新型太空隔熱涂料在我廠球罐上的應(yīng)用

司艷霞，頓浩軍，劉存鋼，張建彬

(中國石化中原油田分公司石油化工總廠，河南濮陽 457165)

0 前言

中國石化中原油田分公司石油化工總廠油品一站液化氣罐區(qū)，主要負(fù)責(zé)接受催化裝置的液化氣，同時接收氣聚裝置的重組分、丙烯、丙烷，接收輕烴裝置的液態(tài)烴，并負(fù)責(zé)液化氣、重組分、液態(tài)烴、丙烯、丙烷的裝車任務(wù)。該區(qū)域現(xiàn)有液化氣罐3座，儲量1 000 m3;重組分罐2座，儲量800 m3;丙烷1座，儲量200 m3;液態(tài)烴罐2座，儲量400 m3;丙烯罐2座，儲量400 m3。

球罐區(qū)原來使用涼涼膠隔熱，由于涼涼膠不阻燃而且隔熱效果不太好，每年夏天，表面溫度可達60℃以上，不僅帶來了安全隱患，同時也降低了罐區(qū)的可用庫容。為確保球罐區(qū)夏季安全生產(chǎn)，在大氣環(huán)境溫度大于30℃時，需對球罐采取降溫降壓措施，通常采用內(nèi)部平壓、水噴淋降壓和向系統(tǒng)泄壓的方法，降低球罐內(nèi)儲存介質(zhì)的溫度、壓力。為了盡量減少氣體介質(zhì)的浪費，一般采用內(nèi)部平壓和動力水噴淋兩種方法交替進行。

1 存在問題

我廠10座液化石油氣球罐外刷涼涼膠，每年夏天，表面溫度可達60℃以上，存在以下主要問題:①為了保證安全生產(chǎn)，往往采用淋水噴淋降溫、降壓，雖然可以暫時緩解球罐的溫度和壓力，但是效果仍然不明顯。②水噴淋不僅消耗大量的水電，而且噴淋水極易破壞涂層漆膜，同時，罐下閥門、管線等設(shè)備也極易受到腐蝕，進而縮短球罐等設(shè)備的使用壽命。③每年雖然向火炬泄壓次數(shù)少，但是每次都會造成丙烯等能源的浪費。④受庫容小、周轉(zhuǎn)量大等因素的影響，罐區(qū)依舊存在溫度或壓力超高的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)過安全閥起跳的安全事故。

綜上所述，雖然采取了一系列措施，但是，炎熱的夏季，不能從根本上解決溫度、壓力超高的現(xiàn)象，因此而帶來的隱患更是一直威脅著油品一站的安全生產(chǎn)。

2 新型太空隔熱涂料在我廠球罐上的應(yīng)用

20世紀(jì)90年代后期，“太空”涂料進入我國。該類涂料據(jù)稱首先用于航天工業(yè)，從商業(yè)效應(yīng)出發(fā)，一些商家或制造廠故把其稱為“太空”涂料(Space coat)。事實上，地面民用條件與太空有很大不同，現(xiàn)一般用的“太空涂料”決不是航天器用的外層涂料，是根據(jù)航天器用隔熱涂料原理開發(fā)的民用產(chǎn)品。與常規(guī)保溫材料相比，“太空涂料”確有新概念、新技術(shù)、新材料，與一般隔熱涂料相比有許多優(yōu)點。

深圳華創(chuàng)公司在吸收、消化國外“太空涂料”基礎(chǔ)上，開發(fā)出了高性能的隔熱涂料——“T-1涂料”。T-1全太陽光反射率達82% ～85%，耐酸堿能力強，水溶性、無毒、無危險性，完全阻燃。使用溫度-50～280℃ ，使用壽命大于6年。

2.1 “T-1”涂料隔熱效果的作用機理和優(yōu)點

T-1隔熱涂料的核心是選用特種陶瓷微粒做主填料，采用最佳配比方案和制造工藝，使產(chǎn)品達到最好的熱反射性能，同時具有優(yōu)良的保溫性能和防腐性能。

2.1.1 選用金紅石型TiO2作為陶瓷填料

如圖1、2所示，TiO2不僅反射率高，而且折射率也高。如圖3、4所示，高折射率填料光線穿透少，低折射率穿透多。

2.1.2 采用中空真空特種陶瓷微粒技術(shù)

采用中空技術(shù)，增加涂層內(nèi)部界面，通過反射、散射和吸收，降低熱輻射;降低相對密度，減少涂層蓄熱能力?！癟-1”相對密度較小，為1.08～1.12。增加涂層內(nèi)部反射、輻射面積。詳見圖5所示。

