FR3133769A1

FR3133769A1 - Procede de revetement de surfaces internes d’un echangeur par un solide pulverulent

Info

Publication number: FR3133769A1
Application number: FR2202582A
Authority: FR
Inventors: Gaëtan BERGIN; Thierry MAZET
Original assignee: Fives Cryo SAS
Current assignee: Fives Cryo SAS
Priority date: 2022-03-23
Filing date: 2022-03-23
Publication date: 2023-09-29
Also published as: WO2023180085A1

Abstract

TITRE : PROCEDE DE REVETEMENT DE SURFACES INTERNES D’UN ECHANGEUR PAR UN SOLIDE PULVERULENT Procédé de dépôt d’un revêtement sur des surfaces internes formant des cavités d’un échangeur de chaleur, caractérisé en ce que le revêtement comprend un adhésif liquide et une poudre d’un solide pulvérulent destiné à servir de catalyseur pour une réaction physico-chimique. Figure pour l’abrégé : Figure 4

Description

PROCEDE DE REVETEMENT DE SURFACES INTERNES D’UN ECHANGEUR PAR UN SOLIDE PULVERULENT

Désignation du domaine technique concerné

La présente invention est relative à la réalisation d’un revêtement servant de catalyseur à une réaction physico-chimique sur des surfaces internes d’un échangeur de chaleur, notamment un échangeur cryogénique. Elle est particulièrement appliquée aux échangeurs compacts en aluminium formés d’un assemblage de plaques et ondes brasées dont le revêtement catalyseur comprend des oxydes ou hydroxydes métalliques.

Problèmes techniques auxquels répond l’invention

Les technologies permettant de revêtir un substrat métallique sont nombreuses, mais deviennent pour la plupart inopérantes lorsqu’il s’agit de revêtir l’intérieur d’une cavité dont la taille caractéristique est de l’ordre du millimètre et présente des rapports d’aspect (ratio longueur / largeur) élevés, comme c’est le cas pour la structure interne d’un échangeur de chaleur compact.

Les dépôts réalisés par voie chimique en phase vapeur (dépôts CVD) utilisent un précurseur gazeux du revêtement à réaliser. Ce précurseur peut être produit à proximité directe de la surface à revêtir (pack cémentation) ou être transporté via un gaz sur la surface à revêtir (out of pack). Lorsqu’il est transporté via un gaz, les principales limitations de cette technologie sont l’appauvrissement rapide du mélange gazeux en espèces réactives entrainant des hétérogénéités de composition chimique et/ou d’épaisseur, voir l’absence de dépôt pour les surfaces les plus éloignées de l’alimentation en gaz porteur pour les structures de grandes dimensions.

Une amélioration de ce procédé consiste à utiliser un cément constitué de la poudre du métal à déposer, d’un diluant inerte et d’un additif, qui peut être un flux de décapage, tel que décrit par EP2956566. La viscosité du cément est ajustée de façon à améliorer sa coulabilité et permettre le remplissage des cavités à revêtir. Dans une autre variante enseignée par EP3049545, le dépôt est réalisé par voie liquide à l’aide d’une suspension aqueuse comprenant de la poudre du métal à déposer et au moins un additif qui peut être choisi entre un agent liant, un dispersant, etc., dont l’objectif est de favoriser le mouillage de la surface à revêtir.

Une étape de consolidation thermiquement activée est alors nécessaire pour extraire la phase organique (déliantage) et densifier le revêtement. Cette opération n’est pas toujours sans effet sur les propriétés mécaniques de la structure à revêtir, notamment si le traitement nécessite une température élevée.

Le problème est d’autant plus critique lorsque le matériau à déposer présente une forte réactivité vis-à-vis du substrat, comme par exemple l’oxyde de fer et l’aluminium dont la combinaison est fortement exothermique. Le maintien d’un dépôt de fer, ou d’oxyde de fer, à la surface d’un substrat en aluminium lors d’une opération d’assemblage pratiquée à haute température n’est donc pas aisée, d’autant plus si l’assemblage est réalisé par brasage.

