Brevet FR2484055A1 — publié le 19811211

La présente invention concerne une nouvelle technique d'isolation thermique. L'isolation thermique d'appareils tels que, par exemple, réacteurs, récipients et tuyauteries dont les parois sont portées de manière temporaire ou permanente à une température supérieure à environ 100 OC, est effectuée couramment par application sur la paroi à isoler de fibres minérales (verre, roche ou laitier). Ces fibres sont maintenues en place par un moyen quelconque, par exemple au moyen d'une armature posée par soudure, par capitonnage sur aiguilles, par cerclage par feuillard métallique. Ces isolants nécessitent un revêtement de protection contre les intempéries et les chocs. La protection est en général assurée par un bardage métallique, par exemple en tôle d'acier galvanisé ou prélaqué, en tôle d'aluminium, ou en plastique. Bien entendu, pour éviter les infiltrations d'eau, le bardage doit être posé avec grand soin. Les tôles doivent se recouvrir parfaitement dans toutes les directions. Si cette opération permet d'obtenir une bonne étanchéité des grandes surfaces planes ou à faible rayon de courbure, il n'en est pas de même lorsqu'il s'agit de rendre étanches des surfaces à fort rayon de courbure, (par exemple des conteneurs de forme sphérique), des parties comprenant des raccordements et des tuyauteries. Il faut dans ce cas, pour assurer 1 'étanchéité, fixer des morceaux de tôles de petites dimensions, ce qui accroît le nombre de joints et par conséquent les risques d'infiltration. Malgré les précautions prises lors de la pose, il est connu qu'au cours du temps les chocs que subissent ces bardagesiesdéforment et peuvent même provoquer l'écartement de deux tolets, permettent à l'eau de pluie de pénétrer dans l'isolant. Or un isolant en fibre minérale mouillé présente de nombreux inconvé- nients : il perd ses qualités isolantes avec pour conséquence un accroissement des pertes thermiques. Il y a aussi diminution de la température de la surface métallique, ce qui peut provoquer des condensations indésirables à l'intérieur de l'appareillage, pouvant provoquer - une corrosion interne ; ainsi, dans le cas d'un gaz contenant 503 et H20, si la température de surface descend au-dessous du point de rosée, il y a condensa tion d'acide sulfurique et donc corrosion - un mauvais transfert de matière ; c'est le cas, par exemple d'une distillation : si les parois de la colonne ne sont pas à l'équilibre de température il y a des reflux non contrôles et baisse de l'efficacité de séparation ; - une difficulté pour transporter un fluide caloporteur, par exemple une vapeur de chauffage qui arrive alors en partie condensée ; - un mauvais contrôle de réactions chimiques, par exemple dans le cas d'un milieu réactionnel gazeux comportant des molécules très réactives (par exemple les hydrocarbures insaturés). S'il y a condensation, les réactions de polymérisation qui ne se produisent qu'en phase liquide peuvent conduire à des gommes provoquant un encrassement et éventuellement un bouchage de réacteur ou de pores de catalyseur. Ces inconvénients, liés à une mauvaise étanchéité, disparaissent lorsqu'on utilise une autre technique d'isolation, la projection d'un matériau capable de former, par expansion, une mousse organique, par exemple la mousse de polyuéianoe. En effet, dans ce cas il y a continuité de matière et donc impossibilitê pour l'eau de pénétrer. Toutefois, l'utilisation de la mousse de polyuréthanne est limitée à environ 110 OC. L'invention a pour objet de décrire un nouveau matériau composite d'isolation thermique et un procédé d'isolation thermique de surfaces chauffées, utilisables en particulier lorsque les surfaces à isoler thermiquement sont portées, de manière temporaire ou permanente, à des températures supérieures à environ 150 0C et pouvant atteindre 500 OC ou davantage. Le procédé de l'invention consiste à déposer, sur la surface à isoler au moins une couche (A) de matériau isolant résistant aux temperatures élevées et notamment à celle atteinte par la surface à protéger, et à former sur ce matériau,à l'opposé de la surface à isoler, au moins une couche continue (B) de mousse organique. Lorsque la surface à isoler est portée à sa température élevée d'utilisation, un gradient descendant de température s'établit à travers les couches (A) et (B). Les épaisseurs relatives des deux couches sont choisies de manière que la couche (B) ne soit pas portée à une température qu'elle ne puisse supporter sans dommage. Par exemple, l'épaisseur de la couche (A) est choisie telle que l'interface de (A) et (B) ne soit pas porté à une température supérieure à environ 100-120 OC. La mousse peut être de nature chimique quelconque, par exemple une mousse de polyuréthanne (PU) ou une mousse phénolique. L'essentiel est qu'elle soit formée sur place de façon à former une couche isolante aussi continue que possible à la surface de la couche (A). La technique de formation de cette mousse peut être l'une quelconque des techniques connues dans l'art. Par exemple, pour les capacités (par exemple réacteurs, récipients) on peut projeter directement le PU sur la fibre minérale telle quelle ou après qu'on l'ait recouverte d'une couche d'isolation, par exemple une bande de papier, une feuille de plastique ou de tissu ou équivalents. On peut protéger ensuite le PU, par exemple par une peinture à base d'élastomère. Ces techniques sont bien connues car déjà utilisées pour isoler des parois à basse température, par exemple réservoirs de stockage de fuel lourd réchauffés à 50 OC ou industrie du gaz liquéfié. Bien entendu on pourra par exemple, pour des raisons d'esthétique ou de résistance mécanique, recouvrir le calorifuge d'un bardage métallique comme on le fait pour la fibre minérale seule. La densité de la mousse est choisie en fonction de la résistance mecanique désirée. La densité habituellement choisie pour avoir le coefficient de conductibilité thermique le plus bas est d'environ 30 à 60 W/m3. Dans les parties où l'on désire une résistance mécanique plus grande (pour supporter le poids d'un homme par exemple) on peut porter la densité à 80 100 kg/m3 ou davantage ; dans ce cas, comme le coefficient de conductibilité thermique se trouve accru on aura avantage à augmenter l'épaisseur de mousse pour conserver un flux thermique identique, ce qui ira dans le sens d'un accroissement supplémentaire de la résistance mécanique. Pour les tuyauteries, comme il est difficile de projeter la mousse de manière à avoir une épaisseur uniforme, on peut procéderde manière légèrement différente On applique la fibre minérale de manière traditionnelle puis on installe une double enveloppe concentrique, par exemple en tôle, fermée aux extrémités de façon à réaliser un coffrage. On perce un trou à chaque extrémité puis on injecte la mousse par l'une d'entre elles. Lorsqu'elle ressort de l'autre coté on est assuré que le coffrage est plein. Cette technique est déjà utilisée sur les tuyauteries froides mais, bien entendu, sans mettre de fibre minérale. L'utilisation de cette technique peut être étendue dans certains cas particuliers aux colonnes et autres récipients. La méthode de l'invention se prête également à une mise en oeuvre continue, s'il s'agit d'isoler, par exemple, un tuyau. On utilise dans ce cas l'un quelconque des appareils déjà décrits, par exemple celui du brevet français 2 257 059, en formant la mousse non plus directement sur le tuyau en rotation mais sur ce même tuyau après qu'on l'ait recouvert par simple enroulement d'une couche de laine minérale et éventuellement d'une première carcasse métallique ou d'une feuille d'isolation. Exemple de calorifugeage mixte On désire calorifuger un réacteur dont la température est de 300 OC, la température ambiante étant comprise entre 0 et 35 OC suivant la période de l'année. Un calorifugeage de type connu consisterait par exemple, si l'on veut limiter les pertes à 100 W/m2, à poser une couche de laine de verre de 120 mm d'épaisseur. Dans le cas d'un calorifugeage mixte selon l'invention et pour la même perte thermique, si l'on veut que la température à l'interface laine de verre - mousse de PU ne dépasse pas 100 C, on applique 90 mm de laine de verre et 20 mm de mousse de PU projeté de densité 40 kg/m3. Exemples montrant I'efficacité du calorifugeage mixte décrit ci-dessus: Fabrication d'isoprène : Un procédé connu de fabrication de l'isoprène (monomère utilisé pour la synthèse du caoutchouc) consiste à craquer le 4,4-diméthylmétadioxane suivant la réaction : La réaction est effectuée en présence de catalyseur à 300 C. On a d'abord opéré selon une technique connue de calorifugeage. Le réacteur a été calorifugé avec une épaisseur de 120 mm de laine de verre protégée par un bardage en tôle galvanisée. 