圖5 用中空粒子增加反射

采用真空技術(shù)好處，減少對流、傳導(dǎo)傳熱。采用特種陶瓷微粒的目的是通過基質(zhì)材料的熱力性能降低涂層導(dǎo)熱系數(shù)。瓷粒的成分和制造工藝不同，隔熱效果不同。不同瓷粒隔熱效果試驗見圖6。

圖6 不同瓷粒隔熱效果試驗

從圖6試驗數(shù)據(jù)可知，用特種瓷粒的表面溫度比用普通瓷粒低15～20℃。中空或真空特種陶瓷微粒技術(shù)是“T-1”涂料的核心技術(shù)。

2.1.3 選用高反射率乳膠

“T-1”隔熱涂料采用有機硅—丙烯酸樹脂作乳膠，表1中該種樹脂吸收率最小(反射率最大)。

2.1.4 優(yōu)化粒徑

從圖7可看出，瓷粒的粒度越小隔熱效果越好，但成本越高，“T-1”涂料中瓷粒的粒度選擇200～250目，從而達到最佳性價比。

圖7 不同粒徑隔熱效果試驗

2.1.5 優(yōu)化涂層厚度

涂層厚度愈大，隔熱效果愈好，但成本越大，厚度1 mm的成本為厚度0.3 mm的3倍。圖8表明，隨厚度增加，效果增加變小，厚度在0.3～0.5 mm之間，其隔熱效果基本接近。實踐亦表明，噴涂厚度控制在0.3 mm左右時，能同時滿足隔熱要求和防腐要求。

圖8 比較合理的涂層厚度

2.2 應(yīng)用效果分析

為評價“T-1”涂料的效果，在球罐區(qū)應(yīng)用“T-1”涂料前后，用表面溫度計分別測量了球罐的外表面溫度。

2.2.1 表面溫度比涼涼膠降低約10℃

表面受太陽熱，會使表面溫度高于環(huán)境溫度，即:日照超溫=表面溫度-環(huán)境溫度。

在相同溫度、相同液位下，丙烯罐409表面溫度如表1所示。

表1 不同涂料在丙烯罐409表面的溫度比較

由此可見，新型隔熱涂料性能好于涼涼膠，表面溫度可降低5～10℃。

2.2.2 降低罐壓

當(dāng)罐內(nèi)清晨介質(zhì)溫度為40℃，用新型涂料，夏季日溫升小于5℃ ，即罐內(nèi)介質(zhì)溫度小于45℃，且罐容越大、罐液位越低，溫升越小，完全達到了溫度降低同時降低壓力的目的。

2.2.3 停止水噴淋

2010年9月末應(yīng)用新型太空涂料后，10座液化石油氣球罐完全停止了水噴淋，即使是在環(huán)境溫度高達39℃的時候，內(nèi)部介質(zhì)沒有出現(xiàn)過一次超溫超壓的現(xiàn)象。

3 經(jīng)濟效益分析

液化石油氣球罐按其50℃時飽和蒸汽壓力設(shè)計，采用新型涂料，達到了降溫、降壓，節(jié)能降耗，停止了介質(zhì)放空和取消新鮮水噴淋，最終達到安全生產(chǎn)的目的。

3.1 節(jié)約用電

噴淋所使用離心泵的功率為37 kW/h，以每天8 h、最高氣溫100 d、每度電0.65元計算，則每年可節(jié)約用電22 496元。

3.2 節(jié)約用水

每天按4座罐需要噴淋，每小時耗水量30 m3，每天噴淋8 h，每年使用時間按100 d計算，噴淋所使用的新鮮水量為24 000 m3。

每立方水按2.9元計算，則每年可以節(jié)約用水69 600元。

3.3 節(jié)約維修費

新型涂料的使用壽命按10年計算 ，平均每年可減少設(shè)備維修費用10萬余元?？傊褂眯滦透魺嵬苛?，每年合計可降低約20萬元成本費用。

4 結(jié)論

①太空隔熱涂料能反射90%的太陽光，在夏季，降低表面溫度，可以使球罐外表面溫度平均降低5～10℃，保持表面陰涼，進而降低罐內(nèi)介質(zhì)壓力。②較低的熱傳導(dǎo)系數(shù)(0.035 W/m·K)，具有隔熱作用，阻止熱量從表面向內(nèi)部介質(zhì)轉(zhuǎn)移，內(nèi)部溫度降低5～10℃，保證了安全生產(chǎn)。③能有效地阻止水汽凝結(jié)，保持干燥，隔離水汽，避免潮濕對物體的腐蝕，延長設(shè)備使用壽命，減低了設(shè)備維修費用。④杜絕了介質(zhì)高壓放空，減少因向系統(tǒng)泄壓的氣體損失;同時對周圍環(huán)境減少了污染，降低對人體的傷害。⑤實現(xiàn)了液化石油氣球罐夏季安全生產(chǎn)。