Cette difficulté peut être atténuée par la mise en place d’une barrière de diffusion de façon à isoler le revêtement du substrat lors de sa consolidation. Cette approche complique sensiblement le processus de fabrication.

Une autre difficulté à la mise en œuvre de tels revêtements est la formation d’un dépôt dont la croissance se fait en partie au détriment du substrat, notamment si le traitement thermique de consolidation conduit à la formation d’intermétalliques entre le substrat et le revêtement.

Ceci constitue un des inconvénients majeurs vis-à-vis de la réglementation des appareils à pression, dont la tenue mécanique est définie à partir d’une épaisseur de paroi minimale. Ceci d’autant plus si, par nature, les intermétalliques formés entre le substrat et le revêtement ont un caractère fragile, comme par exemple ceux du système Fe-Al.

Si dans le cas d’un équipement conventionnel ceci est facilement contournable par l’ajout d’une surépaisseur à la paroi, cela ne peut être envisagé pour un échangeur compact à plaques et ondes, dont les performances sont en partie assujetties à l’épaisseur de paroi. L’amincissement en paroi toléré est du même ordre de grandeur ou inférieur à l’épaisseur du substrat consommé lors de la consolidation du revêtement. L’épaisseur de paroi résiduelle n’étant pas contrôlable à postériori, ceci impose une maitrise parfaite des conditions de dépôt du dépôt précurseur.

Un autre inconvénient de ces technologies est la formation d’un revêtement totalement lisse, exempt d’aspérités permettant d’accroitre la surface réactive du dépôt.

A notre connaissance, les technologies de revêtement traditionnelles ne permettent pas d’obtenir un dépôt adhérent d’oxyde de fer à la surface d’une cavité en aluminium de faible section et d’un rapport longueur sur largeur important, supérieur à 1000.

Que le dépôt soit réalisé avant l’assemblage par PVD ou CVD, ou après assemblage à l’aide d’une barbotine, le chauffage ultérieur du substrat, nécessaire à la consolidation du revêtement ou à l’assemblage conduit à la formation de composés intermétalliques néfastes à l’intégrité mécanique de la structure, ceci d’autant plus que ces intermétalliques (Al-Fe) sont connus pour être sensible à la fragilisation par l’hydrogène.

L’invention apporte une solution nouvelle à ces problèmes.

Selon un premier aspect de l’invention, il est proposé un procédé de dépôt d’un revêtement sur des surfaces internes formant des cavités d’un échangeur de chaleur, caractérisé en ce que le revêtement comprend un adhésif liquide et une poudre d’un solide pulvérulent destiné à servir de catalyseur pour une réaction physico-chimique.

Le revêtement (liner) obtenu sur des surfaces internes de l’échangeur selon le procédé sert de catalyseur à une réaction physico-chimique se produisant dans l’échangeur lors de son exploitation. Ainsi, l’échangeur cumule une fonction d’échangeur classique, avec un transfert de calories entre des fluides, et une fonction de réacteur physico-chimique.

Selon un premier exemple de réalisation de l’invention, le procédé comprend une étape de mélange de l’adhésif liquide et de la poudre d’un solide pulvérulent et une étape de dépôt du mélange ainsi obtenu sur des surfaces internes formant des cavités de l’échangeur de chaleur.

Dans ce premier exemple de réalisation de l’invention, la poudre du solide pulvérulent a une granulométrie comprise entre 50 nm et 1 µm. Du fait de sa très faible granulométrie, en mélangeant la poudre avec l’adhésif liquide, on obtient une sorte d’émulsion qui peut être déposée sur des surfaces internes de l’échangeur en une seule opération.

Nous utiliserons par la suite le terme « émulsion » pour désigner le mélange entre l’adhésif liquide et la poudre du solide pulvérulent d’une granulométrie comprise entre 50 nm et 1 µm en suspension dans l’adhésif.

Selon un second exemple de réalisation de l’invention, le procédé comprend une étape de dépôt de l’adhésif liquide sur des surfaces internes formant des cavités de l’échangeur de chaleur et une étape de dépôt de la poudre d’un solide pulvérulent sur l’adhésif liquide présent sur les surfaces internes.

