KR20140106604A - Shell and tube heat exchanger with improved anti-fouling properties - Google Patents

Shell and tube heat exchanger with improved anti-fouling properties Download PDF

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KR20140106604A
KR20140106604A KR1020147017444A KR20147017444A KR20140106604A KR 20140106604 A KR20140106604 A KR 20140106604A KR 1020147017444 A KR1020147017444 A KR 1020147017444A KR 20147017444 A KR20147017444 A KR 20147017444A KR 20140106604 A KR20140106604 A KR 20140106604A
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KR1020147017444A
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토비아스 스벤손
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알파 라발 코포레이트 에이비
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    • F28F13/12Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation

Abstract

본 발명은 제1 단부(4)에 유입구 단부캡(3)이 부착된 쉘(2)을 포함하고, 유출구 단부캡(5)이 쉘(2)의 제2 단부(6)에 부착되고, 튜브 다발(7)이 쉘(2) 내부에 내장되고, 상기 튜브 다발(7)은 튜브 다발의 제1 단부에서 제2 단부까지 쉘(2)의 내부를 가로지르는 복수의 평행 이격 튜브(8)를 포함하며, 복수의 배플(11)이 쉘(2) 내부에 배열되어 튜브 다발(7)의 평행 이격 튜브(8)를 지지하는 다관형 열 교환기(1)에 관한 것이다. 다관형 열 교환기의 적어도 일부에는 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하는 코팅이 제공된다.The invention comprises a shell 2 with an inlet end cap 3 attached to a first end 4 and an outlet end cap 5 attached to a second end 6 of the shell 2, A bundle 7 is embedded within the shell 2 and the tube bundle 7 includes a plurality of parallel spaced tubes 8 across the interior of the shell 2 from a first end to a second end of the tube bundle Tubular heat exchanger 1 in which a plurality of baffles 11 are arranged inside the shell 2 to support the parallel spaced tubes 8 of the tube bundle 7. At least a portion of the multitubular heat exchanger is provided with a coating comprising silicon oxide (SiO x ).

Description

오염 방지 특성이 향상된 다관형 열 교환기 {SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGER WITH IMPROVED ANTI-FOULING PROPERTIES}[0001] SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGER WITH IMPROVED ANTI-FOULING PROPERTIES [0002]

본 발명은 일반적으로 다양한 목적을 위해 상이한 온도에서 두 유체 사이의 열 전달을 가능하게 하는 다관형 열 교환기(shell and tube heat exchanger)에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 오염 방지 특성을 향상시키기 위해 코팅되고, 몇몇 실시형태에서는 사용 시 다관형 열 교환기에 코팅이 남아있음을 보장하기 위한 특정 구조적 특성이 부여된 다관형 열 교환기에 관한 것이다.The present invention generally relates to a shell and tube heat exchanger that enables heat transfer between two fluids at different temperatures for various purposes. Specifically, the present invention relates to a multitubular heat exchanger coated to improve the anti-fouling properties, and in certain embodiments provided with certain structural features to ensure that coating remains in the multitubular heat exchanger in use.

많은 산업 공정에서, 열 교환 장비의 오염은 중요한 관심사이다. 장비의 성능을 만족스럽게 유지하기 위해, 정기적인 정비와 세정을 통해 열 전달면에 쌓인 퇴적물을 제거할 필요가 있다. 퇴적물은 예컨대 장비 내의 유체, 미생물의 성장 및/또는 먼지로부터 발생한다.In many industrial processes, contamination of heat exchange equipment is a major concern. In order to maintain the performance of the equipment satisfactorily, it is necessary to remove accumulated deposits on the heat transfer surface through regular maintenance and cleaning. Sediments arise, for example, from fluid, microbial growth and / or dust in equipment.

다관형 열 교환기는 시간이 지나면서 오염될 수 있으며, 이로 인해 열 교환이 감소하고 압력 강하가 증가하여 열 교환기의 전반적인 성능이 저하된다. 예컨대, 사용되는 유체에 따라서는 열 교환기가 심각하게 오염되어 세정이 어려워질 수 있으며, 따라서 열 교환기의 성능을 복구하려면 상당한 기간에 걸쳐 강력한 세제와 강도 높은 기계적 세정이 필요하게 된다. 세정에는 많은 시간과 비용이 들 수 있다. 또한, 상기 세정 중에는 다관형 열 교환기와 연관된 공정이 정지될 수 있다.The multitubular heat exchanger can become contaminated over time, which reduces heat exchange and increases the pressure drop, thereby degrading the overall performance of the heat exchanger. For example, depending on the fluid used, the heat exchanger can be seriously contaminated and thus difficult to clean, and thus the performance of the heat exchanger requires a strong detergent and intensive mechanical cleaning over a considerable period of time. Cleaning can take a lot of time and money. Also, during the cleaning, the process associated with the multitubular heat exchanger may be stopped.

다관형 열 교환기는 대부분의 액체가 표면을 용이하게 습윤화시키는 높은 표면 자유 에너지를 갖는 금속으로 제조된다.A multitubular heat exchanger is made of a metal with a high surface free energy that most liquids easily wet the surface.

또한, 열 교환기의 표면이 제조될 때, 금속의 성형 작업으로 인해 표면 조도가 증가하는데, 이는 대개 오염 퇴적물의 보다 빠른 축적과 관련이 있다.In addition, when the surface of a heat exchanger is manufactured, the surface roughness increases due to the molding operation of the metal, which is usually associated with faster accumulation of contaminated sediments.

GB2428604는 오염을 저감시키기 위해 다관형 열 교환기에 코팅을 제공하는 것을 개시한다.GB 2428604 discloses providing a coating on a multitubular heat exchanger to reduce contamination.

US20080073063은 오염을 저감시키기 위해 표면 에너지가 낮은 재료로 코팅된 다관형 열 교환기를 개시한다.US20080073063 discloses a multitubular heat exchanger coated with a low surface energy material to reduce contamination.

열 교환기가 보다 장기간 동안 계속해서 가동되도록 하기 위해서는 열 교환기와 그의 표면의 오염 저감을 보장하는 신규한 방식을 찾아내는 것이 바람직하다. 또한, 다관형 열 교환기와 관련된 공정의 정지 시간을 단축하는 것이 바람직하다.In order to ensure that the heat exchanger continues to run for longer periods of time, it is desirable to find a new way of ensuring pollution reduction of the heat exchanger and its surface. It is also desirable to shorten the stopping time of the process associated with the multitubular heat exchanger.

