鍍覆化工廠用的裝置和裝置部件的方法

2023-06-09 06:13:36

專利名稱：鍍覆化工廠用的裝置和裝置部件的方法
技術領域：
本發明涉及一種對化工廠構建裝置和裝置部件的表面，包括諸如裝置、容器和反應器的壁、卸料機構、配件、泵、過濾機、壓縮機、離心機、反應塔、換熱器、烘乾機、粉碎機、內部構件、填充物和混合元件之類的良面進行鍍覆的方法。
化工廠用的裝置和裝置部件上形成的沉積物，在化學工業上成為嚴重的問題。尤其受影響的是裝置、容器和反應器的壁、卸料機構、配件、泵、過濾機、壓縮機、離心機、反應塔、烘乾機、粉碎機械、內部構件、填充物和混合元件。這些沉積物也被稱為汙垢。
這種沉積物以各種方式妨礙或破壞工藝過程，並因而導致重複停產，清理相應的反應器或加工機械。
附著沉積物汙垢的測量儀器，可使測量結果不正確，又可使測量結果似是而非，採用這種測量結果會發生誤操作。
另一個起因於沉積物形成的問題是，特別在聚合反應器中產生沉積物的情況下，諸如分子量或交聯度之類的分子參數顯著偏離產品規格要求。如果在操作過程中沉積物脫落，則可能汙染產品(例如，終產品中的汙斑、浮珠中的雜質)。在反應器壁、填充物或混合元件的情況下，不希望有的沉積物還會導致機件的強度型型面發生不希望有的改變，或者減弱內部構件或混合元件本身的效率。從沉積物上剝裂下來的粗碎屑可能阻斷卸料機件和加工機件，而小碎片則會損害所制產品。
需要防止形成的沉積物例如可能是通過與表面發生的反應和在表面上發生的反應所引起的沉積物。另外可能的原因是由範德瓦耳斯(VAN DERWAALS)力、極化效應或者雙電層所引起的表面附著。其他的重要效應是表面積滯和所述積滯層中可能發生的反應。最後，其他的例子是由溶液、蒸發殘留物、局部過熱表面上的開裂和微生物作用產生的沉澱物。
這些原因取決於各種物質的個別結合和單獨或協合起來可能產生的效應。對於這些產生不希望沉積物的過程雖已徹底研究過(例如A.P.Watkinson和D.I.Wilson，Experimental Thermal Fluid Sci.1997，14，361，及文中所引用的文獻)，但只有少數阻止上述這種沉積物產生的標準概念。這些迄今已知的方法都有著技術上的缺陷。
機械學角度解決方案的缺點是，它們會使成本相當高。此外，附加的反應器內部構件還可能顯著改變反應器中流體的流量剖面，並因此而需要花高昂代價來開發一種新的工藝方法。化學添加劑可能導致不希望有的產品汙染和時有發生的環境汙染。
由於這些原因，人們作了越來越多的嘗試，對化學反應器、反應器部件和化工產品加工機械加以改進，以便找到直接抑減汙垢澱積傾向的可能性。
WO 00/40774和WO 00/40775(2000年7月13日公布)記敘一種以化學方式鍍覆NiP/PTFE(鎳磷/聚四氟乙烯)層或CuP/PTFE(銅磷/聚四氟乙烯)層的表面鍍覆方法，特別是對高壓聚合α-鏈烯烴所用反應器的表面以化學方式鍍覆的方法，藉此方法可使金屬表面改性，賦予金屬表面防粘附特性。然而，詳細調研表明，如果採用這樣一種覆層，則化學設備的器壁仍然具有某些液體溼潤性。這種溼潤性意味著，粘附特性可予再加改進。
WO 96/04123公開了可塗以聚四氟乙烯並具有顯著憎水特性的自潔表面。表面結構化可用物理方法如噴砂或以例如用氧進行的離子蝕刻法對表面蝕刻或壓紋來進行。然後，在表面上塗以特氟隆(聚四氟乙烯)。但是，如此疏水化處理的覆層，對用於化工廠的裝置而言，其機械穩定性低得太多了，特別是對於其中存在強剪切力作用的聚合反應器而言。
