納米陶瓷多孔微粒絕熱節(jié)能材料涂層技術(shù)在儲(chǔ)罐上的應(yīng)用

馬曉鵬 陳麗英（吐哈油田公司質(zhì)量安全環(huán)保處）

據(jù)研究，油品儲(chǔ)存溫度愈高，罐內(nèi)溫差愈大，油料蒸發(fā)愈嚴(yán)重。在相同溫度和密封條件下儲(chǔ)存同一種汽油，儲(chǔ)油量為油罐容積20%時(shí)的蒸發(fā)損耗比儲(chǔ)油量為油罐容積95%時(shí)大8倍；油罐的密封程度對(duì)蒸發(fā)損耗也有影響，1座5 000m3油罐，因孔蓋不嚴(yán)密引起自然通風(fēng)，1個(gè)月內(nèi)可損失汽油53×103kg，損失原油28×103kg；儲(chǔ)油罐大小呼吸損耗，大呼吸次數(shù)愈多，油料蒸發(fā)損耗愈大。在蒸發(fā)損耗中，小呼吸損失約占10%。有關(guān)資料表明，1座10 000m3儲(chǔ)存汽油地上金屬罐，每年小呼吸損失可達(dá)117 t，損失率為1.7%。因此，降低儲(chǔ)罐油氣損耗的研究是非常必要的。

吐哈主力油田地處日照時(shí)間長、晝夜溫差大、有“火洲”之稱的新疆吐魯番地區(qū)，儲(chǔ)罐主要分布在油田內(nèi)的油庫、聯(lián)合站、卸油臺(tái)、集氣站和拉油點(diǎn)。油氣蒸發(fā)損耗較大，儲(chǔ)罐附近油氣濃度大，存在一定的安全隱患。

1 納米陶瓷多孔微粒絕熱技術(shù)

納米陶瓷多孔微粒絕熱技術(shù)是采用美國宇航技術(shù)成果研制的節(jié)能絕熱系統(tǒng)，具有防腐、隔熱、防水、反射率高、阻斷熱輻射的特點(diǎn)，通過在油罐表面噴涂，有效阻斷熱輻射、降低罐體的表面溫度，減少因晝夜溫差大而造成的油氣呼吸損耗，從而達(dá)到節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

1.1 技術(shù)原理

采用納米級(jí)的多孔陶瓷微粒為主要原料，產(chǎn)品具有低導(dǎo)熱系數(shù)（k=0.015 9）及高輻射率（88%）、高反射率（97%）等特點(diǎn)。將該產(chǎn)品噴涂到設(shè)備表面，使設(shè)備表面熱輻射及紅外溫度迅速反射及輻射掉，不會(huì)或減低形成溫度場(chǎng)。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)

節(jié)能材料涂層采用了納米陶瓷多孔微粒絕熱技術(shù)、附加復(fù)合防腐性能設(shè)計(jì)、水性環(huán)保涂料工藝，它具有耐老化、耐高溫及防靜電等性能。

1.3 工藝流程

設(shè)備表面處理清潔后，直接將該產(chǎn)品按0.25 mm厚度用無空氣噴涂機(jī)噴涂，噴涂兩遍后噴涂保護(hù)面漆，使得設(shè)備表面長時(shí)間潔凈，降低表面溫度。

1.4 主要技術(shù)指標(biāo)

導(dǎo)熱系數(shù)：0.110W/mK；耐酸性（53%HCl溶液）：168 h無異常；耐堿性（20%NaOH）：300 h無異常；防水性（0.3 MPa，0.5 h）：不透水；環(huán)保：不含可溶性鉛、鎘、鉻、汞等重金屬，不含苯，游離甲醛含量低于指標(biāo)要求；抗老化：有超常使用年限。

2 應(yīng)用效果

鑒于納米陶瓷多孔微粒絕熱技術(shù)的特點(diǎn)，吐哈油田在儲(chǔ)罐上進(jìn)行了大膽嘗試，實(shí)施了降低儲(chǔ)罐油氣損耗的改造工程，通過監(jiān)測(cè)，達(dá)到了很好的節(jié)能減排效果。

