DE102016209843A1 - Beschichtung zur Auskleidung von Behältern und/oder Anlagenbauteilen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beschichtung, insbesondere zur Auskleidung von Behältern und/oder Anlagenbauteilen zur Aufnahme von aggressiven Gasen und/oder Flüssigkeiten mit einer TPV-Schicht 2 und einer Gummi(Kautschuk-)bahn, wobei das sich ergebende Hybridsystem eine Temperaturbeständigkeit von > 150°C aufweist und gegen Säuren beständig ist und/oder gegen Säuren und Temperaturen von > 150°C beständig ist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Behälter und/oder ein Anlagenbauteil mit der vorgenannten Beschichtung und ein Verfahren zur Auskleidung von diesen Behältern.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beschichtung, insbesondere zur Auskleidung von Behältern von Anlagen zur Aufnahme von aggressiven Gasen und/oder Flüssigkeiten, einen Behälter mit dieser Beschichtung und ein Verfahren zur Auskleidung von Behältern mit dieser Beschichtung, wobei die erfindungsgemäße Beschichtung in der Lage ist extremen Bedingungen, die beispielsweise in chemischen Anlagen auftreten, zu widerstehen.
  • Um Anlagen gegen aggressive Gasgemische bei hohen Temperaturen zu schützen, werden die betroffenen Bauteile beispielsweise mit synthetischen Polymergemischen oder Gummibahnen beschichtet. Die Forderung nach einem sicheren Haftverbund in Kombination mit Vakuumbeständigkeit und die begrenzte Temperaturbeständigkeit der am Markt verfügbaren, chemikalienbeständigen Systeme begrenzen diese Art des Korrosionsschutzes auf Anwendungen im Temperaturbereich bis ca. 120°C.
  • Beispielsweise für Rauchgas-Entschwefelungsanlagen (FGD) und anderen chemischen Anlagen treten jedoch in bestimmten Zonen jeweils sehr extreme Bedingungen auf. Hierbei können Temperaturen von über 150°C auftreten. Weiterhin handelt es sich teilweise um sehr aggressive Gasgemische (beispielweise H2SO4, HCl, ...). Die auf dem Markt existierenden Beschichtungssysteme sind für diese Bereiche (beispielsweise bei FGD-Anlagen) nicht ausreichend beständig, so dass es immer wieder zu größeren Schäden und hohen Reparaturkosten kommen kann.
  • Die unter diesen Prozessbedingungen einsetzbaren TPV-Materialien können aufgrund ihrer Eigenschaften nach Stand der Technik nicht auf die zu schützenden Oberflächen mittels vollflächiger Verklebung etc. auf einer Baustelle aufgebracht werden, so das zu Befestigung aufwendige Unterkonstruktionen/Befestigungssysteme notwendig sind.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Beschichtung, einen Behälter und/oder ein Anlagenbauteil mit dieser Beschichtung und ein Verfahren zum Auskleiden von Behältern mit einer Beschichtung zu schaffen, die den vorgenannten Temperaturbereichen und/oder den vorgenannten aggressiven Medien widerstehen können.
  • Die Erfindung wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die abhängigen Patentansprüche betreffen vorteilhafte Weiterentwicklungen und Ausführungsformen der Erfindung.
  • Erfindungsgemäß kann eine Beschichtung, insbesondere zur Auskleidung von Behältern von Anlagen zur Aufnahme von aggressiven Gasen und/oder Flüssigkeiten ein TPV (thermoplastisches Vulkanisat, insbesondere fluorierte Polymere) und eine Gummi(Kautschuk-)bahn aufweisen.
  • Durch den Einsatz der TPV-Schicht (bzw. einer TPV-Folie) kann eine hohe Temperaturbeständigkeit und eine hohe Säurebeständigkeit erzielt werden. Weiterhin kann ebenfalls eine hohe Beständigkeit bei dem Einsatz von aggressiven Säuren und von gleichzeitig hohen Temperaturen von > 150°C erreicht werden.
  • Zwischen der TPV-Schicht und der Gummi(Kautschuk-)bahn kann weiterhin ein Verbindungsmaterial vorgesehen sein, um eine sichere Verbindung der beiden Materialien zu ermöglichen. Hierbei kann die TPV-Schicht und die Gummi(Kautschuk-)bahn beispielsweise ganzflächig miteinander verbunden werden.
  • Darüber hinaus kann die Gummi(Kautschuk-)bahn mit einem Befestigungsmaterial an einem Anlagenmaterial befestigt werden. Das Anlagenmaterial ist hierbei beispielsweise eine Behälterwand einer Anlage.