Dans ce second exemple de réalisation de l’invention, la poudre du solide pulvérulent a une granulométrie comprise entre 10 µm et 100 µm. Celle-ci ne permet pas de former une émulsion pouvant être déposée directement sur des surfaces internes de l’échangeur. Il est ainsi nécessaire de procéder en deux opérations.

Les surfaces internes de l’échangeur sont métalliques et le solide pulvérulent est un minéral. L’adhésif liquide permet de faire adhérer du solide pulvérulent sur des surfaces internes de l’échangeur, c’est-à-dire de faire adhérer une phase minérale sur une surface métallique.

Selon un exemple de réalisation de l’invention, le procédé comprend une étape ultérieure de maintien des surfaces internes à température ambiante pendant laquelle les solvants de l’adhésif liquide sont, au moins partiellement, éliminés par évaporation.

Selon la nature de l’adhésif, par exemple pour une colle thermodurcissable, un maintien à température ambiante peut suffire pour qu’il sèche et acquière toutes ses propriétés d’adhésif. La durée de maintien est choisie pour obtenir l’évaporation de tous les solvants de l’adhésif ou la proportion de solvants souhaitée. Elle est notamment fonction des caractéristiques géométriques de l’échangeur et de la nature de l’adhésif. Elle est par exemple de quelques minutes à deux heures à une température comprise entre l’ambiante et 100 °C.

Selon un autre exemple de réalisation de l’invention, le procédé selon l’invention comprend une étape ultérieure de polymérisation de l’adhésif liquide par un traitement thermique pratiqué dans un domaine de température qui ne permet pas aux surfaces internes d’interagir avec le solide pulvérulent. Selon la nature de l’adhésif, par exemple pour un liant organique, une polymérisation peut être nécessaire pour qu’il sèche et acquière toutes ses propriétés d’adhésif. L’adhésif est choisi de telle sorte que la polymérisation puisse être réalisée dans un domaine de température suffisamment bas pour que les surfaces internes de l’échangeur n’interagissent pas avec le solide pulvérulent. Pour de plus hautes températures, voisines de la température de fusion de la brasure utilisée pour les échangeurs compacts en aluminium, l’aluminium et la brasure deviennent très réactifs avec les particules d’oxyde, ou de mélange d’oxydes, formant le solide pulvérulent. Cela aurait pour effet de former des composés intermétalliques entre le substrat et le revêtement et de réduire l’épaisseur de la paroi en aluminium.

Ainsi, l’adhésif liquide utilisé pour faire adhérer les particules de catalyseur sur les surfaces internes de l’échangeur, est, selon sa nature, éliminé par évaporation ou polymérisé lors d’un traitement thermique.

Selon l’invention, le traitement thermique est réalisé à une température inférieure ou égale à 200°C. En limitant à 200°C la température à laquelle est réalisée la polymérisation, on évite tout risque de dégradation des caractéristiques mécaniques de l’aluminium et on reste conforme à la législation.

Avantageusement, un écoulement de gaz est réalisé dans les cavités de l’échangeur pendant l’étape ultérieure d’évaporation des solvants à température ambiante ou de polymérisation.

Pour l’évaporation des solvants à température ambiante, l’écoulement du gaz favorise l’évaporation des solvants. Le gaz peut être préchauffé pour accentuer l’évaporation. Le gaz est par exemple de l’air ou de l’azote.

Avantageusement, pour le second exemple de réalisation de l’invention avec une poudre du solide pulvérulent dont la granulométrie est comprise entre 10 µm et 100 µm, l’étape ultérieure d’évaporation des solvants à température ambiante ou de polymérisation est réalisée après une étape de retrait du solide pulvérulent qui n’adhère pas à l’adhésif liquide déposé sur des surfaces internes de l’échangeur.

Après ce retrait, il est plus facile de procéder à l’évaporation des solvants, ou à la polymérisation de l’adhésif, qui sinon serait gênée par la présence de poudre en excès. En effet, la présence de celle-ci formerait une barrière à l’évaporation des solvants et ajouterait de la matière à chauffer inutilement en cas de polymérisation.