현재 공지되어 있는 오염 방지 코팅이 직면하는 문제는 연마용 열 교환 매체, 예컨대 모래나 여타의 입상 물질이 열 교환 유체와 함께 다관형 열 교환기에 투입되는 용례에서는 코팅의 내마모성이 불량하다는 것이다. 또한, 고압을 인가하는 용례에서는 다관형 열 교환기에 작용하는 토크와 장력으로 인해 코팅에 균열이 발생할 수 있다.A problem encountered with currently known antifouling coatings is that the abrasion resistance of the coating is poor in applications where abrasive heat exchange media, such as sand or other particulate materials, are introduced into a multitubular heat exchanger with heat exchange fluids. Also, in applications where high pressure is applied, cracks may occur in the coating due to the torque and tension acting on the multitubular heat exchanger.

본 발명의 목적은 다관형 열 교환기에 사용 시 표면 오염 저감 특성을 나타내는, 향상된 다관형 열 교환기용 표면을 제공하는 것이다. 다른 목적은 연마 환경에서 내마모성을 가지고 균열의 형성에 대한 높은 내성을 가지는 오염 방지 특성을 갖춘 다관형 열 교환기용 표면을 획득하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a surface for an improved multitubular heat exchanger which exhibits surface fouling reduction characteristics when used in a multitubular heat exchanger. Another object is to obtain a surface for a multitubular heat exchanger having anti-fouling properties with abrasion resistance and high resistance to crack formation in a polishing environment.

본 목적은, 제1 단부에 유입구 단부캡이 부착된 쉘을 포함하고, 유출구 단부캡이 쉘의 제2 단부에 부착되고, 튜브 다발이 쉘 내부에 내장되고, 상기 튜브 다발은 튜브 다발의 제1 단부에서 제2 단부까지 쉘의 내부를 가로지르는 복수의 평행 이격 튜브를 포함하며, 복수의 배플이 쉘 내부에 배열되어 튜브 다발의 평행 이격 튜브를 지지하는 다관형 열 교환기에 의해 달성된다. 다관형 열 교환기에는 원자비 O/Si가 1보다 크고 탄소 함량이 10 원자% 이상이고 코팅층 두께가 약 1 내지 약 30 ㎛인 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하는 코팅이 제공되며, 코팅은 졸-겔 처리에 의해 제조되고 다관형 열 교환기 표면의 적어도 일부에 적용된다.The object is achieved by the provision of a tube bundle comprising a shell with an inlet end cap attached at a first end, an outlet end cap attached to a second end of the shell, a tube bundle embedded within the shell, Tubular heat exchanger comprising a plurality of parallel spaced tubes transverse to the interior of the shell from the end to the second end, the plurality of baffles being arranged inside the shell to support parallel spaced tubes of tube bundles. The multitubular heat exchanger is provided with a coating comprising silicon oxide (SiO x ) having an atomic ratio O / Si of greater than 1, a carbon content of at least 10 atomic%, and a coating thickness of from about 1 to about 30 탆, Gel treatment and applied to at least a portion of the surface of the multistubular heat exchanger.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 다관형 열 교환기 상의 상기 코팅의 층 두께는 5 내지 30 ㎛, 바람직하게는 2 내지 20 ㎛이다.According to another aspect of the invention, the layer thickness of the coating on the multitubular heat exchanger is from 5 to 30 mu m, preferably from 2 to 20 mu m.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하는 코팅은 원자비 O/Si가 O/Si≥1.5-3, 바람직하게는 O/Si≥2-2.5이다.According to another aspect of the present invention, a coating comprising silicon oxide (SiO x ) has an atomic ratio O / Si of O / Si ≧ 1.5-3, preferably O / Si ≧ 2-2.5.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 탄소 함량≥20-60 원자%, 바람직하게는 탄소 함량≥30-40 원자%의 조성을 갖는다.According to another embodiment of the present invention, the composition has a carbon content ≥ 20-60 atomic%, preferably a carbon content ≥30-40 atomic%.

다관형 열 교환기는 표면의 오염이 현저히 저감된다는 점에서 유리하다. 유기실리콘 화합물을 갖는 졸-겔 재료를 포함하는 코팅 조성물을 다관형 열 교환기의 표면에 적용함으로써, 표면 자유 에너지와 조도가 낮아지고, 이로써 다관형 열 교환기 표면의 오염 저감과 용이한 세정이 가능해진다. 또한, 본 발명의 졸-겔 코팅된 다관형 열 교환기의 표면은 탁월한 내마모성을 나타내며, 코팅에 균열이 발생할 위험성을 저감하는 유연성을 가진다. 또한, 본 발명에 따른 다관형 열 교환기에 의해, 다관형 열 교환기의 열 전달 성능을 유지하면서 열 교환기의 전체 치수를 줄이는 것이 가능하다.The multitubular heat exchanger is advantageous in that the contamination of the surface is remarkably reduced. By applying a coating composition comprising a sol-gel material having an organosilicon compound to the surface of a multitubular heat exchanger, the surface free energy and the roughness are lowered, thereby enabling the contamination reduction and easy cleaning of the surface of the multitubular heat exchanger . In addition, the surface of the sol-gel coated multitubular heat exchanger of the present invention exhibits excellent abrasion resistance and has the flexibility to reduce the risk of cracking in the coating. Further, it is possible to reduce the overall dimensions of the heat exchanger while maintaining the heat transfer performance of the multistub-type heat exchanger by the multitubular heat exchanger according to the present invention.

본 발명의 추가적인 목적, 특징 및 장점은 첨부한 개략도를 참조하여 제시되는 본 발명의 다양한 실시형태의 상세한 설명을 통해 분명해질 것이다.Further objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the detailed description of various embodiments of the present invention presented with reference to the accompanying schematic drawings.

도 1은 본 발명에 따른 다관형 열 교환기의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 오염 방지 코팅을 갖는 원통 다관형 열 교환기의 표면의 개략 단면도이다.
1 is a schematic view of a multitubular heat exchanger according to the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view of the surface of a cylindrical multitubular heat exchanger having an antifouling coating according to the present invention.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 배열된 다관형 열 교환기(1)의 측면도이다. 다관형 열 교환기(1)는 유입구 단부캡(3)이 쉘(2)의 제1 단부(4)에 부착된 쉘(2)을 포함한다. 유출구 단부캡(5)은 쉘(2)의 제2 단부(6)에 부착된다.1 is a side view of a multitubular heat exchanger 1 arranged in accordance with a preferred embodiment of the present invention. The multitubular heat exchanger 1 comprises a shell 2 in which an inlet end cap 3 is attached to the first end 4 of the shell 2. The outlet end cap (5) is attached to the second end (6) of the shell (2).