其它已知具憎水特性的結構化表面(EP-A 0 933 388)是那些例如經蝕刻相關表面而產生的結構化的表面，如此在表面上產生隆凸或凹陷，再對隆凸或凹陷鍍以一層憎水性聚合物如聚偏氟乙烯。此外，這些覆層還可含有氟化蠟，例如Hostaflone。雖然如此改性的表面具有憎水性，但它們的機械性能並不很穩定。
JP 63-293169記敘了一種防止換熱器腐蝕，特別防止含氯化氫氣體所致腐蝕的方法，該方法包括4個相繼步驟1.自一種含NiCl2的濃鹽酸水溶液中電鍍一層鎳層；這次電鍍使後續覆層具有良好結合力；2.用由硫酸鎳、氯化鎳、硼酸、硫酸鈷、甲酸鎳和甲醛溶液組成的Weisberg(崴司貝爾克)鍍液電鍍另一層鎳層；3.化學鍍覆含有90～95％鎳和5～10％磷的鎳磷鍍層；4.化學鍍覆含有90～99％鎳和1～10％硼的鎳硼鍍層。
這種多步驟方法在工藝上很複雜。該方法使用鹽酸，它會使進行這種鍍覆所在的車間中產生腐蝕問題，另外，經過處理的換熱器上仍可形成沉積物和結塊物。
CH 633586記敘了一種例如用鎳磷合金進行表面金屬化的方法。這種金屬化覆層用來提供腐蝕防護，並用於改進硬度(第2頁第2欄第27至29行)。然而，倘若對建化工廠用的裝置或裝置部件塗以鎳磷合金，卻未覺察到沉積物和結塊形成的趨勢充分減弱。
Galvanotechnik(《電化學技術》81(3)1990年，第842頁起)同樣也記敘了一種鍍覆裝置的方法，例如用鎳磷(化學鎳)鍍覆擠出機螺杆。製得了硬而非常耐磨的鍍層(特別參見第844頁，第2段)。許多金屬可鍍成結合牢固的鍍覆(第843頁，第2欄，第2段)，所謂結合牢固意即這種鍍層不會剝落。但沉積物形成的麻煩並未解決。
Transactions of the Institute of Metal Finishings(《金屬精整研究所文集》，61(1983)，147-9)和J.Mat.Sci.Lett.(《材料科學通報》17(1998)，119(Y.Z.Zhang et al.))記述了阻止結塊用的鎳磷聚四氟乙烯鍍層。然而，對設備建造中的許多應用場合來說，所述鍍層在短時間之後就剝落或顯現裂紋，所以在大多數情況下不夠穩定。
EP-A 0 737 759記敘了一種鍍層，該鍍層準備用作防止腐蝕鍍層，它包括兩層鍍層一層鎳磷鍍層和一層鎳磷聚四氟乙烯鍍層。附

圖1A和1B以及照片2至4都顯示了鍍層中的粗晶組織、裂紋和孔。孔可在第2鍍覆步驟過程中經添加極其細的聚四氟乙烯顆粒、氟化石墨、陶瓷等予以封閉(第9欄，第1～9行)。EP-A 0 737 759沒有說明這種添加的顆粒須有多細和如何製取。然而，增加另一種試劑是不方便的，況且也沒有指示怎樣填補裂紋。另一方面，舉例來說，藻類有可能在覆層裂紋中生長，並可能對覆層的作用方式產生不良影響。
US 3,617,363和US 3,753,667記敘了向化學鍍鎳液中添加固體顆粒，並觀察到固體顆粒同鎳磷合金一起沉積。這顯著改進了鎳磷鍍層的抗磨性。在Plat.Surf.Finish.(《電鍍與表面精飾》65(1978)，59)中，F.N.Hubbell(胡貝爾)對沉澱鎳磷鍍層過程中添加SiC顆粒進行了研究。由於添加了SiC顆粒，鍍層的抗磨性得以提高。然而，化學鍍鎳液中添加顆粒的一個缺點是，常常觀察到這些顆粒導致浸鍍槽液催化分解，正如例如胡貝爾在第58頁右欄第2段表下已提及的那樣。須將超過正常需要量的穩定劑和為此並未規定的另外添加物加到浸鍍槽液中。然而，這使沉積過程緩慢而不經濟。