L’adhésif liquide peut être à base aqueuse, organique ou inorganique, par exemple de l’alcool polyvinylique et/ou un polymère.

L’adhésif liquide, ou l’émulsion, a avantageusement une viscosité comparable à celle de l’eau, soit 1×10⁻³Pa.s à 20°C. L’adhésif liquide ou l’émulsion peut ainsi s’écouler à l’intérieur de cavités de l’échangeur et les remplir et/ou les traverser en recouvrant toutes leurs surfaces internes.

De plus, l’adhésif liquide ou l’émulsion a une mouillabilité sur les surfaces internes suffisante pour laisser sur celles-ci une couche d’adhésif ou d’émulsion après que celui-ci est été mis en contact avec les surfaces internes.

La mouillabilité et la viscosité de l’adhésif liquide ou de l’émulsion sont telles qu’après que l’adhésif liquide ou l’émulsion se soit écoulé à l’intérieur des cavités de l’échangeur, il reste de l’adhésif ou de l’émulsion sur toutes les surface internes de l’échangeur ayant été en contact avec l’adhésif liquide ou l’émulsion et sous la forme d’une couche d’une épaisseur suffisante.

Selon le premier exemple de réalisation de l’invention, l’épaisseur d’émulsion restée accrochée aux surfaces internes de l’échangeur doit être suffisante pour contenir la quantité nécessaire de poudre en suspension dans l’émulsion. Selon le second exemple de réalisation de l’invention, l’épaisseur d’adhésif liquide resté accroché aux surfaces internes de l’échangeur doit être suffisante pour correctement accrocher le solide pulvérulent lors de l’étape ultérieure de recouvrement de l’adhésif par le solide pulvérulent. L’épaisseur de la couche d’adhésif ou d’émulsion est par exemple comprise entre 5 et 50 µm.

Dans le second exemple de réalisation de l’invention, la granulométrie du solide pulvérulent ne doit pas être trop importante pour que le poids des particules reste compatible avec la force d’adhérence de l’adhésif liquide. En effet, une granulométrie trop importante conduirait à une poudre trop lourde qui ne serait pas correctement tenue à la surface des cavités de l’échangeur. Ainsi, la granulométrie maximale du solide pulvérulent est choisie selon la densité du solide pulvérulent, la force d’adhérence de l’adhésif et de l’épaisseur d’adhésif sur les surfaces internes.

Par ailleurs, la section des cavités internes étant de l’ordre de 1 mm² à 40 mm², la granulométrie du solide pulvérulent doit rester limitée pour ne pas trop réduire la section de passage du fluide process circulant dans les cavités de l’échangeur lors de l’exploitation de l’échangeur.

De plus, une faible granulométrie du solide pulvérulent est à privilégier car elle permet d’accroitre l’augmentation de la surface d’échange du revêtement qui résulte de la présence des particules et donc de développer l’action du catalyseur. La surface active du catalyseur, compte tenue de la morphologie des particules, est ainsi bien plus importante que celle des surfaces internes de l’échangeur qu’il recouvre.

La granulométrie du catalyseur est préalablement ajustée par broyage et filtration de façon à obtenir une distribution granulométrique appropriée. Pour obtenir une poudre de faible granulométrie, on peut utiliser un broyeur haute énergie ou un attriteur.

Selon un exemple d’application de l’invention, l’étape qui consiste à enduire les surfaces internes d’adhésif liquide ou d’émulsion est réalisée par trempage de l’échangeur dans un bain d’adhésif liquide ou d’émulsion jusqu’à remplissage des cavités ou par circulation d’adhésif liquide ou d’émulsion dans lesdites cavités.

Réaliser l’opération par trempage est un moyen simple de revêtir les surfaces internes de l’échangeur. L’échangeur est placé dans le bain selon une orientation permettant l’évacuation de l’air présent dans les cavités de l’échangeur et le remplissage de celles-ci par l’adhésif liquide ou l’émulsion. On évite ainsi que de l’air ne reste prisonnier dans l’échangeur ce qui conduirait à des surfaces non revêtues. L’échangeur est maintenu dans le bain le temps nécessaire à son remplissage, par exemple pendant une dizaine de minutes.