4 mois après le démarrage de l'installation, on a constate une diminution progressive du rendement en isoprène dans le temps.Au bout de 6 mois, on a ouvert le réacteur et il a été constaté que les parois du réacteur étmentpar endroits tapissées de goudrons, lesquels recouvraient une partie des grains de catalyseur, expliquant ainsi la chute de rendement. Le bardage de protection ayant été enlevé, il a été constaté qu'une partie de la laine de verre était tassée probablement à cause de l'infiltration d'eau lors des arrêts. Le calorifugeage a été refait selon l'invention comme décrit ci-dessus. L'installation a fonctionné pendant 12 mois sans baisse du rendement. A l'ouverture du réacteur, on n'a observé la présence que de faibles traces de goudrons, essentiellement sur les parois et pratiquement pas sur le catalyseur. Corrosion d'un carneau de générateur de vapeur : Sur lesgénérateurs de vapeur de grosse capacité on brûle du fuel lourd n0 2. Celui-ci peut contenir jusqu'à 4 X de soufre lequel, lors de la combustion, se transforme principalement en S02 mais également en 503. S03 réagit avec l'eau provenant de l'oxydation de l'hydrocarbure Si la température de la fumée atteint une valeur inférieure au point de rosée en donnant de l'acide sulfurique très corrosif suivant la réaction 503 + H20 - w H2504 On a examiné le cas d'une chaudière de 10 MW brûlant du fuel lourd n0 2 à 3,7 % de soufre. La température des fumées sortant de la chaudière est de 190 OC. La température du point de rosée étant de 150 OC il y a eu nécessité de calorifuger le carneau et la cheminée. Ce calorifugeage a été fait avec une épaisseur de 60 mm de laine de verre protégée par un bardage en tôle galva nisée. Après un an de fonctionnement est apparue une forte odeur d'anhydride sulfureux. Après avoir enlevé le calorifugeage, on s'est aperçu que la tôle du carneau était percée à plusieurs endroits au niveau du raccordement à la cheminée, là où il est difficile d'assurer une étanchéité absolue vis-à-vis des intemperies. L'opération de calorifugeage a été reprise. On a appl5qué-40 mm de laine de verre et puis projeté 20 mm de mousse de polyuréthanne. Le générateur de vapeur fonctionne depuis 5 ans sans qu'aucune odeur d'anhydride sulfureux puisse indiquer une fuite possible. REVENDICATIONS 1) - Méthode d'application d'un revêtement d'isolation thermique à la surface d'un corps susceptible d'être porte à une température élevée, qui consiste à déposer, sur ladite surface, au moins une couche (A) de matériau isolant capable de résister à ladite température élevée, et à former, sur ce matériau, au moins une couche continue (B) de mousse organique, par dépit d'une matière capable de formerladite couche continue de mousse organique. 2) - Méthode selon la revendication 1, dans laquelle le matériau (A) est recouvert d'une feuille en métal, papier ou plastique, avant depôt de la matière formant la mousse organique. 3) - Méthode selon la revendication 2, dans laquelle on dispose une première feuille de métal sur la couche de matériau (A) puis une seconde feuille de métal, concentrique à la première, et non-contigUe,formant avec cette dernière un espace dans lequel on introduit la mati-ère de formation de la mousse. 4) - Revêtement d'isolation thermique, tel qu'obtenu par la méthode de l'une quelconque des revendications 1 à 3. 5) - Application du revêtement de la revendication 4 à un appareil ayant de maniere continue ou occasionnelle une température de surface extérieure comprise entre 150 et 500 C, les épaisseurs relatives des couches A et B étant choisies de telle manière que la couche B ne soit pas portée à une température à laquelle elle risquerait d'être détériorée.