  • Durch das neuartige Hybridsystem (Mehrschichtsystem), das aus einzeln aufeinander abgestimmten Komponenten besteht, können in sehr vorteilhafter Weise Beschichtungen bzw. Auskleidungen realisiert werden, die bei Temperaturen über 150°C bei gleichzeitig aggressiven Gasgemischen eingesetzt werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus der Beschichtung;
  • 2 eine Stoßnaht mit Abdeckband;
  • 3 eine überlappende TPV-Schicht;
  • 4 eine weitere Verbindungsvariante, und
  • 5A, B weitere Verbindungsvarianten.
  • In der 1 ist eine Beschichtung 1 schematisch dargestellt, welche an einem Anlagenmaterial 6 angebracht ist. Hierbei ist eine TPV-Schicht 2 über ein Verbindungsmaterial 4 mit einer Gummi(Kautschuk-)bahn 3 verbunden. Die Gummi(Kautschuk-)bahn 3 ist über ein Befestigungsmaterial 5 mit einem Anlagenmaterial 6 verbunden. Die dargestellten Pfeile symbolisieren den Einfluss von hoher Temperatur und aggressiven Gasen/Flüssigkeiten.
  • Die Gummi(Kautschuk-)bahn 3 kann aus einer hochtemperaturbeständigen Mischung aus Kautschuk (beispielsweise IIR-Butylkautschuk, BIIR-Brombutylkautsuchuk, CIIR-Chlorobutylkautschuk, CR-Chloropren, NR-Naturkautschuk, EPDM-Ethylen-Propylen-Dien-Polymer), Füllstoffen (beispielsweise Ruß, Kieselsäure, Kreide), Verarbeitungshilfsmitteln, Stabilisierungschemikalien und/oder Vernetzungschemikalien bestehen. Die Gummibahn bzw. Gummi(Kautschuk-)bahn 3 kann permeationsstabil und resistent gegen aggressive Chemikalien (genauer resistent gegen Säuren, speziell gegen Säuren, die in FGD-Anlagen auftreten) sein. Die Gummibahn 3 kann weiterhin als unvulkanisiertes, teilvulkanisiertes (getempert) und/oder vulkanisiertes Material eingesetzt werden.
  • Die TPV-Schicht (bzw. TPV-Folie) 2 ist gegen hohe Temperaturen, Säuren und gegen Säuren und hohe Temperaturen (> 150°C) beständig. Bei der Auswahl des geeigneten Polymers (z. B. Fluorpolymers) für die vorgesehene Korrosionsschutzanwendung ist die Barriere-Wirkung gegenüber korrosiven Chemikalien von großer Bedeutung. Dazu kommen Auslegungskriterien und die Bedingungen der Anwendung, zum Beispiel Schichtdicke der Polymerauskleidung oder Einsatztemperatur.
  • Für eine Optimierung der eventuell späteren Verbindung mit der Gummibahn 3 kann die TPV-Schicht 2 auch mit einem temperatur- und chemikalienbeständigen Geweberücken versehen sein. Eingearbeitete Geweberücken können eine bessere Verbindung und Haftung zwischen der TPV-Schicht 2 und der Gummibahn 3 ermöglichen.
  • Zwischen der Gummibahn 3 und der TPV-Schicht 2 kann ein Verbindungsmaterial 4 vorgesehen sein, welches die TPV-Schicht 2 und die Gummibahn 3 beispielsweise insbesondere ganzflächig miteinander verbinden kann. Hierbei können beispielsweise Ätzchemikalien und/oder andere chemisch/mechanische Vorbehandlungssysteme als auch Verklebesysteme zum Einsatz gebracht werden.
  • Das Befestigungsmaterial 5 kann ebenso gegenüber Temperaturen > 150°C beständig sein. Das Befestigungsmaterial 5 kann die Gummibahn 3 mit der TPV-Schicht an dem Anlagenmaterial 6, beispielsweise einer Behälterwand von einer Anlage, beispielsweise vollflächig befestigen. Hierbei können beispielsweise temperaturbeständige Klebstoffe auf Kautschuk-, Epoxidharz-, Polyurethanbasis und/oder Klebebänder eingesetzt werden.
  • Es ist jedoch auch möglich, die Befestigung durch eine Verschraubung oder über eine magnetische Befestigung auszuführen.
  • Grundsätzlich kann das Befestigungsmaterial 5 als Adhäsionssystem ausgeführt werden, welches, wie vorstehend schon erläutert, auf mechanische Weise oder mittels Klebstoffen eine sichere Befestigung an beispielsweise einer Behälterwand einer Anlage sicherstellt.