En variante, on place l’échangeur avec ses cavités disposées verticalement, ou inclinées avec une forte composante verticale, et on verse de d’adhésif liquide ou de l’émulsion dans l’échangeur par sa partie supérieure de sorte que le liquide s’écoule dans les cavités de l’échangeur par écoulement gravitaire. La partie inférieure de l’échangeur peut être obstruée de sorte d’effectuer un gavage de l’échangeur par l’adhésif liquide. La partie inférieure de l’échangeur peut être libre de sorte que la quantité de liquide en excès (qui n’adhère pas aux surfaces internes de l’échangeur) ressorte de l’échangeur par son extrémité inférieure. La quantité d’adhésif ou d’émulsion versée doit être suffisante pour que de l’adhésif ou de l’émulsion se dépose sur toutes les surfaces internes de l’échangeur sur lesquelles un revêtement est souhaité.

Selon le second exemple de réalisation de l’invention, une fois les surfaces internes revêtues d’adhésif, on procède au dépôt du solide pulvérulent. Selon un exemple de réalisation de l’invention, on procède par un déversement gravitaire. Comme pour le dépôt de l’adhésif, on place l’échangeur avec ses cavités disposées verticalement, ou inclinées avec une forte composante verticale, et on verse de la poudre de solide pulvérulent dans l’échangeur par sa partie supérieure de sorte que la poudre s’écoule dans les cavités de l’échangeur. On procède par gavage en poudre, avec l’extrémité inférieure de l’échangeur obstruée. La quantité de poudre versée doit être suffisante pour que de la poudre se dépose sur toutes les surfaces internes de l’échangeur sur lesquelles un revêtement est souhaité.

Selon un autre exemple de réalisation de l’invention, l’étape de dépôt de la poudre sur l’adhésif est effectuée en plaçant l’échangeur dans une enceinte de fluidisation dans laquelle le solide pulvérulent a été préalablement mis en suspension à l’aide d’un gaz.

Il serait très difficile, voire impossible, de plonger l’échangeur dans un bac contenant simplement le solide pulvérulent, la résistance mécanique au déplacement de la poudre étant trop importante. Par analogie, on imagine la difficulté de plonger l’échangeur dans un bac à sable.

En fluidisant le solide pulvérulent, celui-ci se comporte comme un liquide. Il devient alors possible de plonger l’échangeur dans le lit fluidisé jusqu’à le recouvrir complètement. De plus, la fluidisation facilite l’écoulement de la poudre dans les cavités internes de l’échangeur. L’échangeur peut être placé dans l’enceinte avec ses cavités disposées verticalement, ou inclinées avec une forte composante verticale, pour faciliter l’écoulement de la poudre dans l’échangeur.

L’ajustement de la vitesse de descente de l’échangeur dans l’enceinte de fluidisation permet d’enduire les cavités d’une couche de particules de catalyseur avec une répartition homogène. Le taux de recouvrement des surfaces internes par le solide pulvérulent est ainsi très important, au-delà du minimum visé de 60 %.

Au même titre que l’approche présentée précédemment, l’enceinte dans lequel est plongé l’échangeur peut être une enceinte de fluidisation thermostatée permettant de réaliser la polymérisation de l’adhésif.

Avantageusement, le gaz de mise en suspension du solide pulvérulent comprend un agent réactif interagissant avec le solide pulvérulent.

L’agent réactif est par exemple de l’azote hydrogéné pour réduire ou pour contrôler le degré d’humidité du solide pulvérulent. Par exemple, l’agent réactif est destiné à initier ou accélérer la polymérisation de l’adhésif.

Avec l’utilisation d’un adhésif liquide très fluide qui recouvre parfaitement toutes les surfaces internes de l’échangeur et d’une poudre de faible granulométrie dont le mode de dépôt permet de recouvrir tout l’adhésif préalablement déposé, l’invention permet d’obtenir un revêtement cohérent d’un solide pulvérulent sur toutes les surfaces internes de l’échangeur. On obtient ainsi une grande surface de catalyseur pour favoriser la réaction physico-chimique souhaitée.