在Plat.Surf.Finish(《電鍍與表面精飾》，76(1989)第48頁及以下各頁)中，K.-L.Lin和P.-J.Lai向化學鍍鎳液中添加Al2O3顆粒，以提高鍍層硬度，但是觀察到亞磷酸鎳晶種的形成，並因此使鍍層發生不希望有的減弱。因此，他們推薦對鍍覆的設備部件進行加熱處理，這有利於所添加顆粒固體物的沉積。但是，加熱後的鍍層並未阻止沉積物形成。
本發明的一個目的是，提供一種對化工廠用裝置和裝置部件表面進行改性的方法，-該方法一方面大大減少表面堆積固體物而形成沉積物的傾向，而且該方法另一方面，-產生尤其對機械負載很穩定的鍍層，以及該方法-沒有現有技術中所見的那些缺陷。
本發明的另一個目的是提供化工廠用裝置和裝置部件的防護表面，本發明的最後一個目的是應用所得化工廠用裝置和裝置部件構建化工廠。
我們已發現，該目的藉助一種覆層化工廠用裝置和裝置部件的方法得以實現，在該方法中先在待鍍表面上形成均高100nm至50μm、平均間距100nm至100μm的凸度，再在所述待鍍表面上藉助於一種鍍液鍍覆一層金屬層或金屬基聚合物複合層，所述鍍液含有金屬電解質溶液、還原劑和按需擇用的待分散沉積的聚合物或共混聚合物。
本發明主要涉及一種表面鍍覆方法，其中經於鍍液中添加無機物顆粒物，使表面就地結構化，所述無機物顆粒物選自B、Si、Al、Ti、Zr、Cr的氧化物或混合氧化物，Al、Ca或Mg的矽酸鹽，Mg、Ca、Sr或Ba的碳酸鹽，金剛石或者W或Si的碳化物或氮化物，其平均直徑為1至50μm。替代添加無機物顆粒物，也可在鍍覆前藉助於蝕刻、壓紋或者噴砂，將待處理表面結構化。然後，視需要進行加熱處理。本發明還涉及化工廠用裝置和裝置部件經所述新方法鍍覆的表面及所述鍍層用於減小鍍覆表面聚積流體中固體物而形成沉積物傾向的應用，所述鍍層包括一種金屬組分、至少一種滷代聚合物和按需擇用的另一種聚合物。最後，本發明涉及用所述新方法鍍覆過的化工廠裝置和裝置部件。
所述目的以一種無外電流化學沉積金屬聚合物複合鍍層的方法為基礎得以實現，無外電流化學沉積金屬方法本身已知(W.Riedel著Funktionelle Vernickelung(《功能性鍍鎳》)歐根·萊澤出版社，德國巴登-符騰堡州藻爾高，1989年第231至236頁，國際書號ISBN3-750480-044-x)。金屬鍍層或金屬聚合物分散相的沉積用於化工廠常規裝置和裝置部件的鍍覆。按本發明沉積的金屬鍍層包括一種由一種金屬和至少另一種元素組成的合金或類合金混合相。本發明金屬聚合物分散相優選包括一種聚合物，特別是滷代聚合物，它分散於所述金屬層中。所述金屬合金優選為一金屬-硼或金屬-磷合金，其硼或磷的含量為0.5到15％。
所述新鍍層的一種特別優選實施方式包括化學鎳體系，也即磷含量從0.5至15％(重量)的含磷鎳合金，含5至12％(重量)磷的含磷鎳合金特別優選。
本發明優選並且被稱為複合層的金屬聚合物彌散層，包括一種金屬組分和至少一種聚合物，對本發明來說，包括分散於金屬組分中的至少一種滷代聚合物和按需擇用的另一種聚合物。
含磷量為0.5至15％(重量)的合金為優選；含磷量從5至12％(重量)的含磷鎳合金特別優選。
與電化學沉積不同，在化學沉積或自催化沉積過程中，必要的電子不由外電源供給，而是由電解質溶液中的化學反應本身(還原劑的氧化作用)供給電子。將工件浸漬在已預先視需要混配完畢、聚合物穩定彌散的金屬電解質溶液中，以此來進行鍍覆。