쉘(2)의 절개부는 쉘(2) 내부에 내장된 튜브 다발(7)을 드러낸다. 튜브 다발(7)은 튜브 다발의 제1 단부에서 제2 단부까지 쉘(2)의 내부를 가로지르는 복수의 평행 이격 튜브(8)를 포함한다. 복수의 배플(11)이 쉘(2)의 내부에 배열되어 튜브 다발(7)의 평행 이격 튜브(8)를 지지한다.The cutout of the shell 2 exposes the tube bundle 7 built into the shell 2. The tube bundle (7) includes a plurality of parallel spaced tubes (8) across the interior of the shell (2) from a first end to a second end of the tube bundle. A plurality of baffles 11 are arranged in the interior of the shell 2 to support the parallel spaced tubes 8 of the tube bundle 7.

작동 시, 폐열을 운반하는 고온의 매체나 연도 가스 등과 같은 제1 열 교환 유체가 유입구를 통해 쉘(2)에 도입된다. 제1 열 교환 유체는 배플에 의해 생성된 통로를 통해 쉘(2)을 가로질러 유출구를 통해 쉘(2)을 빠져나간다. 열 교환기(1) 내에서 가열되는 제2 열 교환 유체는 유입구를 통해 유입구 단부캡(3)으로 진입한다. 제2 열 교환 유체는 튜브 다발(7) 내로 진입하여 평행 이격 튜브(8)를 통과하면서 열 교환기(1)의 쉘 측을 통과하는 제1 열 교환 유체에 의해 가열된다. 제2 열 교환 유체는 결국에는 튜브 다발(7)로부터 유출구 단부캡(5)까지 이동하여 유출구 튜브를 통해 열 교환기(1)를 빠져나간다.In operation, a first heat exchange fluid such as a hot medium or flue gas carrying waste heat is introduced into the shell 2 through the inlet. The first heat exchange fluid exits the shell (2) through the outlet through the passageway created by the baffle and through the shell (2). The second heat exchange fluid, which is heated in the heat exchanger (1), enters the inlet end cap (3) through the inlet. The second heat exchange fluid is heated by a first heat exchange fluid which passes into the tube bundle (7) and passes through the parallel spacing tube (8) and through the shell side of the heat exchanger (1). The second heat exchange fluid eventually travels from the tube bundle 7 to the outlet end cap 5 and exits the heat exchanger 1 through the outlet tube.

본 발명에 따라 사용되는 코팅은 비점착성(non-stick) 코팅으로 지칭될 수 있고, 오염된 다관형 열 교환기의 표면의 세정을 용이하게 한다. 본 발명에 따라 코팅된 표면은 종래의 다관형 열 교환기보다 시간 경과에 따른 열 전달이 양호한데, 이는 종래의 다관형 열 교환기는 훨씬 빨리 오염되고, 따라서 열 전달 성능이 보다 큰 정도로 감소하기 때문이다. 또한, 표면의 코팅으로 인해 표면이 훨씬 더 균일해져서 유동 특성이 보다 양호해진다. 또한, 종래의 다관형 열 교환기에 비해 본 발명에 따른 다관형 열 교환기에서는 시간 경과에 따른 압력 강하가 저감되는데, 이는 불순물, 미생물 및 여타의 물질의 축적이 크기 않기 때문이다.The coatings used in accordance with the present invention may be referred to as non-stick coatings and facilitate cleaning of the surface of the contaminated multitubular heat exchanger. The coated surface according to the present invention has better heat transfer over time than the conventional multitubular heat exchanger because the conventional multitubular heat exchanger is much more contaminated and thus the heat transfer performance is reduced to a greater extent . In addition, the coating on the surface results in a much more uniform surface and better flow characteristics. Also, in the multitubular heat exchanger according to the present invention, the pressure drop over time is reduced as compared with the conventional multistubular heat exchanger because accumulation of impurities, microorganisms and other substances is not large.

본 발명에 따른 코팅된 다관형 열 교환기는 단지 물로 고압 세척을 함으로써 용이하게 세정될 수 있다. 본 발명에 따른 표면을 사용하면, 과도하게 시간 소모적인 기계적 세정이나, 예컨대 NaOH, HNO3와 같은 강산, 강염기 또는 강력 세제를 사용하는 세정이 불필요하다.The coated multitubular heat exchanger according to the present invention can be easily cleaned by simply high pressure washing with water. Using a surface according to the present invention does not require excessive time consuming mechanical cleaning or cleaning with strong acids such as NaOH, HNO 3 , strong bases or strong detergents.

본 발명에 따르면, 다관형 열 교환기의 표면은 졸-겔 공정을 사용하여 유기실리콘 화합물을 포함하는 조성물로 코팅된다. 유기실리콘 화합물은 졸-겔 공정에서 사용되는 출발 재료로, 바람직하게는 실리콘 알콕시 화합물이다. 졸-겔 공정에서는, 졸이 겔로 변환되어 나노 물질을 생성한다. 가수분해와 축합반응을 통해 층간 분자의 삼차원 네트워크가 액체에 생성된다. 열 처리 단계는 최종 코팅을 이루는 나노 물질 또는 나노 구조물이 되도록 겔을 추가 처리하는 역할을 한다. 상기 나노 물질 또는 나노 구조물을 포함하는 코팅은 원자비 O/Si가 1보다 크고, 바람직하게는 1.5 내지 3 이상이고, 가장 바람직하게는 2 내지 2.5 이상인 실리콘 산화물(SiOx)을 주로 포함한다. 바람직한 실리콘 산화물은 실리카(SiO2)이다. 실리콘 산화물은 표면에 대한 접착력이 탁월한 삼차원 네트워크를 형성한다.In accordance with the present invention, the surface of the multitubular heat exchanger is coated with a composition comprising an organosilicon compound using a sol-gel process. The organosilicon compound is the starting material used in the sol-gel process, preferably a silicon alkoxy compound. In the sol-gel process, the sol is converted into a gel to produce a nanomaterial. Through the hydrolysis and condensation reaction, a three-dimensional network of interlayer molecules is produced in the liquid. The thermal treatment step serves to further treat the gel to be the nanomaterial or nanostructure that constitutes the final coating. The coating comprising the nanomaterial or nanostructure mainly comprises silicon oxide (SiO x ) having an atomic ratio O / Si greater than 1, preferably from 1.5 to 3, and most preferably from 2 to 2.5 or more. Preferred silicon oxides are silica (SiO 2). Silicon oxide forms a three-dimensional network with excellent adhesion to the surface.