  • Der Einsatz von geeigneten TPV-Schichten 2 mittels geeigneter Fluorpolymere erweist sich grundsätzlich als ein Problem, da diese Fluorpolymere einen bis zu 10-fach höheren Temperaturausdehnungskoeffizienten im Vergleich zu Stahl aufweisen. Daher würden bei einer reinen Fluorpolymer-Verwendung auf Stahl (beispielsweise auf dem Anlagenmaterial 6) bei Temperaturwechseln Scherspannungen zwischen den Schichten des Werkstoffverbundes auftreten, die zu Rissen und Ablösungen der Korrosionsschutzschicht führen könnten. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Hybridsystems aus der TPV-Schicht 2 und der Gummi(Kautschuk-)bahn 3 kann die erforderliche Elastizität erzielt werden, da eine elastische Verbindungsschicht durch die resistente Gummibahn 3 realisiert werden kann.
  • Weiterhin ist die chemische Beständigkeit und die Temperaturbeständigkeit der TPV-Schicht 2 höher verglichen zu einer reinen Gummischicht. Darüber hinaus ist festzustellen, dass die Diffusionsdichtigkeit der TPV-Schicht 2 nicht an die der Gummibahn 3 heranreicht. Die Gummibahn 3 dient daher als Barriere gegen die aggressiven Chemikalien.
  • Zusammenfassend wird durch das erfindungsgemäße Hybridsystem aus TPV-Schicht 2 und Gummibahn 3 eine hochgradig optimierte Beschichtung erzielt, die die Vorteile der eingesetzten Materialien kombiniert, um zu den geforderten Eigenschaften zu gelangen.
  • Ein erfindungsgemäßes Beispiel eines Verfahrens zur Auskleidung von Behältern mittels dem erfindungsgemäßen Hybridsystem aus TPV-Schicht 2 und Gummibahn 3 an einem Anlagenmaterial 6, beispielsweise einer Anlagenwand eines Behälters einer Anlage zur Bildung einer geschlossenen Oberfläche, kann wie folgt realisiert werden.
  • Zunächst kann die TPV-Schicht 2 beispielsweise direkt in der Produktion auf die Gummibahn 3 aufgebracht werden. Dazu kann die TPV-Schicht 2 bzw. die Oberfläche der TPV-Schicht 2 chemisch modifiziert werden (beispielsweise angeraut, mit Säure angeätzt, usw.), um anschließend in einer Presse oder in einem anderen geeigneten Aggregat bei der Vulkanisationstemperatur des Gummis (Kautschuks) beispielsweise ganzflächig verbunden zu werden. Die so hergestellte Verbundfolie kann später auf der Baustelle im Klebeverfahren auf das Anlagenmaterial 6 aufgebracht werden. Alternativ ist es auch möglich die angeätzte, mit einem Geweberücken versehene oder andersartig vorbereitete TPV-Schicht 2 beispielsweise auf der Baustelle mit einem geeigneten Verbindungssystem (Klebstoff, zum Beispiel auf Gummi-, Epoxidharz-, Acrylat-, Metacrylat-, Polyurethanbasis) unter Anwendung von Druck auf die Gummibahn 3 beispielsweise ganzflächig aufzubringen.
  • Bei den vorgenannten Verfahrensabläufen kann es für die Weiterverarbeitung positiv sein, die TPV-Schicht 2 etwas breiter als die darunter liegende Gummibahn 3 auszuführen.
  • Das aus der TPV-Schicht 2 und der Gummibahn 3 bestehende Hybridsystem kann mit Hilfe eines beständigen Adhäsionssystems auf der Oberfläche des Anlagenmaterials 6, die beispielsweise aus Stahl, Beton, ..., besteht, verklebt werden.
  • Es ist jedoch auch möglich, zunächst die Gummibahn 3 an dem Anlagenmaterial 6 zu befestigen, beispielsweise durch Verkleben oder durch eine mechanische Befestigung. An der befestigten Gummibahn 3 kann dann die oberflächenbehandelte TPV-Schicht 2 verklebt werden.
  • Wie in der 2 gezeigt ist, können Hybridbahnen 1a, 1b auf Stoß gelegt werden, wobei die entsprechende Stoßnaht 7 zwischen den Hybridbahnen 1a, 1b verschlossen werden kann. Über die Stoßnaht 7 kann ein TPV-Band 8 mittels Schweißnähten 9 geschweißt werden, welches aus einem gleichen oder ähnlichen Material wie die TPV-Schicht 2 bestehen kann. Als Schweißdraht kann ebenfalls ein TPV verwendet werden.
  • Wie in der 3 dargestellt ist, kann es weiterhin möglich sein, die TPV-Schicht 2 breiter als die Gummibahn 3 auszuführen. Dadurch können die TPV-Schichten 2a, 2b überlappend verlegt werden, wobei die überlappenden Bereiche dann übereinander geschlagen werden und direkt verschweißt werden können. Die entsprechende Schweißnaht 9 kann wie dargestellt vorgesehen werden.