常用的金屬電解質溶液為商品或新配製的金屬電解質溶液，其中除所述電解質溶液之外，還添加下列組分還原劑如次磷酸鹽或氫硼酸鹽(例如四氫硼酸鈉)；調節pH用的緩衝混合物；按需擇用的活化劑，例如鹼金屬氟化物，優選為NaF、KF或LiF；羧酸和按需擇用的沉積調節劑，例如Pb2+。所述還原劑的選擇要使待加入相應元素已存在於所述還原劑中。
新方法中按需擇用的聚合物具有低表面能。表面能可經測定接觸角來測量(D.K.Owens等，J.Appl.Polym.Sci.(《應用聚合物科學雜誌》)1969，13，1741)。為此目的，聚合物的表面能應為10至30mN/m。滷代聚合物為優選，特別優選的是氟化聚合物。適用氟化聚合物的例子為聚四氟乙烯、全氟烷氧基聚合物(PFA)、四氟乙烯和全氟烷氧基·乙烯基醚的共聚物，例如全氟乙烯基·丙基醚。聚四氟乙烯(PTFE)和全氟烷氧基聚合物(PFA，根據DIN 7728，第1部分，1988年1月)特別優選。
所用形式宜包括商品化的聚四氟乙烯分散體(PTFE分散體)。優選採用固體含量35至60％(重量)、平均粒徑0.1至1μm，特別是0.1到0.3μm的PTFE分散體。特別優選使用球狀顆粒，因為使用球狀顆粒能使複合層極其均質。使用球狀顆粒的優點是鍍層生長得更快而且鍍液的熱穩定性更好、特別是更經久，這兩者都有著經濟優勢。與使用經碾磨相應聚合物製得的不規則聚合物顆粒的體系相比，這特別明顯。此外，所用分散體還可含一種非離子型洗滌劑(例如聚乙二醇、烷基酚乙氧化物，或者按需擇用的所述各物質的混合物，用量為每升80至120g中性洗滌劑)或者一種離子型洗滌劑(例如烷基磺酸鹽、滷代烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基酚醚硫酸鹽、四烷基銨鹽，或者按需擇用的所述各物質的混合物，用量為每升15至60g離子型洗滌劑)，以穩定分散體。另外還可引入氟化表面活性劑(中性和離子型)，以表面活化劑總量為準計，通常用1～10％(重量)。
通過產生均高100nm至50μm、平均間距100nm至100μm的凸度並其上鍍覆覆，本發明改進了WO 00/40774中所述的方法。向鍍液添加平均直徑1至50μm的無機物顆粒物，並如此使待鍍裝置或者裝置部件的表面結構化，經此可特別有利地進行該方法。本發明所添加的無機物顆粒物本身是已知的。他們可包括-B、Si、Al、Ti、Zr或Cr的氧化物，-B、Si、Al、Ti或Cr的混合氧化物，-Al、Mg或Ca的矽酸鹽，-Ca、Sr或Ba的碳酸鹽，-金剛石，或-W或Si或Ti的碳化物或氮化物。
無機物顆粒物的製取方法本身並不至關重要。因此，他們例如可以是火成的金屬氧化物、水凝膠、氣凝膠如Degussa公司所產Aerosil級氣凝膠，或者玻璃如玻璃珠或噴磨材料。天然來源的無機結構樣板如硅藻土也適用。
在一種優選實施方式中，無機物顆粒物可藉助相宜的預處理予以疏水化，並可更進一步改進鍍覆表面的抗附著和抗浸潤特性。適宜的預處理例如包括用賦予疏水特性的組合物進行化學預處理。例如-用優選的滷代或未滷代有機矽烷，例如三甲基氯矽烷、二甲基二氯矽烷或者苯基二甲基氯矽烷、有機氟矽烷進行處理；-用有機氟矽烷，例如三甲基氟矽烷，優選全氟烷基三氯矽烷，例如三氟甲基三氯矽烷、全氟正丁基三氯矽烷或者全氟正辛基三氯矽烷進行處理；-用含氟表面活性劑(由3M公司或杜邦公司(E.I.DuPont deNemours)市購而得)進行處理，優選陽離子表面活性劑；-用氟、氟化氫或其混合物進行處理；-用氟離子進行離子轟擊(濺射，例如J.W.Mayer等，IonImplantation of Semiconductors(《導體離子注入》)Academic Press 1970)。