본 발명의 코팅은 탄화수소 사슬에서 발견되는 바와 같은 탄소 함량을 또한 가진다. 탄화수소는 탄화수소 사슬이나 방향족에서 발견되는 바와 같은 작용기, 예컨대 C=O, C-O, C-O-C, C-N, N-C-O, N-C=O 등을 갖거나 갖지 않을 수 있다. 바람직하게는, 탄소 함량은 10 원자% 이상, 바람직하게는 20 내지 60 원자% 이상, 및가장 바람직하게는 30 내지 40 원자% 이상이다. 탄화수소는 코팅에 유연성과 탄성을 부여한다. 탄화수소 사슬은 소수성 및 소유성으로, 이는 코팅이 비점착성이 되도록 한다.The coating of the present invention also has a carbon content as found in the hydrocarbon chain. The hydrocarbons may or may not have functional groups such as those found in hydrocarbon chains or aromatics such as C = O, C-O, C-O-C, C-N, N-C-O, Preferably, the carbon content is 10 atomic% or more, preferably 20 to 60 atomic% or more, and most preferably 30 to 40 atomic% or more. The hydrocarbons impart flexibility and elasticity to the coating. Hydrocarbon chains are hydrophobic and oleophobic, which makes the coatings non-tacky.

도 2에는 실리콘 산화물 졸 겔 코팅(10)이 제공된 다관형 열 교환기용 표면(9)의 개략도가 도시되어 있다. 표면(9) 자체와 실리콘 산화물층 사이에는 실록산 코팅과 표면(9)의 금속 산화물 필름 간의 계면(11)이 존재한다. 상기 계면에 이어지는 코팅 벌크는 코팅에 유연성을 부여하는 유기 연결기 사슬과 공극을 갖는 실록산 네트워크(12)이다. 최외층은 기능성 표면(13), 즉 오염 저감을 위한 소수성/소유성 표면이다.2 shows a schematic view of a surface 9 for a multitubular heat exchanger provided with a silicon oxide sol gel coating 10. Between the surface 9 itself and the silicon oxide layer there is an interface 11 between the siloxane coating and the metal oxide film on the surface 9. The coating bulk following the interface is a siloxane network 12 with voids and organic linker chains that impart flexibility to the coating. The outermost layer is a functional surface 13, a hydrophobic / oleophobic surface for reducing contamination.

내구성이 있으면서 유연성인 코팅의 조합에 의해, 탁월한 비점착성을 가지면서 마모와 균열에 대한 내성을 갖는 다관형 열 교환기용 표면이 획득된다. 코팅의 유연성은 표면이 서로에 대해 이동할 때 코팅의 균열을 방지하기 위해 특히 중요하다.The combination of durable and flexible coatings results in a surface for a multitubular heat exchanger with excellent non-tackiness and resistance to abrasion and cracking. The flexibility of the coating is particularly important to prevent cracking of the coating as the surfaces move relative to each other.

본 발명의 일 실시형태에서는, 유기실리콘 화합물을 포함하는 적어도 하나의 졸이 코팅 대상 표면에 적용된다. 표면은 임의의 적절한 방식으로 졸로 습윤화/코팅될 수 있다. 표면의 코팅은 분무, 디핑 또는 플러딩에 의해 적용되는 것이 바람직하다. 다관형 열 교환기 표면의 일측의 적어도 일부가 코팅된다. 대안으로서, 다관형 열 교환기에 사용되는 동안 유체와 접촉하는 표면의 적어도 일측의 모든 표면이 코팅된다. 또한, 다관형 열 교환기 표면의 적어도 일측이 완전히 코팅될 수 있다. 대안으로서, 튜브의 양측이 코팅될 수 있다. 양측이 코팅되는 경우에는, 양측은 부분적 또는 전체적으로 코팅되거나, 임의의 조합으로 코팅될 수 있다. 물론, 유체와 접촉하도록 의도된 표면보다 많은 표면이 코팅될 수도 있다. 바람직하게는, 오염을 일으키는 유체와 접촉하는 모든 표면이 코팅된다.In one embodiment of the present invention, at least one sol comprising an organosilicon compound is applied to the surface to be coated. The surface can be wetted / coated with the sol in any suitable manner. The coating of the surface is preferably applied by spraying, dipping or flooding. At least a portion of one side of the multitubular heat exchanger surface is coated. As an alternative, all surfaces of at least one side of the surface in contact with the fluid are coated during use in a multitubular heat exchanger. Also, at least one side of the surface of the multitubular heat exchanger can be completely coated. Alternatively, both sides of the tube can be coated. When both sides are coated, both sides may be partially or entirely coated, or may be coated in any combination. Of course, more surfaces may be coated than surfaces intended to be in contact with the fluid. Preferably, all surfaces in contact with the contaminating fluid are coated.

다른 실시형태에서, 본 방법은 적어도 코팅 대상 열 교환기 튜브 상의 표면을 적어도 하나의 졸로 전처리하는 것을 포함한다. 이 전처리 또한 바람직하게는 디핑, 플러딩 또는 분무에 의해 수행된다. 전처리는 코팅 대상 표면을 세정하여 열 교환기 튜브에 대한 후속 코팅의 접착력을 증가시키기 위해 수행된다. 이런 전처리의 예로는 아세톤 및/또는 알칼리 용액, 예컨대 가성(caustic) 용액을 사용한 처리가 있다.In another embodiment, the method comprises at least pretreating the surface on the heat exchanger tube to be coated with at least one sol. This pretreatment is also preferably carried out by dipping, flooding or spraying. Pretreatment is performed to clean the surface of the coating to increase the adhesion of the subsequent coating to the heat exchanger tube. Examples of such pretreatment include treatment with acetone and / or alkaline solutions, such as caustic solutions.

다른 실시형태에서, 본 방법은 열처리 단계를 포함하고, 예컨대 건조 작업이 전처리 후에 수행될 수 있으며 상기 졸로 튜브를 실제로 코팅한 후에 건조 및/또는 경화 작업이 대개 필요하다. 코팅은 바람직하게는 예컨대 오븐과 같은 종래의 가열 장치를 사용하여 가열된다.In another embodiment, the method includes a heat treatment step, for example, a drying operation can be performed after the pre-treatment, and drying and / or curing operations are usually required after the sol tube is actually coated. The coating is preferably heated using conventional heating equipment such as, for example, an oven.