  • In der 4 ist ein weiteres Beispiel dargestellt, bei dem die Gummibahnen 3a, 3b zueinander eine glatte Oberfläche aufweisen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Bahnen mit gegenüberliegendem Schrägschnitt (Phase 11) aneinandergelegt werden, wobei danach die TPV-Schicht 2 aufgebracht werden kann, so dass die Naht der TPV-Schicht 2 nicht über der Naht der Gummibahnen 3a, 3b zu liegen kommt. Dadurch kann eine höhere Diffusionsdichte erreicht werden. Eine TPV-Naht kann durch Bildung eines V-Stoßes 10 ausgeführt werden, welcher durch eine Schweißnaht 9 verschlossen werden kann.
  • 5 zeigt eine weitere mögliche Verbindungsart. In der 5A wird die überstehende Zone der TPV-Schicht 2a auf die TPV-Schicht 2b gelegt und damit verbunden. Die TPV-Schicht 2b ist einseitig überstehend zur Gummibahn 3b ausgebildet. In der 5B werden die überstehenden Zonen der TPV-Schichten 2a, 2b jeweils zusammengefügt.
  • Zusammengefasst kann die erfindungsgemäße Beschichtung, der erfindungsgemäße Behälter mit Beschichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zur Auskleidung von Behältern ein sehr vorteilhaftes Hybridsystem realisieren, welches die Vorteile der einzelnen Elemente kombiniert, um dadurch die voranstehend geschilderten positiven Eigenschaften zu erzielen. Insbesondere kann durch den Einsatz der TPV-Schicht 2 eine sehr hohe chemische und Temperatur-Beständigkeit erzielt werden. Darüber hinaus kann durch den Einsatz der Gummibahn 3 eine elastische und dadurch beständige Verbindungsschicht erzielt werden, wodurch die Befestigung der beiden zusammengefügten Folien (der TPV-Schicht 2 und der Gummibahn 3 auf dem Anlagenmaterial 6 auf eine dauerhafte und sichere Weise gewährleistet ist, bei einer gleichzeitigen Sicherstellung einer ausreichenden Diffusionsdichtheit als Barriere gegen die aggressiven Chemikalien.

Claims (11)

  1. Beschichtung, insbesondere zur Auskleidung von Behältern und/oder Anlagenbauteilen von Anlagen zur Aufnahme von aggressiven Gasen und/oder Flüssigkeiten, mit einer TPV-Schicht (2) und einer Gummi (Kautschuk-)bahn (3).
  2. Beschichtung nach Anspruch 1, wobei die Gummi (Kautschuk-)bahn (3) unvulkanisiert, teilvulkanisiert und/oder vulkanisiert ist.
  3. Beschichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die TPV-Schicht (2) eine Folie ist, oberflächenmodifiziert sein kann, eine Temperaturbeständigkeit von > 150°C aufweist, gegen Säuren beständig ist und/oder gegen Säuren und Temperaturen > 150°C beständig ist.
  4. Beschichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zwischen der TPV-Schicht (2) und der Gummi(Kautschuk-)bahn (3) ein Verbindungsmaterial (4) vorgesehen ist.
  5. Beschichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die TPV-Schicht (2) einen Geweberücken an der mit der Gummi(Kautschuk-)bahn (3) in Kontakt tretenden Seite aufweist.
  6. Beschichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei an der Gummi(Kautschuk-)bahn (3) ein Befestigungsmaterial (5) gegenüberliegend zum Verbindungsmaterial (4) vorgesehen ist, das dazu geeignet ist, eine dauerhafte Verbindung zu einem Anlagenmaterial (6), insbesondere einer Behälterwand und/oder einer Anlagenbaugruppe einer Anlage, herzustellen.
  7. Behälter, insbesondere zur Aufnahme von aggressiven Gasen und/oder Flüssigkeiten mit einer Beschichtung (1), die eine TPV-Schicht (2) und eine Gummi (Kautschuk-)bahn (3) enthält.
  8. Behälter nach Anspruch 7, wobei die Beschichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.
  9. Verfahren zur Auskleidung von Behältern und/oder Anlagenbauteilen, insbesondere von Behältern und/oder Anlagenbauteilen von chemischen Anlagen zur Aufnahme von aggressiven Gasen und/oder Flüssigkeiten, mit den Schritten – Verbinden einer TPV-Schicht (2) mit einer Gummi (Kautschuk-)bahn (3) und – Anbringen der Gummi(Kautschuk-)bahn (3) an einem Anlagenmaterial (6), insbesondere einer Behälterwand und/oder Wänden von Anlagenbauteilen einer Anlage
  10. Anlagenbauteil, insbesondere zur Aufnahme von aggressiven Gasen und/oder Flüssigkeiten mit einer Beschichtung (1), die eine TPV-Schicht (2) und eine Gummi (Kautschuk-)bahn (3) enthält.
  11. Anlagenbauteil nach Anspruch 10, wobei die Beschichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.
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