無機物顆粒物的平均直徑為1至50μm，優選10至50μm。粒度分布狹窄。粒度分布寬或雙峰的，不優選。顆粒的形狀可為球形或不規則的形狀。
藉此新方法，將無機物顆粒物沉積在待鍍表面上，從而使待鍍表面上形成100nm至50μm，優選15至50μm的凸度，並使凸度的平均間距為100nm至100μm。
藉此新方法，可以一種極其簡易的方式使表面具有特別低的表面能。按本發明鍍覆的表面，其表面能根據Owens等人提出的方法(參見上文)測定為10至25mN/m。
5至20g/l的無機物顆粒物可便利地加到鍍液中；倘若添加量少，則不保證形成所希望的結構。
替代添加無機物顆粒物，表面結構化也可通過蝕刻、壓紋或噴磨如噴砂來實現。蝕刻例如可用已知的化學蝕刻組合物，或者用物理蝕刻法來進行，例如用氧進行離子蝕刻，或者用其他衝擊方式如噴砂來進行。但是，優選將無機物顆粒物添加到鍍液中，這是因為操作特別簡易，特別是對於那些不易接近的裝置部件。
鍍覆在稍高的溫度下進行，但溫度不能高得使分散體失去穩定。40℃至95℃的溫度已被證明為合宜。優選80至91℃的溫度，特別優選88℃。
重要的是，沉積工藝過程中，對本發明含有無機物顆粒物的鍍液加以攪拌。這可通過攪拌浸鍍槽液或者泵送鍍液使之流過待鍍裝置部件來進行。倘若鍍液不加攪拌，就會發生無機物顆粒物過早沉澱的危險。無機物顆粒過早沉澱是不希望發生的。
1至15μm/h的沉積速度已被證明為有用。沉積速率可受浸鍍槽液組成的影響如下-高溫使沉積速率增大，最高溫度例如由視需要所添加的聚合物分散體的穩定性限制。降低溫度則沉積速率下降。
-提高電解質溶液濃度，則沉積速率增大，降低電解質溶液濃度，則沉積速率下降，Ni2+濃度以1至20g/l，優選4至10g/l為宜，Cu2+濃度以1至50g/l為宜。
-提高還原劑濃度，也可增大沉積速率；
-提高pH值可增大沉積速率。pH值優選定為3至6，特別優選4至5.5。
-添加活化劑如鹼金屬氟化物，例如NaF或KF能增大沉積速率。
特別優選採用含有Ni2+、次磷酸鈉、羧酸和氟化物以及需要時的沉積調節劑如Pb2+的市售鍍鎳液。出售所述溶液的例如有Riedel，Galvano undFiltertechnik股份有限公司，Halle，Westfalia和Atotech Deutschland股份有限公司(柏林)。PTFE含量從1至25g/1時，pH值約為5、約含27g/l NiSO4·6H2O和約21g/l NaH2PO2·H2O的溶液特別優選。
彌散塗層中的聚合物含量主要受所添加聚合物分散體的量和洗滌劑選擇的影響。聚合物濃度起著重大作用；浸鍍槽液中聚合物濃度高，能使金屬-磷-聚合物彌散鍍層或金屬-硼-聚合物彌散鍍層中聚合物含量高得不成比例。
將待鍍部件浸入含有金屬電解質溶液的浸鍍槽液，以使待鍍部件與浸鍍槽液接觸。在這種新方法的另一種實施方式中，將待鍍容器充滿金屬電解質溶液。另一種適宜的方法包括，用泵輸送電解質溶液，使之流過待鍍部件；此變換方案在待鍍部件直徑遠小於長度時尤為優選。
在浸鍍操作過程中，未觀察到鍍液的催化分解反應。
該浸鍍方法優選繼之以200至400℃加熱處理，特別在315到380℃進行加熱處理。加熱持續時間一般為5分鐘至3小時，優選35至60分鐘。
據發現，儘管鍍層的厚度為1至100μm，但按照本發明處理過的表面仍能有優良熱傳導性。厚度優選為3至50μm，尤其是5至25μm。彌散塗層中的聚合物含量為5至30％(體積)，優選15至25％(體積)。按照本發明處理過的表面還被證明比WO 00/40774中所記述的那些已處理表面實質上更具抗粘著性。此外，按照本發明處理過的表面還具有優良的耐久性。