Selon un second aspect de l’invention, il est proposé un échangeur de chaleur cryogénique caractérisé en ce qu’il comprend des surfaces internes revêtues d’un revêtement servant de catalyseur à une réaction physico-chimique réalisé selon le premier aspect de l’invention.

Les surfaces internes de l’échangeur forment des cavités dont le ratio longueur / largeur égal ou est supérieur à 1000.

Selon un exemple de réalisation de l’invention, l’échangeur est en aluminium, ou en alliage d’aluminium, et le solide pulvérulent est un oxyde, un hydroxyde, un mélange d’oxydes ou d’hydroxydes, ou un mélange d’oxydes et d’hydroxydes.

Avantageusement, l’oxyde est du Fe₂O₃ou l’hydroxyde est du Fe(OH)₃.

L’invention est particulièrement avantageuse pour les échangeurs cryogéniques compacts destinés à la production d’hydrogène, dont le revêtement de surfaces internes obtenu selon l’invention agit comme catalyseur pour une réaction physico-chimique de conversion ortho-para de l’hydrogène. Cette conversion est réalisée alors que l’hydrogène est à l’état liquide et à une température d’environ -250°C.

Brève description des figures

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :

est une vue schématique d’un procédé de revêtement selon le second exemple de réalisation de l’invention ;

est une vue schématique et partielle d’un échangeur cryogénique à plaques et ondes selon un exemple de réalisation de l’invention, après une étape C du procédé de revêtement de la ;

est une vue similaire à la , après une étape D du procédé de revêtement de la ;

est une vue similaire à la , après une étape F du procédé de revêtement de la ;

est une vue schématique et partielle d’un échangeur cryogénique à plaques et ondes selon un exemple de réalisation de l’invention selon le premier exemple de réalisation de l’invention, après l’étape de dépôt de l’émulsion sur des surfaces internes formant des cavités de l’échangeur de chaleur, et ;

est une vue schématique et partielle d’un échangeur selon l’invention pour illustrer le ratio entre la largeur et la longueur de ses cavités internes.

Comme représenté en , à l’étape A, le catalyseur à dépôt sur des surfaces internes de l’échangeur fait d’abord l’objet d’un ajustement de sa granulométrie par un broyage mécanique suivi d’une filtration à sec pour obtenir et ne retenir que des particules dont la granulométrie est adaptée.

A l’étape B, la poudre obtenue est placée dans une enceinte de fluidisation dans laquelle elle forme un lit fluidisé par la circulation d’un gaz.

En parallèle, à l’étape C, on procède à la préparation de l’échangeur dont des surfaces internes forment le substrat à revêtir. Ces surfaces peuvent être décapées avec une solution acide liquide pour une parfaite adhésion ultérieure de l’adhésif et du solide. La illustre une vue en coupe partielle et en gros plan de l’échangeur 1 après cette étape C. Des ondes 2 sont disposées entre deux plaques de séparation 3. Les ondes et les plaques de séparation forment des cavités 10 ayant des surfaces internes 11.

On procède ensuite, à l’étape D, à l’enduction de l’adhésif sur la surface des cavités, par trempage dans cet exemple de réalisation. L’échangeur est ainsi plongé dans un bain d’adhésif liquide en étant incliné de sorte que l’air présent dans l’échangeur puisse s’échapper et être remplacé par de l’adhésif liquide. La température du bain peut être contrôlée pour obtenir une viscosité donnée de l’adhésif, par exemple de 1×10⁻³Pa.s à 20°C. L’échangeur est ensuite extrait du bain d’adhésif et est maintenu au-dessus de celui-ci en disposant l’échangeur avec ses cavités orientées verticalement. Ainsi, l’excédent d’adhésif s’écoule gravitairement hors de l’échangeur et tombe dans le bain. La illustre la vue en coupe partielle de la après l’étape D. Des surfaces internes de l’échangeur sont recouvertes d’adhésif 4.

