[发明专利]一种减少焦油粘附的方法及其应用

说明书

本发明属于焦油收集领域，并具体公开了一种减少焦油粘附的方法及其应用。该方法具体为：当烟气温度为300℃以下时，在管道外侧涂覆纳米有机复合疏油涂层；当烟气温度为300℃～400℃时，在管道外侧涂覆金属氧化物疏油涂层；当烟气温度为400℃～450℃时，在管道外侧涂覆SiO₂疏油涂层；当烟气温度为450℃以上时，在管道外侧涂覆NiCr合金疏油涂层。本发明考虑到焦油不同组分露点温度、黏度以及酸腐蚀性存在较大差异，进而根据烟气温度不同选择不同类别的涂层进行防护，以此实现多功能多环境应用。

技术领域

本发明属于焦油收集领域，更具体地，涉及一种减少焦油粘附的方法及其应用。

背景技术

热解是固体燃料利用较为理想的技术，固体燃料(包括煤、生物质、污泥及固体废弃物)在无氧/缺氧条件下热解时，会生成固、液、气三态产物。其中冷凝器是固体燃料热解工艺中收集液相产物的关键设备，其中管壳式冷凝器应用最为广泛。液相产物，如焦油，在冷凝器中迅速冷却，会部分附着在冷凝器换热管外壁上，结合灰和炭颗粒形成焦油渣等堵塞物，严重影响热交换效率且焦油渣进入后部工序会导致管道堵塞和设备停机。因此，必须采取措施来解决冷凝器的焦油粘附问题。

目前，涂层防护技术被认为是减少焦油粘附的有效手段，其中疏油涂层由于其特殊浸润特性而具有良好的疏油性能，对油污起到防护作用，在生活及工业中具有广阔的应用前景，可应用于冷凝器换热管管壁来缓解冷凝器的焦油粘附问题，减少其清洗频率。但是现有的疏油涂层，一般应用于200℃以下低温或常温环境中，并且主要用于组分简单的石油或润滑油等的防护，大多不具备防酸防腐蚀性。而焦油冷凝环境高温区温度高达500℃，且焦油组分极其复杂，具备较强腐蚀性，故现有疏油涂层很难应用于焦油冷凝环境防护。因此，开发可在焦油冷凝环境中使用的耐高温耐腐蚀的疏油涂层是主要研究方向。

在焦油冷凝收集领域，CN2017104673220中公开了一种高附着力耐磨耐温超双疏自清洁表面涂层及其制备方法，该方法制备的涂层仅可在200℃以下保持较强疏油性能，无法应用于焦油冷凝的高温环境，且仅测试了单一有机物下的疏油性能，无法得知复杂组分下以及腐蚀组分下的疏油性能。CN2020114719345中公开了一种动态疏油的硅氧烷自富集环氧涂料及其制备方法和应用，该种涂料由包括聚硅氧烷、环氧树脂、3-氨丙基三乙氧基硅烷和有机溶剂的原料制备得到，在100℃下具有较好热稳定性，可耐酸碱腐蚀，但也无法应用于焦油冷凝的高温环境。CN2019103279673中公开了一种耐溶剂耐腐蚀的超疏水、疏油自清洁涂层及其制备方法，亦仅耐酸碱腐蚀不耐高温，无法应用于焦油冷凝的高温环境。

发明内容

针对现有技术的上述缺点和/或改进需求，本发明提供了一种用于减少焦油粘附的方法及其应用，其中通过根据焦油特性对管道外侧的涂层进行选择，能够有效减少焦油粘附。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种减少焦油粘附的方法，该方法具体为：当烟气温度为300℃以下时，在管道外侧涂覆纳米有机复合疏油涂层；当烟气温度为300℃～400℃时，在管道外侧涂覆金属氧化物疏油涂层；当烟气温度为400℃～450℃时，在管道外侧涂覆SiO₂疏油涂层；当烟气温度为450℃以上时，在管道外侧涂覆NiCr合金疏油涂层。

作为进一步优选的，所述纳米有机复合疏油涂层的配方为：以环氧树脂为基体，掺杂2.5wt％～5wt％的碳纳米管、2.5wt％～5wt％的聚丙烯酰胺以及1wt％～10wt％的聚苯胺，并采用聚四氟乙烯－六氟丙烯共聚物进行表面修饰。

作为进一步优选的，所述金属氧化物疏油涂层的配方为：45wt％～55wt％纳米WO₃掺杂3.5wt％的碳纳米管、5wt％～10wt％的ZnO、7.5wt％～12.5wt％的TiO₂、6.5wt％～14wt％的CuO以及15wt％～30wt％的SiO₂，并采用聚四氟乙烯－六氟丙烯共聚物进行表面修饰。