本發明還涉及一種製造改性，也即鍍覆化工廠用裝置和裝置部件表面的方法，所述改性表面結合力特別強、耐久、耐熱，並因而以特定方式實現了本發明目的。
該方法還包括，在鍍覆金屬聚合物彌散層以前，先用無外電流化學鍍覆法鍍覆1至15μm，優選1至5μm厚的金屬-磷鍍層。
無外電流化學鍍覆一層用來改進結合力、厚1至15μm的金屬-磷鍍層也是通過金屬-電解質鍍液完成的，只是在此情況下未添加穩定化聚合物分散體。此時優選免除加熱處理，因為加熱處理會對後續的金屬聚合物彌散層的結合力產生不良影響。在沉積金屬-磷鍍層之後，將工件引入除金屬電解質之外還含有穩定化聚合物分散體的第二浸鍍槽液。此時，形成金屬聚合物彌散層。
該方法還包括，在鍍覆金屬聚合物彌散層之前，先以無外電流化學鍍覆法鍍覆一層1至15μm，優選1至5μm厚的金屬-磷鍍層。
無外電流化學鍍覆一層1至15μm厚、用來改進結合力的金屬-磷鍍層，用上述但在此情況下不添加穩定化聚合物分散體的金屬電解質鍍液來實現。在此步驟中，無機物顆粒的添加優選予以免除。此時同樣優選免除加熱處理，因為加熱處理通常會對後續金屬聚合物彌散層的結合力產生不良影響。沉積金屬-磷鍍層之後，將工件置入上述除金屬電解質之外還含有穩定化聚合物分散體的鍍液中。此時，形成金屬聚合物彌散層。
在新方法的一種優選實施方式中，附加的金屬-磷鍍層包括鎳-磷鍍層或銅-磷鍍層，其中特別優選鎳-磷鍍層。
由於操作簡易，這種新方法可用於化學反應器、反應器部件或化工產品加工機械中所有可能產生沉積物的零部件。
容器、裝置和反應器壁可存在於各種各樣用來進行化學反應的容器、裝置或反應器中。
-容器，指例如接受器或收集容器，如液槽、貯槽、儲罐、桶、鼓式容器或儲氣罐。
-裝置和反應器，指液體、氣體/液體、液體/液體、固體/液體、氣體/固體或氣體的反應器，舉例來說，它們顯身於下列設備中-攪拌式反應器、射流式環管反應器和射流式反應器，-射流泵，-靜置箱-靜態混合器，
-攪拌塔，-管式反應器，-圓柱形攪拌器，-泡罩式蒸餾塔，-射流式滌氣器和細腰管滌氣器(文丘裡管滌氣器)，-固定床反應器，-反應塔，-蒸發器，-旋轉盤反應器，-萃取塔，-捏和反應器與混合反應器以及擠壓機，-粉碎機，-帶式反應器，-旋轉管，或者-循環流化床。
-卸料裝置，指例如排出噴嘴、卸料鬥、卸料小管、閥、卸料鉗或者噴出裝置。
-配件，指例如鉗子、閥門、滑塊、防爆膜、單向閥門或者墊圈。
-泵，指例如離心泵、齒輪泵、螺杆泵、偏心螺杆泵、行星泵、往復泵、膜片泵、螺旋槽泵或者液體噴射泵，以及往復式隔膜泵、旋轉活塞泵、轉動葉片泵、液體環式泵、羅茨泵或者噴射真空泵。
-過濾機或濾器，指例如液體過濾器、固定濾床式過濾器、氣體過濾器、篩或者離析器。
-壓縮機，指例如往復式空氣壓縮機、隔膜真空壓縮機、滑瓣轉子式壓氣機、旋轉多葉片壓縮機、水環式壓縮機、轉子式壓氣機、羅茨壓縮機、螺杆型壓縮機、噴射壓氣機或者渦輪壓縮機。
-離心機，指例如具有篩牆或者剛性側壁的離心機、盤式離心機、螺旋輸送器離心機(潷析器)、篩網輸送機離心機以及優選的往復式輸送機離心機。
-柱塔，指優選的具有可更換塔板、泡罩板、浮閥塔盤或篩盤的容器。此外，柱塔還可充填各種各樣填充物如鞍形填料、拉希格填充瓷圈(Raschigrings)或圓球。