A l’étape E, l’échangeur est ensuite immergé dans le lit fluidisé. Avantageusement on choisira des vitesses de descente de l’échangeur dans le lit fluidisé comprises entre 0,5 mm/s et 1 m/s, et de façon plus préférentielle entre 1 et 10 mm/s.

L’échangeur est maintenu dans le lit fluidisé pendant quelques minutes avant d’en être extrait.

Avantageusement on choisira des vitesses d’extraction de l’échangeur du le lit fluidisé également comprises entre 0,5 mm/s et 1 m/s, et de façon plus préférentielle entre 1 mm/s et 10 mm/s.

On procède ensuite, à l’étape F, au retrait de la poudre en excès, qui, dans l’exemple donné, se fait lors de la sortie de l’échangeur du lit fluidisé. L’échangeur est disposé avec ses cavités orientées verticalement au-dessus du bac contenant la poudre. Les particules qui ne sont pas tenues par l’adhésif s’écoulent ainsi gravitairement hors de l’échangeur. Pour faciliter cet écoulement, l’échangeur peut être légèrement secoué et/ou un gaz peut être injecté dans l’échangeur pour un entrainement mécanique des particules non adhérentes. La reprend la vue en coupe partielle de la après l’étape F. Des particules 5 du solide pulvérulent sont maintenues sur les surfaces internes de l’échangeur par l’adhésif.

A noter que les figures illustrent schématiquement un exemple de réalisation de l’invention. Les rapports entre les dimensions des éléments représentés ne sont pas nécessairement représentatifs des rapports réels. Ainsi, la taille des particules 5 et l’épaisseur de l’adhésif 4 sur la ne sont pas nécessairement représentatifs de leurs dimensions réelles comparées à celles des ondes et des plaques de séparation représentées et des cavités qu’elles forment.

En étape G, l’échangeur est ensuite placé dans une enceinte thermostatée où il peut être porté et maintenu quelques dizaines de minutes à une température de 150°C afin de polymériser l’adhésif.

A l’étape H, l’échangeur est ensuite extrait de l’enceinte thermostatée et ramené à température ambiante.

La est une vue schématique et partielle d’un échangeur cryogénique à plaques 3 et ondes 2 selon un exemple de réalisation de l’invention selon le premier exemple de réalisation de l’invention, après l’étape de dépôt d’une émulsion 40 sur des surfaces internes formant des cavités 10 de l’échangeur de chaleur.

La représente schématiquement et partielle un échangeur 1 selon l’invention. La distance 6 illustre la largeur d’une cavité et la distance 7 sa longueur. Selon l’invention, les cavités de l’échangeur revêtues d’un catalyseur ont un ratio longueur / largeur égal ou supérieur à 1000. Comme cela est représenté sur l’agrandissement 8b de la portion circulaire 8a de l’échangeur, l’onde 2 forme une cavité 10 avec une plaque de séparation 3, d’une largeur 6 et d’une hauteur 9. Pour apprécier le ratio entre la largeur et la longueur de la cavité, on considère pour la largeur de la cavité la dimension la plus petite entre sa largeur et sa hauteur. Dans cet exemple, le ratio longueur / largeur est ainsi égal à 7 / 6.

Claims

Procédé de dépôt d’un revêtement sur des surfaces internes formant des cavités d’un échangeur de chaleur, caractérisé en ce que le revêtement comprend un adhésif liquide et une poudre d’un solide pulvérulent destiné à servir de catalyseur pour une réaction physico-chimique.
Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend :
une étape de mélange de l’adhésif liquide et de la poudre d’un solide pulvérulent, et,