SiOx를 포함하는 조성물은 다관형 열 교환기에 사용되는 표면에 적용된다. 조성물의 적용은 졸-겔 처리에 의해 수행된다. 이로써 얻은 상기 조성물의 필름은 바람직하게는 1 내지 30 ㎛의 두께를 가진다. 코팅된 필름의 두께는 다관형 열 교환기에 사용하기 위해 중요하다. 사용 시 다관형 열 교환기의 표면이 서로에 대해 약간 이동할 수 있기 때문에, 1 ㎛ 미만의 필름 두께는 충분한 내마모성을 갖지 못하는 것으로 여겨진다. 이 약간의 이동으로 인해 필름이 마모되고, 시간이 지나면서 코팅은 마멸된다. 또한, 열 전달면에 물질을 도포하는 것이 열 전달에 영향을 미쳐서 다관형 열 교환기의 성능에 영향을 미치기 때문에 필름의 두께에는 상한이 있다. 적용된 필름의 두께 상한은 바람직하게는 30 ㎛이다. 따라서, 실리콘 산화물 졸 함유 조성물의 필름 두께는 1 내지 30 ㎛, 바람직하게는 1.5 내지 25 ㎛, 바람직하게는 2 내지 20 ㎛, 바람직하게는 2 내지 15 ㎛, 바람직하게는 2 내지 10 ㎛, 바람직하게는 3 내지 10 ㎛이다.Compositions comprising SiO x are applied to surfaces used in multitubular heat exchangers. Application of the composition is carried out by sol-gel treatment. The film of the composition thus obtained preferably has a thickness of 1 to 30 mu m. The thickness of the coated film is important for use in a multitubular heat exchanger. It is believed that film thicknesses less than 1 占 퐉 do not have sufficient wear resistance, as the surfaces of the multitubular heat exchangers in use can move slightly relative to each other. This slight movement wears the film, and over time the coating wears off. In addition, there is an upper limit on the thickness of the film because the application of the substance to the heat transfer surface affects the heat transfer and affects the performance of the multitubular heat exchanger. The upper limit of the thickness of the applied film is preferably 30 占 퐉. Therefore, the film thickness of the composition containing silicon oxide sol is preferably 1 to 30 占 퐉, preferably 1.5 to 25 占 퐉, preferably 2 to 20 占 퐉, preferably 2 to 15 占 퐉, preferably 2 to 10 占 퐉, Is 3 to 10 mu m.

표면용 모재는 여러 금속과 금속 합금 중에서 선택될 수 있다. 바람직하게는, 모재는 티타늄, 니켈, 구리, 이들 금속의 임의의 합금, 스테인레스강 및/또는 탄소강 중에서 선택된다. 그러나 티타늄, 이들 금속의 임의의 합금 또는 스테인레스강이 바람직하다.The surface base material may be selected from a variety of metals and metal alloys. Preferably, the base material is selected from titanium, nickel, copper, any alloy of these metals, stainless steel and / or carbon steel. However, titanium, any alloy of these metals or stainless steel is preferred.

본 발명의 다양한 실시형태를 설명하고 도시하긴 했지만 본 발명은 이에 한정되지 않으며 특허청구범위에서 규정되는 요지의 범위 내에 속하는 다른 방식으로 구현될 수도 있다는 것을 이상의 설명으로부터 알 수 있다.Although the various embodiments of the invention have been illustrated and described, it will be appreciated from the foregoing description that the invention is not so limited and may be implemented in other ways that are within the scope of the subject matter defined in the claims.

실시예Example

연안 설비의 장기 작동 시간을 알아보기 위해, 저표면 에너지의 유리 세라믹 코팅에 대한 시험을 실시하였다.To determine the long-term operating time of coastal facilities, tests were conducted on glass ceramic coatings with low surface energy.

2종의 저표면 에너지 유리 세라믹 코팅, 코트 1과 코트 2를 시험하여 그 결과를 아래에 제시하였다. 코트 1은 부틸 아세테이트 내의 실란 말단 폴리머이고, 코트 2는 용매 나프타/부틸아세테이트 내의 폴리실록산-우레탄 수지이다.Two low surface energy glass ceramic coatings, Coat 1 and Coat 2, were tested and the results are presented below. Coat 1 is a silane-terminated polymer in butyl acetate and Coat 2 is a polysiloxane-urethane resin in solvent naphtha / butyl acetate.

단계 AStep A

본 분석은 H2O 내 1.2%의 HNO3, H2O와 원유 내 1%의 NaOH를 대상으로, 기판 습윤성과 접착력, 접촉 각도, 코팅 두께 및 안정성과 관련한 코팅의 특성을 기록한다. 결과는 아래의 표 1에 요약하였다.The analysis is intended for the H 2 O in 1.2% HNO 3, H 2 O and NaOH in oil within 1%, and records the properties of the coated substrate with respect to wettability and adhesiveness, the contact angle, the coating thickness and stability. The results are summarized in Table 1 below.

코트 1Court 1 코트 2Court 2 기판 습윤성Substrate wettability 매우 우수Very good 매우 우수Very good 기판 접착력Substrate adhesion Al: 0/0
스테인레스강: 0/0
Ti: 0/0(이하 참조)
Buy: 0/0
Stainless steel: 0/0
Ti: 0/0 (see below)
Al: 0/0
스테인레스강: 0/0
Ti: 0/0(이하 참조)
Buy: 0/0
Stainless steel: 0/0
Ti: 0/0 (see below)
접촉 각도 측정치Contact angle measurement H2O: 102-103°H 2 O: 102-103 [deg.] H2O: 102-103°H 2 O: 102-103 [deg.] 코팅 두께Coating thickness 4-10 ㎛4-10 μm 2-4 ㎛2-4 μm 안정성stability H2O 내 1.2% HNO3: 75℃에서 1시간 30분
H2O 내 1% NaOH: 85℃에서 3시간
원유: 실온에서 6개월
1.2% HNO 3 in H 2 O: 1 h 30 min at 75 ° C
1% NaOH in H 2 O: 3 hours at 85 ° C
Crude oil: 6 months at room temperature
H2O 내 1.2% HNO3: 75℃에서 1시간 30분
H2O 내 1% NaOH: 85℃에서 2시간
원유: 실온에서 6개월
1.2% HNO 3 in H 2 O: 1 h 30 min at 75 ° C
1% NaOH in H 2 O: 85 ° C for 2 hours
Crude oil: 6 months at room temperature

두 코팅은 스테인레스강이나 티타늄 기판에 분무 코팅되었을 때 매우 우수한 습윤성을 나타냈다.Both coatings exhibited excellent wettability when spray coated on stainless steel or titanium substrates.

접착력은 DIN EN ISO 2409에 따른 크로스컷/테이프 시험에 의해 측정하였다. 0(매우 우수)에서 5(매우 불량)까지 평점을 매겼다. 0 또는 1은 허용 가능하고 2에서 5는 허용 불가능하다. 첫 번째 숫자는 크로스컷(1 mm 격자) 후의 평점을 가리키고 두 번째 숫자는 테이프를 도포하고 다시 벗겨낸 후에 평점을 나타낸다.The adhesive strength was measured by a crosscut / tape test according to DIN EN ISO 2409. Rated from 0 (very good) to 5 (very bad). 0 or 1 is acceptable and 2 to 5 are not. The first number indicates the score after the crosscut (1 mm grid) and the second number indicates the rating after the tape is applied and stripped again.

코트 1과 코트 2를 대상으로 최대 접착력을 획득하기 위해, 기판에는 전처리가 필요했다.In order to obtain the maximum adhesive force for Coat 1 and Coat 2, the substrate required pre-treatment.