-烘乾機，指例如帶式乾燥機、軸烘乾機、轉筒乾燥機、研磨烘乾機、球粒機、旋轉—急驟乾燥器、流化床乾燥器、風力乾燥機、霧化器烘乾機、霧化旋風乾燥器、霧化流化床、轉筒烘燥機、槳葉烘乾機、轉筒烘乾機、蒸汽道式烘燥機、螺旋帶式乾燥機、浸漬圓盤式乾燥器、圓盤式乾燥器、薄膜接觸式烘乾機、豎式乾燥器、錐形螺杆烘乾機或接續乾燥器(continuators)。
-換熱器，指例如管束式熱交換器、U形管換熱器、涓流換熱器(trickleheat exchangers)、套管換熱器、拉納拉換熱器(lanella heat exchangers)、板式換熱器以及螺旋換熱器。
-粉碎機械，指例如優選的壓碎機、錘碎機、衝擊式破碎機、滾筒式破碎機，或顎式破碎機；或者-碾磨機、錘磨機、籠式磨機、鎖軸式圓盤碾磨機、衝擊碾磨機、管式碾磨機、滾筒碾磨機、球磨機、振動式碾磨機以及優選的碾輥式粉碎機。
-反應器與容器中的內部構件，指例如熱套管、阻流板、消泡器、填充物、隔板、中心校準具(centering means)、接盤聯接器、靜態混合器、各種分析儀器如pH探頭或傳感器、導電率測量儀、水平測量儀或者泡沫感測器。
-擠壓機部件，指例如尾軸、螺旋部件、擠出機料筒、塑煉螺杆或注射管嘴。
本發明還涉及那些以表面改性新方法製得的化工廠用裝置和裝置部件。
本發明還涉及已鍍覆的化工廠用裝置和裝置部件。新反應器、反應器部件和化工產品加工機械因其經久耐用、故障時間短與清理次數減少而與眾不同。此外，用新方法鍍覆過的化工廠用新裝置和新裝置部件的表面還因其優良的機械穩定性和耐磨性而與眾不同。
新反應器可用於許多不同的反應，例如散裝化學品或精製化學藥品或藥物製品及其先驅體的聚合或合成以及裂化反應。所述方法可以是連續、半連續或分批進行的，新裝置和新裝置部件特別適用於以連續操作方式運行的化工廠建造。
下列實施例舉例說明本發明。
實施例對用於分散聚合的攪拌釜和攪拌元件進行鍍覆1.使無機物顆粒具有疏水性95℃下，在圓底燒瓶中，用100ml全氟正辛基三氯矽烷(濃度5％(重量)，溶於庚烷所成的溶液)對40g平均粒徑為40μm的玻璃微珠(噴砂材料，Eisenwerke Wuerth股份有限公司產)處理3小時。然後，濾出上層清液。
2.鍍覆2升攪拌釜(材料？)中盛入1.9升鎳鹽水溶液，該溶液組成如下27g/l NiSO4·6H2O、21g/l NaH2PO2·2H2O、20g/l乳酸(CH3CHOHCO2H)、3g/l丙酸(C2H5CO2H)、5g/l檸檬酸鈉、1g/l NaF(Riedei公司供應)及20ml Dyneon公司商品PTFE分散體(即濃度約1％(體積))，該溶液密度為1.5g/ml。所述PTFE分散體含固體物50％(重量)，固體物的平均粒徑為40μm。再添加22g上述1項下製得的無機物顆粒。pH為4.8。88℃下，仔細攪拌120分鐘，以獲取所希望的20μm鍍層厚度。
3.測試及比較例進行了2個系列試驗。
在所有情況下，都在按照本發明鍍覆的2升攪拌釜和完全相同但未鍍覆的在2升攪拌釜中進行了7次相似的聚合實驗，實驗中不打開釜。聚合物分散液用乳液聚合法製備，所用主單體為丙烯酸正丁酯和苯乙烯，用過二硫酸鈉作引發劑。聚合方法記載於D.Distler所著《聚合物水基懸浮液》第11～13頁，Weinheim(魏因海姆)Wiley-VCH，1999年(實驗例2)。
隨後，把釜打開，定性評價釜和攪拌元件上的沉積物情況。定量評價經稱量所述釜的下部和攪拌元件來進行。重量未鍍覆的的攪拌器 467.52g未鍍覆的釜18326.71g鍍覆的攪拌器 468.43g鍍覆的釜 18333.49g
