Wärmeeinwirkung gehärtet, dann auf Temperaturen unter I00° abgschreckt wurden und daß die ausgemauerten Apparate danach auf eine Temperatur von mindestens I00° erhitzt werden. Dieses Verfahren ist in den bekannten Literaturstellen nicht enthalten. Diese beschreiben vielmehr lediglich die Tatsache, daß man Auskleidungen aus mit Harz imprägnierten porösen Körpern herstellen kann. Von einer Wärmebehandlung zwecks Härtung der Kunstharzimprägnierung und einer Abschreckung auf Temperaturen unterhalb I00° ist darin nicht die Rede. Auf diese Weise gerät jedoch der imprägnierte Stein unter eine Druckvorspannung, deren Entspannung nach der Ausmauerung durch Erwärmen des fertigen Apparates auf mehr als I00° erreicht wird.
Beispiel Ein Druckapparat von 50 cbm Inhalt, 20 mm Blechstücke und 3 m Durchmesser wird zuerst mit einer 20 mm starken Torkretbetonschicht ausgekleidet. Auf die erhärtete Betonschicht werden Platten von 30 bis 40 mm Stärke, die in der beschriebenen Weise vorbehandelt sind, vollsatt in quellfähigen Kunstharzkitt mit 10 mm Lagerfugen-und 7 mm Stoßfugenstärke verlegt, gegebenenfalls unter Einschaltung einer Kunstharzisolierzwischenschicht.
Nach Fertigstellung der Mauerung wird zur Unterstützung der Erhärtung der Kunstharzkittmassen eine Wärmebehandlung, z. B. durch Einblasen von Warmluft, durchgeführt. Hierbei tritt eine Entspannung der imprägnierten Platten ein, und zwar in Form einer irreversiblen Volumenvergrößerung. Diese gibt der Ausmauerung eine Vorspannung gegenüber dem Apparatemantel.
Auch nach Abkühlung bleibt diese durch Entspan-- nung hervorgerufene irreversible Volumenvergrößerung bestehen, so daß der Apparat jetzt z. B. ohne weiteres durch Druck allein beansprucht werden kann, da die Mauerung allen Dehnungen des Appa- ratemantels durch Druck unter Abbau der ihr mitgeteilten Vorspannung folgen kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Auskleidung von chemisch beanspruchten Apparaten, die der Einwirkung von Druck und gegebenenfalls auch von Wärme ausgesetzt sind, unter Verwendung von mit Kunstharzen, gegebenenfalls unter .Vakuum und/oder mittels Druck, imprägnierten Auskleidungsmaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auskleidung Platten bzw. Steine verwendet werden, die nach der Imprägnierung zur Härtung mit Wärme behandelt und danach auf Temperaturen unter 1000 - abgeschreckt wurden und daß die ausgemauerten Apparate0 auf eine Temperatur von mindestens IOO° erhitzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß harzimprägnierte Steine bzw. Platten aus silikatischen Materialien, wie Steinzeug bzw. Porzellan, Schamotte oder Sandstein, verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß harzimprägnierte Kohlenstoffsteine verwendet werden, die bei einer Temperatur unter 20000 gebrannt wurden.
4. Verfahren nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die harzimprägnierten Platten bzw. Steine in quellendem Kittmaterial verlegt werden.
5. Verfahren nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Verlegen der harzimprägnierten Platten zunächst auf den Eisenmantel eine Zementtorkretschicht aufgebracht wird, auf welche dann gegebenenfalls unter Einschaltung einer Kunstharzisolierzwischenschicht die harzimprägnierten Platten in einen quellenden Kunstharzmörtel verlegt werden.
6. Verfahren nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Eisenmantel zunächst ein engmaschiges Drahtgewebe, mit geringemAbstand vom Mantel gespannt, befestigt wird, welches zusammen mit der Mantelfläche mit einem Kunstharzlack überzogen und danach vollsatt mit der quellfähigen Kunstharzkittmasse ausgefüllt wird, in welcher darauf anschließend die harzimprägnierten Platten bzw. Steine verlegt werden.

In Betracht gezogene l)rucksch,riften: Deutschie Patentschriften Nr. 4I5 73I, 748556, 878047; Patentschrift Nr. 5I72 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands; Chemie - Ingenieur - Technik, Bd. 22, I950, S347; Industrial and Engineering Chemistry, Bd. 43, 1951, S.220I; deutsche Patentanmeldungen S 22683 IVcl 80 b (bekanntgemacht am II. 9. 52), F IO405 IVc/ I2 f (bekanntgemacht am 30. 12. 54); Werkstoffe und Korrosion I95I, S. 446 Dis 448.