스테인레스강 상의 코트 1의 최대 접착력을 획득하려면 기판은 전처리되어야 한다. 30분 동안 알칼리 세정 세제에 기판을 침지한다. 그 후, 기판을 물과 탈염수로 세척하고, 최적 접착력을 얻기 위해 코트 1의 도포 전에 30분 이내의 시간 동안 건조한다. 아세톤만으로 기판 세정을 수행할 경우 접착력이 저하된다는 것을 시험을 통해 알 수 있었다. 코트 2로 코팅되는 스테인레스강에도 전처리가 필요하다. 전처리제로서 알칼리 세제를 사용하든 아세톤을 사용하든, 이 코팅은 이에 영향을 받지 않는 접착력을 나타냈다. 전처리 단계가 생략되거나 정확히 수행되지 않으면 코팅의 접착력에 영향을 미치게 된다.The substrate must be pretreated to obtain maximum adhesion of coat 1 on stainless steel. Immerse the substrate in an alkaline cleaning detergent for 30 minutes. The substrate is then washed with water and demineralized water and dried for a period of time not exceeding 30 minutes prior to application of the coat 1 to obtain an optimum adhesion. Tests showed that when the substrate was cleaned with acetone only, the adhesion decreased. Pretreatment is also required for stainless steel coated with Coat 2. Whether using an alkaline detergent as a pretreatment agent or acetone, the coating showed an unaffected adhesive force. If the preprocessing step is omitted or not performed correctly, it will affect the adhesion of the coating.

두 코팅은 산성 조건 하에서 우수한 안정성을 나타냈다. 코팅은 75℃에서는 1시간 30분 동안, 실온에서는 24시간이 넘게 안정적이었다.Both coatings exhibited excellent stability under acidic conditions. The coating was stable for one and a half hours at 75 ° C and more than 24 hours at room temperature.

알칼리성 조건 하에서 코트 1은 코트 2보다 양호한 결과를 나타냈다. 코트 1은 85℃에서 3시간 동안 알칼리 조건을 견딜 수 있었고, 코트 2는 85℃에서 2시간 동안 견딜 수 있었다. 두 코팅은 실온에서 6개월 동안 원유에 침지된 후에 분해나 소유성 저하를 나타내지 않았다.Under alkaline conditions, coat 1 showed better results than coat 2. Coat 1 was able to withstand alkali conditions for 3 hours at 85 ° C and Coat 2 was able to withstand 2 hours at 85 ° C. The two coatings did not show degradation or degradation of properties after being immersed in crude oil for six months at room temperature.

단계 BStep B

다관형Multi-tubular 열 교환기 표면의 코팅 Coating of Heat Exchanger Surface

코트 1과 코트 2를 튜브 다발에 적용하였다. 모든 튜브를 대상으로 하기 단계로 구성되는 전처리를 수행하였다.Coat 1 and coat 2 were applied to a tube bundle. All tubes were pretreated with the following steps:

1. 액체 질소(-196℃) 내에 침지1. Immersion in liquid nitrogen (-196 DEG C)

2. 오염을 제거하기 위해 산 및 알칼리 용액으로 처리2. Treatment with acid and alkaline solution to remove contamination

3. 튜브를 물로 고압 세척3. Wash tubing with water at high pressure

4. 압력 시험을 위해 튜브 다발을 조립4. Assembling tube bundles for pressure testing

5. 튜브 다발의 해체. 적용 전 건조를 위해 튜브 방치.5. Disassembly of tube bundle. Allow tube to dry before application.

본 전처리는 코트 1과 코트 2를 튜브에 적용하기 전날에 완료되었다. 따라서, 이 절차는 단계 A에 개설한 권장 방식을 따르지 않는다. 튜브를 실온에서 건조되도록 방치했기 때문에 몇몇 튜브는 여전히 젖은 상태였다. 분무 코팅에 의해 15개의 튜브를 코트 1로 처리하였고, 나머지 15개의 튜브를 코트 2로 처리하였다. 열 교환기의 튜브를 양측에서 코팅하였다. 최종 필름 두께는 2 내지 4 ㎛이었고, 코팅은 튜브의 양측에 적용되었다. 현장의 오븐에서 1시간 30분 동안 각각 200℃ 또는 160℃의 고온에서 경화/건조를 수행하였다. 완료 후, 코팅된 열 교환기의 무게를 재고 코팅의 두께를 측정하였다. 몇몇 튜브는 약간의 코팅 불비와 작은 결함을 가진다는 것을 관찰할 수 있었다.This pretreatment was completed the day before applying Coat 1 and Coat 2 to the tube. Therefore, this procedure does not follow the recommended method outlined in step A. Some tubes were still wet because the tubes were allowed to dry at room temperature. Fifteen tubes were treated with coat 1 by spray coating and the remaining 15 tubes were treated with coat 2. The tubes of the heat exchanger were coated on both sides. The final film thickness was 2 to 4 탆, and the coating was applied on both sides of the tube. Curing / drying was carried out at a high temperature of 200 ° C or 160 ° C for 1 hour 30 minutes in the field oven, respectively. After completion, the coated heat exchanger was weighed and the thickness of the coating was measured. Some tubes were observed to have some coating defects and small defects.

이어서, 열 교환기의 튜브를 나머지 미처리 튜브와 함께 조립하였다. 코팅된 튜브를 조립체의 앞 부분, 중간 부분 및 끝 부분에 배치하였다. 7개월을 초과하는 작동 기간 후에 코팅된 튜브에 대한 평가를 수행하였다.The tubes of the heat exchanger were then assembled with the remaining untreated tubes. The coated tubes were placed at the front, middle and end of the assembly. Evaluation of coated tubes was performed after an operating period exceeding 7 months.

단계 CStep C

XPSXPS 분석에 의한 코팅의 함량 측정 Determination of coating content by analysis

ESCA(화학 분석용 전자 분광법)라고도 공지된 XPS(엑스선 광전자 분광법)를 사용하여 세 개의 다른 실리콘 산화물 코팅 Ti 기판을 사용 전후로 나누어 분석하였다. XPS법은 표면의 최외측 2 내지 10 nm에 대한 정량적 화학 정보(원자%로 표시되는 화학적 조성)를 제공한다.Three different silicon oxide coated Ti substrates were analyzed before and after using XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), also known as ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis). The XPS method provides quantitative chemical information (chemical composition expressed in atomic%) for the outermost 2 to 10 nm of the surface.