還觀察到，特別在液/氣界面上，使用所述鍍層會使攪拌器軸和釜緣上的沉積物都比純溼的部件顯著減少。
權利要求
1.一種鍍覆化工廠用裝置和裝置部件的方法，其中在待鍍表面上產生均高100nm至50μm、平均間距100nm至100μm的凸度，然後藉助一種鍍液在所述表面上以化學方式鍍覆一層金屬層或金屬-聚合物彌散層，所述鍍液含有金屬電解質、還原劑和按需擇用的分散形式的待沉積的聚合物或共混聚合物。
2.權利要求1的方法，其中所述裝置和裝置部件是包含金屬材料的裝置、容器和反應器的內表面，卸料機構，配件，管路系統，泵，過濾機，壓縮機，離心機，柱塔，換熱器，烘乾機，粉碎機，內部構件，填充物和混合元件。
3.權利要求1或2的方法，其中待鍍表面的結構化通過向鍍液中添加無機顆粒物實現，所述無機物顆粒選自平均直徑為1至50μm的B、Si、Al、Ti、Zr、Cr的氧化物或混合氧化物，Al、Ca或Mg的矽酸鹽，Mg、Ca、Sr或Ba的碳酸鹽，金剛石或者W或Si或Ti的碳化物或氮化物。
4.權利要求1-3任一項的方法，其中所述顆粒物在添至所述鍍液前於一單獨步驟中進行疏水化處理。
5.權利要求3或4的方法，其中所述提供疏水特性的無機顆粒物以矽烷、氟矽烷、滷代或未滷代的有機矽烷、含氟表面活性劑表面活性劑、氟或者氟化氫進行處理。
6.權利要求3或4的方法，其中所述提供疏水特性的無機顆粒物以氟離子進行轟擊。
7.權利要求1或2的方法，其中所述表面通過蝕刻、壓紋或噴砂來結構化。
8.權利要求1-7任一項的方法，其中所用金屬電解質溶液是一種鎳或銅的電解質溶液，所用還原劑是次磷酸鹽或氫硼酸鹽。
9.權利要求1-8任一項的方法，其中將滷代聚合物分散體添加到所述金屬電解質溶液中。
10.權利要求1-9任一項的方法，其中所用金屬電解質溶液是一種鎳鹽溶液，用所添加的鹼金屬次磷酸鹽就地還原，並且向其中添加作為滷代聚合物的聚四氟乙烯分散體。
11.權利要求1-10任一項的方法，其中用一種含平均直徑為0.1至1.0μm顆粒的滷代聚合物作為所述待沉積聚合物。
12.權利要求1-11任一項的方法，其中用一種含平均直徑為0.1至1.0μm球狀顆粒的滷代聚合物作待沉積聚合物。
13.權利要求1-12任一項的方法，其中沉積厚度為1至100μm的鎳-磷-聚四氟乙烯層。
14.權利要求1-13任一項的方法，其中沉積厚度為5至25μm的鎳-磷-聚四氟乙烯層。
15.由權利要求1-14任一項方法所得化工廠用裝置或裝置部件。
16.由權利要求1-14任一項方法所得裝置、容器或反應器的壁，卸料機構，配件，管路系統，泵，過濾機，壓縮機，離心機，柱塔，烘乾機，粉碎機，內部零件，填充物或混合元件。
全文摘要
本發明涉及化工廠用裝置和裝置部件的表面，包括諸如裝置、容器和反應器壁、卸料機構、配件、泵、過濾機、壓縮機、離心機、柱塔、換熱器、烘乾機、粉碎機、內部構件、填充物和混合元件之類的表面進行鍍覆的方法，其中在待鍍表面上產生均高100nm至50μm、平均間距100nm至100μm的凸度，然後藉助一種鍍液在所述待鍍表面上以化學方式鍍覆一層金屬層或金屬基聚合物複合層，所述鍍液含有金屬電解質、還原劑和按需擇用、分散的待沉積聚合物或共混聚合物。
文檔編號F28F19/06GK1419609SQ01807210
公開日2003年5月21日 申請日期2001年3月27日 優先權日2000年3月31日
發明者S·許弗, T·克雷布斯, K-D·洪根博格, I·屈恩, E·揚斯, C·拉赫, H·凱勒, A·普福, T·弗雷興 申請人:巴斯福股份公司