解决工业应用中的表面污垢和结焦问题

结垢,焦化或简单地“粘贴”是大多数工业应用中发生的昂贵的表面问题。表面污垢导致污染,促进腐蚀,减少流量,提高维护,并最终膨胀成本,同时恶化性能。表面处理和涂层可以通过在临界表面上减少不希望的积累来显着增加系统正常运行时间和输出。

污垢

表面污垢和焦化的4个应用是一个问题

1.汽车和航空航天 - 通过防止碳焦化提高燃油效率

高维护成本的关键贡献者是燃烧相关组分或过程系统的碳基沉积物的积累,称为碳污染或焦化。焦化一直负责发动机故障,缩短维护周期和计划外维修。例如,柴油发动机制造商已经确定焦化活塞是一种缩短发动机寿命和昂贵的重建的贡献者。1飞机维护人员在燃料管线,油线和喷嘴中发现了重要的焦化。

研究表明,当燃料或油暴露于200℃的温度时发生焦化,并且在400℃的温度下显着增加,在发动机或过程关闭后发生暴露在发动机或过程之后,当没有冷却剂流量带走多余的热量。2这种停滞流动的情况,加上表面的高热量,可以催化形成积碳层,将显著导致积炭和性能问题。

化学气相沉积(CVD)涂层适用于气相,因此是处理燃料输送设备通常复杂和/或狭窄的流动路径的理想选择。2020欧洲杯下注官网具体来说,CVD应用的功能化非晶硅(a-Si)涂层通过阻止金属基体与通过系统的热燃料或油之间的催化作用,可以减少8倍或更多的焦化。这些涂层可弯曲与金属表面,形成无泄漏密封,同时保持极高的尺寸公差。大多数硅CVD涂层的厚度小于1µm,可以应用于现有部件,最终延长维护周期,而无需进行重大的重新设计。

在JP-8燃料存在的情况下,硅涂层提高了不锈钢表面的抗结焦性。当在涂层表面使用分散剂添加剂时,几乎100%的焦炭沉积都可以被防止。

在JP-8燃料存在的情况下,硅涂层提高了不锈钢表面的抗结焦性。当在涂层表面使用分散剂添加剂时,几乎100%的焦炭沉积都可以被防止。

2.功率-通过防止换热器表面的结垢和污垢来提高性能

据估计,在电力应用中,50%的维护费用是由热交换器内表面的不需要的沉积物造成的。这意味着,由于污染表面无法像清洁表面那样有效地传递热量,因此工艺停机和维护的成本高达数十亿美元。

保持热交换器不受污垢或结垢的影响是保持发电过程正常运行的关键。非湿润涂层提供低的表面能量,并防止介质粘在表面和堆积。含氟聚合物,如聚四氟乙烯,经常被要求在这些应用,但它们的温度稳定性和倾斜性可能很快成为问题。另一种选择是,CVD涂层给予表面类似的低能量,但分子结合在热交换器的金属表面,与含氟聚合物相比,提供了更强的附着力和耐久性。

3.石油化工和塑料 - 通过减少维护来增加植物正常运行时间

炼油厂和其他石化工厂还必须花费大量资源来打击焦化和结垢。例如,炼油厂预热火车(PHT)网络通过污垢造成的停机时间,每年可以花费6600万桶精制原油。3.污染设备降低了2020欧洲杯下注官网生产效率,可以增加腐蚀的可能性。这是灾难的配方,当时每秒对操作的底线计数。

由于用于生产塑料欧洲杯足球竞彩和其他石化产品的材料通常是粘性和腐蚀性的,因此必须配备生产设备以承受它们。2020欧洲杯下注官网然而,普通的结构材料如不锈钢和碳欧洲杯足球竞彩钢的设计是为了这样做的。因此,迫使防污涂层适用于最大化设备正常运行时间。2020欧洲杯下注官网炼油厂的普通涂层是在散装中购买的,并在现场施用,但这些障碍很少适用于防止表面污垢所需的先进性能性能。相反,考虑更多的功能涂层,该涂层专门设计用于减少润湿,例如非晶硅涂层。这些涂层可以应用于现有设备以最大限度地降低前端成本。2020欧洲杯下注官网

4.医疗诊断和药品 - 通过防止表面活动确保准确的结果和设备正常运行时间2020欧洲杯下注官网

防止蛋白质和其他介质吸附到医疗设备和临床仪器上是非常理想的。除了卫生方面的问题,表面污垢还会导致假阳性或假阴性结果,给医生和病人带来不必要的压力。从财务的角度来看,运行这些测试的成本非常高,因此需要尽可能地避免重复这些测试。

很少有涂层提供纯度,耐久性和非粘附性能的组合,在医疗设备和诊断应用中至关重要。CVD施加的非晶硅涂层提供稳健的低能量表面,可防止蛋白质和其他介质粘附在流动路径表面上。与含氟聚合物等常见溶液相比,硅涂层不锈钢提供更好的蛋白质抗性,以及承受常用清洁和维护程序的坚固性。

涂有官能化无定形氧化硅(顶部)的不锈钢表面比含氟聚合物表面(底部)更容易清洁,其保留更多蛋白质并更容易损坏。

涂有官能化无定形氧化硅(顶部)的不锈钢表面比含氟聚合物表面(底部)更容易清洁,其保留更多蛋白质并更容易损坏。4.

结论

通过化学气相沉积(CVD)施加的非晶硅基涂层提供高性能的表面特性,这对于防止与表面污染和关键工业应用中的焦化相关的问题至关重要。SilcoTek®是世界领先的CVD涂料服务提供商,可应用防污,化学惰性,耐腐蚀等涂层,以及关键零部件。

参考

  1. P.Erez,J.,A. Boehman。宾夕法尼亚州州立大学,宾夕法尼亚州立大学,大学公园(1998),宾夕法尼亚州多学科摩西学院和能源研究所研究。
  2. 琼斯,例如,W. Balster,W. Rubey。航空自动氧化系统中不锈钢和硅筒表面的污染。研究实验室,Inc。,代顿,俄亥俄州;代顿研究所,代顿奥顿,哦(1995)。
  3. 普、西蒙、石山、爱德华;IHS能源。炼油厂网络污染管理。2015年7月。http://www.digitalrefining.com/article/1001191,Managing_fouling_in_refinery_networks.html
  4. Vaidya,S.V;袁,米;Narvaez,A.R。daghfal,d .;Mattzela,J ;;史密斯,D. Appl。冲浪。SCI。2016,364,896-908。

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