잘 정의된(well defined) 엑스선 에너지를 고진공 상태에 놓인 샘플에 조사하여 광전자를 방출시켰다. 최외측 표면층에서 나오는 광전자만이 검출기에 도달하였다. 이들 광전자의 운동 에너지를 분석함으로써 그의 결합 에너지를 산출할 수 있고, 따라서 이들 광전자가 어느 원소와 전자 껍질에서 유래한 것인지를 파악할 수 있다.A well defined x-ray energy was irradiated to a sample placed in a high vacuum state to release the photoelectrons. Only the photoelectrons from the outermost surface layer reached the detector. By analyzing the kinetic energy of these photoelectrons, it is possible to calculate the binding energy thereof, so that it can be grasped which element and the electron shell are derived from these photoelectrons.

XPS는 원소 조성과 원소의 상이한 화학적 상태(상이한 작용기, 화학 결합, 산화 상태)에 대한 정량적 데이터를 제공한다. 수소와 헬륨을 제외한 모든 원소가 검출되며, 이로써 구한 표면 화학 조성은 원자%로 표시된다.XPS provides quantitative data on the elemental composition and the different chemical states of elements (different functional groups, chemical bonds, oxidation states). All elements except hydrogen and helium are detected, and the surface chemical composition thus obtained is expressed in atomic%.

크라토스 엑시스 울트라DLD(Kratos AXIS UltraDLD) 광전자 분광기를 사용하여 XPS 스펙트럼을 기록하였다. 단색 AI 엑스선원을 사용하여 샘플을 분석하였다. 분석 면적은 1 ㎟ 미만이었다.Use keuratoseu Axis Ultra DLD (Kratos AXIS Ultra DLD) photoelectron spectroscopy XPS spectrum was recorded. Samples were analyzed using a monochromatic AI x-ray source. The analytical area was less than 1 mm2.

분석 시, 넓은 스펙트럼은 표면층에 존재하는 원소를 검출하기 위해 작성하였다. 각각의 원소에 대해 작성된 세부 스펙트럼을 정량화하여 상대 표면 조성을 구하였다.At the time of analysis, a broad spectrum was created to detect elements present in the surface layer. The relative spectra of each element were quantified to determine the relative surface composition.

다음의 세 샘플을 XPS 분석하였다.The following three samples were analyzed by XPS.

1. Ti-판 상의 실리콘 산화물(신규)-양측 코팅1. Silicon oxide on Ti-plate (new) - Both sides coating

2. Ti-판 상의 실리콘 산화물(기존)-일측 코팅2. Silicon oxide on Ti-plate (conventional) - One side coating

3. DIN 1.4401 스테인레스강판 상의 실리콘 산화물-양측 코팅3. Silicon oxide on DIN 1.4401 stainless steel sheet - Both sides coating

두 위치를 분석한 샘플 1을 제외하고는 샘플당 한 위치에서 분석을 수행하였다. 상대 표면 조성을 원자%와 원자비 O/Si로 보여주는 표 2에 결과를 요약하였다.Analysis was performed at one location per sample, with the exception of Sample 1, which analyzed both locations. The results are summarized in Table 2, which shows the relative surface composition as atomic% and atomic ratio O / Si.

샘플Sample O/O / SiSi CC OO SiSi NN 1 신규(1 New ptpt 1) One) 2.252.25 61.161.1 23.523.5 10.510.5 4.24.2 2 신규(2 New ptpt 2) 2) 2.302.30 61.061.0 23.923.9 10.410.4 4.14.1 2 중고2 Used 2.292.29 68.068.0 19.519.5 8.68.6 3.13.1 33 1.461.46 41.941.9 34.334.3 23.423.4 (0.2)* (0.2) *

* 세부 스펙트럼의 약한 피크, 소음 수준에 가까운 신호* A weak peak in the detail spectrum, a signal close to the noise level

표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 최외측 표면에서는 주로 C, O 및 Si, 즉 41.9 내지 68.0 원자%의 C, 19.5 내지 34.3 원자%의 O 및 8.6 내지 23.4 원자%의 Si가 검출되었다.As can be seen from Table 2, mainly C, O and Si, i.e., 41.9 to 68.0 atomic% C, 19.5 to 34.3 atomic% O, and 8.6 to 23.4 atomic% Si were detected on the outermost surface.

원자비 O/Si에서는 산소의 총량을 사용한다. 이는 탄소를 갖는 작용기의 산소도 포함된다는 것을 의미한다. 그렇지 않다면, 실리카의 경우에, 이론상 벌크 순수 실리카(SiO2 )에 대해 2.0의 O/Si비가 예상된다.The atomic ratio O / Si uses the total amount of oxygen. This means that the oxygen of the functional group containing carbon is also included. Otherwise, in the case of silica, in theory an O / Si ratio of 2.0 for bulk silica (SiO 2 ) is expected.

작동 후 튜브 검사Inspect tubes after operation

용어 "오염물"은 작동 중에 튜브 상에 형성되는 퇴적물을 가리키기 위해 사용된다. 오염물은 원유에 의해 형성되는 잔류물과 퇴적물로, 밀랍성 유기 부분과 광물/무기 부분으로 구성된다.The term "contaminant" is used to refer to a deposit formed on a tube during operation. Contaminants are residues and sediments formed by crude oil, consisting of waxy organic and mineral / inorganic parts.

코트 1로 표기된 코팅을 구비한 튜브는 원유에 대면하는 튜브 측에 최소량의 오염물로 덮였다는 것이 육안 검사를 통해 드러났다. 또한, 코트 2로 표기된 다른 코팅 시스템은 코트 1에는 미치지 못하지만 맨(bare) 티타늄 표면에 비해 원유에 대면하는 튜브 측의 오염량이 저감되었다.Visual inspection revealed that the tube with the coat marked Coat 1 was covered with a minimum amount of contaminants on the tube side facing the crude oil. In addition, other coating systems, denoted as coat 2, did not reach coat 1, but the contamination on the tube side facing the crude oil was reduced compared to the bare titanium surface.

오염된 개개의 튜브에 대해 기록한 중량에서 깨끗한 튜브의 평균 중량을 차감함으로써, 표면 유형별 평균 오염량을 산출하였다(표 3). 코팅의 중량은 보정하지 않았고, 따라서 실제의 오염 저감률은 약간 더 높다. 코팅이 순수 SiO2(밀도 2.6 g/cm3)라고 가정한다면, 튜브당 코팅의 양은 약 20g이다.The average amount of contamination by surface type was calculated by subtracting the average weight of the clean tube from the weight recorded for each contaminated tube (Table 3). The weight of the coating was not calibrated, so the actual contamination reduction rate is slightly higher. Assuming that the coating is pure SiO 2 (density 2.6 g / cm 3 ), the amount of coating per tube is about 20 g.