une étape de dépôt du mélange obtenu à l’étape précédente sur les surfaces internes formant des cavités de l’échangeur de chaleur.
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend :
- une étape de dépôt de l’adhésif liquide sur les surfaces internes formant des cavités de l’échangeur de chaleur, et,
- une étape de dépôt de la poudre d’un solide pulvérulent sur l’adhésif liquide présent sur les surfaces internes.
Procédé selon l’une des revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu’il comprend une étape ultérieure de maintien des surfaces internes à température ambiante pendant laquelle des solvants de l’adhésif liquide sont, au moins partiellement, éliminés par évaporation.
Procédé selon l’une des revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu’il comprend une étape ultérieure de polymérisation de l’adhésif liquide par un traitement thermique pratiqué dans un domaine de température qui ne permet pas aux surfaces internes d’interagir avec le solide pulvérulent.
Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le traitement thermique est réalisé à une température inférieure ou égale à 200°C.
Procédé selon l’une des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce qu’un écoulement de gaz est réalisé dans les cavités de l’échangeur pendant l’étape ultérieure.
Procédé selon l’une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que l’étape ultérieure est réalisée après une étape de retrait de la poudre d’un solide pulvérulent qui n’adhère pas aux surfaces internes.
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la réaction physico-chimique est une conversion ortho-para de l’hydrogène.
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’adhésif liquide est à base aqueuse, organique ou inorganique.
Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l’adhésif liquide est de l’alcool polyvinylique et/ou un polymère.
Procédé selon l’une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que l’adhésif liquide a une viscosité comparable à celle de l’eau, soit 1×10⁻³Pa.s à 20°C.
Procédé selon l’une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que le mélange formé de l’adhésif liquide et de la poudre d’un solide pulvérulent a une viscosité comparable à celle de l’eau, soit 1×10⁻³Pa.s à 20°C.
Procédé selon l’une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que l’adhésif liquide a une mouillabilité sur les surfaces internes suffisante pour laisser sur celles-ci une couche d’adhésif après que celui-ci est été mis en contact avec les surfaces internes.
Procédé selon l’une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que le mélange formé de l’adhésif liquide et de la poudre d’un solide pulvérulent a une mouillabilité sur les surfaces internes suffisante pour laisser sur celles-ci une couche de mélange après que celui-ci est été mis en contact avec les surfaces internes.
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’échangeur est en aluminium, ou en alliage d’aluminium, et en ce que le solide pulvérulent est un oxyde ou un hydroxyde ou un mélange d’oxydes ou d’hydroxydes, ou un mélange d’oxydes et d’hydroxydes.
Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que l’oxyde est du Fe₂O₃ou en ce que l’hydroxyde est du Fe(OH)₃.
Procédé selon l’une quelconque des revendications 16 ou 17, caractérisé en ce que la poudre du solide pulvérulent a une granulométrie comprise entre 10 µm et 100 µm.
Procédé selon l’une quelconque des revendications 16 ou 17, caractérisé en ce que la poudre du solide pulvérulent a une granulométrie comprise entre 50 nm et 1µm.
Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l’étape qui consiste à enduire les surfaces internes d’adhésif liquide ou d’un mélange de l’adhésif liquide et de la poudre d’un solide pulvérulent est réalisée par trempage de l’échangeur dans un bain d’adhésif liquide ou du mélange de l’adhésif liquide et de la poudre d’un solide pulvérulent jusqu’à remplissage des cavités ou par circulation d’adhésif liquide ou du mélange de l’adhésif liquide et de la poudre d’un solide pulvérulent dans lesdites cavités.
Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’étape qui consiste à recouvrir l’adhésif déposé dans la cavité par du solide pulvérulent est effectuée par gavage ou déversement.
Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’étape qui consiste à recouvrir l’adhésif déposé dans la cavité par du solide pulvérulent est effectuée en plaçant l’échangeur dans une enceinte de fluidisation dans laquelle le solide pulvérulent a été préalablement mis en suspension à l’aide d’un gaz.
Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que le gaz de mise en suspension du solide pulvérulent comprend un agent réactif interagissant avec le solide pulvérulent.
Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que l’agent réactif est destiné à initier ou accélérer la polymérisation de l’adhésif.
Echangeur de chaleur cryogénique caractérisé en ce qu’il comprend des surfaces internes revêtues d’un revêtement servant de catalyseur à une réaction physico-chimique réalisé selon l’une quelconque des revendications 1 à 24.
Echangeur de chaleur selon la revendication 25 caractérisé en ce que les surfaces internes forment des cavités dont le ratio longueur sur largeur égal ou est supérieur à 1000.