2.1 應(yīng)用范圍

投資3 365萬元，分期實(shí)施原油儲(chǔ)罐、液化氣儲(chǔ)罐、輕油儲(chǔ)罐、溶劑油儲(chǔ)罐、成品油儲(chǔ)罐等共計(jì)159具127 852m2改造。

2.2 應(yīng)用效果

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)以及中國石油天然氣集團(tuán)公司西北油田節(jié)能監(jiān)測(cè)中心的測(cè)試報(bào)告，改造后的儲(chǔ)罐表面溫度明顯下降，同時(shí)油氣損耗量也有較大減少（圖1）。

中國石油天然氣集團(tuán)公司西北節(jié)能監(jiān)測(cè)中心對(duì)10 000m3原油儲(chǔ)罐的檢測(cè)結(jié)論見表1～表4和圖2～圖5。

表1 罐體外表面溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果匯總

表2 罐頂外表面溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果匯總

表3 呼吸氣體溫度測(cè)算結(jié)果匯總

表4 大罐呼吸損耗測(cè)算結(jié)果匯總

在儲(chǔ)油罐型號(hào)相同（10 000m3）、液位相近（10m左右）、油品相同（原油密度均為793 kg/m3）、環(huán)境因素同等條件下，涂有0.35mm納米陶瓷多孔微粒絕熱涂層的5號(hào)儲(chǔ)油罐與無涂層的8號(hào)儲(chǔ)油罐相比，罐體外表面平均溫度低8.0℃，罐頂外表面平均溫度低11.9℃，大罐呼吸氣體溫度低7.6℃，大罐呼吸原油損耗量平均減少0.043 t/d，氣組分損耗量平均減少0.069 t/d，油氣損耗總量平均減少0.113 t/d。

可見，在儲(chǔ)油罐上噴涂納米陶瓷多孔微粒絕熱涂層后，對(duì)降低罐體及罐頂外表面溫度和減少大罐呼吸損耗方面起到了較好的作用。

3 總結(jié)及展望

納米陶瓷多孔微粒絕熱涂層以其特性在降低儲(chǔ)罐油氣損耗方面具有良好的效果，它的應(yīng)用不但減少了油氣損耗，同時(shí)在防腐上，由于其防水防腐功能，進(jìn)一步保護(hù)了儲(chǔ)罐的保溫系統(tǒng)；在安全性方面，由于它具有難燃特性，一定程度上降低了火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)；在外觀上，納米陶瓷多孔微粒絕熱的應(yīng)用，大大改善了儲(chǔ)罐的外觀，優(yōu)化了企業(yè)的形象。

為驗(yàn)證實(shí)施效果，共組織對(duì)比測(cè)試評(píng)價(jià)不同儲(chǔ)罐15組30具的表面溫度和大罐呼吸損耗。吐魯番地區(qū)氣象局提供的近3年平均氣溫統(tǒng)計(jì)表顯示：全年20～25℃天數(shù)為147天，25～30℃天數(shù)為93天，30℃以上日照天數(shù)32天。通過改造，吐哈油田年減少損耗原油2 446 t、汽油434 t、柴油884 t、溶劑油46 t、甲醇556 t，節(jié)能5 421 t標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于減排溫室氣體3 097.7 t，增收2 481.89萬元，17個(gè)月回收投資，節(jié)能減排效果顯著。

該技術(shù)應(yīng)用在石油石化工業(yè)、海上采油設(shè)備的絕熱、防腐、防鹽霧等方面可取得顯著節(jié)能效果，油田裝備、野營房、石油天然氣管道、鐵路/公路油料運(yùn)輸車、采油場(chǎng)溫度敏感設(shè)備器材等均可應(yīng)用納米陶瓷多孔微粒絕熱涂層，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。