표면surface 평균 오염량Average pollution amount ** (g)(g) STDEVSTDEV 오염 저감률(%)Contamination reduction rate (%) 티타늄titanium 585585 125125 -- 코트 1Court 1 203203 4848 6565 코트 2Court 2 427427 144144 2727

양 코팅 시스템의 경우, 튜브의 오염물은 맨 티타늄 표면에 들러붙은 오염물에 비해 보다 용이하게 제거되었다(표 4 참조). 휴지를 사용한 튜브의 수동 소제와 고압 물 세척에 의해 세정 요건의 차이를 시험하였다. 단지 휴지를 사용한 튜브 소제는 오염물이 미코팅 튜브와 달리 코팅된 튜브로부터 매우 용이하게 제거된다는 것을 보여주었다. 물 분사를 사용함으로써, 한두 조각을 제외하고는 모든 오염물을 코트 1이 코팅된 표면으로부터 제거할 수 있었다. 코트 2가 코팅된 표면 상에는 물 분사 세정 후에 약간 더 많은 오염물이 존재했다. 이 오염물은 약간 연소된 오일의 외관을 가진 것이었다.In both coating systems, the contaminants in the tube were more easily removed than the contaminants attached to the titanium surface (see Table 4). The difference in cleaning requirements was tested by manually cleaning the tubes with tissue paper and washing with high pressure water. Tube cleaners using only dirt have shown that contaminants are very easily removed from coated tubes unlike uncoated tubes. By using water spray, all the contaminants except one or two pieces could be removed from the surface coated with coat 1. There were slightly more contaminants on the Coat 2 coated surface after the water spray cleaning. This contaminant had a slightly burned oil appearance.

접촉 지점에서 약간의 코팅 손실이 관찰되긴 했지만, 원유와 접촉했던 코팅된 표면은 전반적으로 양호한 상태였다.Although some coating loss was observed at the point of contact, the coated surface that was in contact with the crude oil was generally in good condition.

해수에 대면하는 측에서는 양 코팅 모두 열화되었고 아주 쉽게 박리될 수 있었다.On both sides facing the seawater, both coatings deteriorated and could be removed very easily.

코트 1Court 1 코트 2Court 2 미코팅Uncoated 외관Exterior 비교적 매우 적은 오염Relatively little contamination 오염 저감Pollution abatement 심각하고 광범위한 오염 Serious and extensive contamination 휴지를 사용한 소제Purging using tissue paper 오염물 제거가 매우 용이함Very easy to remove contaminants 오염물 제거가 매우 용이함Very easy to remove contaminants 오염물이 제거되지 않음Contamination not removed 고압 물 세척High pressure water wash 튜브가 새것처럼 보임Tube looks new 대부분의 오염물이 제거됨Most contaminants removed 오염물 수동 제거 시도 후에도 여전히 상당한 층이 잔존함A significant layer still remains after attempts to remove the contaminants manually

개스킷을 제거하기 위한 액체 질소 내 침지에 대한 코팅의 내성을 시험하였다. 하나의 코트 1과 하나의 코트 2 튜브를 -196℃의 액체 질소 내에서 처리하여 고무 개스킷을 제거하였다. 코팅은 과도한 온도 변화를 겪은 것처럼 보이지는 않았다. 이어서, 튜브를 고압수로 세척하여 거의 모든 오염물을 제거하였다. 두 코팅 시스템 모두에서 코팅 한계(delimitation) 또는 코팅 실패가 관찰되지 않았다.The resistance of the coating to immersion in liquid nitrogen to remove the gasket was tested. One coat 1 and one coat 2 tube were treated in liquid nitrogen at -196 DEG C to remove the rubber gasket. The coating did not appear to have undergone excessive temperature changes. The tube was then rinsed with high-pressure water to remove almost all contaminants. No delimitation or coating failure was observed in both coating systems.

Claims (4)

제1 단부(4)에 유입구 단부캡(3)이 부착된 쉘(2)을 포함하고, 유출구 단부캡(5)이 쉘(2)의 제2 단부(6)에 부착되고, 튜브 다발(7)이 쉘(2) 내부에 내장되고, 상기 튜브 다발(7)은 튜브 다발의 제1 단부(9)에서 제2 단부(10)까지 쉘(2)의 내부를 가로지르는 복수의 평행 이격 튜브(8)를 포함하며, 복수의 배플(11)이 쉘(2) 내부에 배열되어 튜브 다발(7)의 평행 이격 튜브(8)를 지지하는 다관형 열 교환기(shell and tube heat exchanger)(1)이며,
상기 다관형 열 교환기에는 원자비 O/Si가 1보다 크고 탄소 함량이 10 원자% 이상이고 코팅층 두께가 약 1 내지 약 30 ㎛인 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하는 코팅이 제공되며, 코팅은 졸-겔 처리에 의해 제조되고 다관형 열 교환기 표면의 적어도 일부에 적용되는 것을 특징으로 하는 다관형 열 교환기.
And a second end portion 6 of the shell 2 is attached to the first end portion 4 of the tube bundle 7 so that the end end cap 5 is attached to the second end portion 6 of the shell 2, Is built into the shell 2 and the tube bundle 7 comprises a plurality of parallel spaced tubes (not shown) transversing the interior of the shell 2 from the first end 9 to the second end 10 of the tube bundle A shell and tube heat exchanger (1) comprising a plurality of baffles (11) arranged within a shell (2) to support parallel spaced tubes (8) of tube bundles (7) Lt;
Wherein said multitubular heat exchanger is provided with a coating comprising silicon oxide (SiO x ) having an atomic ratio O / Si of greater than 1, a carbon content of at least 10 atomic% and a coating thickness of from about 1 to about 30 microns, - < / RTI > gel process and applied to at least a portion of the surface of the multistubular heat exchanger.
제1항에 있어서, 표면 상의 상기 코팅의 층 두께는 1.5 내지 25 ㎛, 바람직하게는 2 내지 20 ㎛, 보다 바람직하게는 2 내지 15 ㎛, 더욱 바람직하게는 2 내지 10 ㎛, 및 가장 바람직하게는 3 내지 10 ㎛인 다관형 열 교환기.The method of claim 1, wherein the layer thickness of the coating on the surface is in the range of 1.5 to 25 占 퐉, preferably 2 to 20 占 퐉, more preferably 2 to 15 占 퐉, more preferably 2 to 10 占 퐉, 3 to 10 [micro] m. 제1항 또는 제2항에 있어서, 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하는 코팅은 원자비 O/Si가 O/Si≥1.5-3, 바람직하게는 O/Si≥2-2.5인 다관형 열 교환기.The coating of claim 1 or 2, wherein the coating comprising silicon oxide (SiO x ) has an atomic ratio O / Si of O / Si ≥1.5-3, preferably O / Si ≥2-2.5. . 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 탄소 함량≥20-60 원자%, 바람직하게는 탄소 함량≥30-40 원자%의 조성을 갖는 다관형 열 교환기.The multitubular heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, having a composition of carbon content ≥ 20-60 atomic%, preferably carbon content ≥ 30-40 atomic%.
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