納米陶瓷多孔微粒絕熱節能材料涂層技術在儲罐上的應用

馬曉鵬 陳麗英（吐哈油田公司質量安全環保處）

據研究，油品儲存溫度愈高，罐內溫差愈大，油料蒸發愈嚴重。在相同溫度和密封條件下儲存同一種汽油，儲油量為油罐容積20%時的蒸發損耗比儲油量為油罐容積95%時大8倍；油罐的密封程度對蒸發損耗也有影響，1座5 000m3油罐，因孔蓋不嚴密引起自然通風，1個月內可損失汽油53×103kg，損失原油28×103kg；儲油罐大小呼吸損耗，大呼吸次數愈多，油料蒸發損耗愈大。在蒸發損耗中，小呼吸損失約占10%。有關資料表明，1座10 000m3儲存汽油地上金屬罐，每年小呼吸損失可達117 t，損失率為1.7%。因此，降低儲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間長、晝夜溫差大、有“火洲”之稱的新疆吐魯番地區，儲罐主要分布在油田內的油庫、聯合站、卸油臺、集氣站和拉油點。油氣蒸發損耗較大，儲罐附近油氣濃度大，存在一定的安全隱患。

1 納米陶瓷多孔微粒絕熱技術

納米陶瓷多孔微粒絕熱技術是采用美國宇航技術成果研制的節能絕熱系統，具有防腐、隔熱、防水、反射率高、阻斷熱輻射的特點，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，從而達到節能減排、保護環境、提高經濟效益的目的。

1.1 技術原理

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

1.2 關鍵技術

節能材料涂層采用了納米陶瓷多孔微粒絕熱技術、附加復合防腐性能設計、水性環保涂料工藝，它具有耐老化、耐高溫及防靜電等性能。

1.3 工藝流程

設備表面處理清潔后，直接將該產品按0.25 mm厚度用無空氣噴涂機噴涂，噴涂兩遍后噴涂保護面漆，使得設備表面長時間潔凈，降低表面溫度。

1.4 主要技術指標

導熱系數：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要求；抗老化：有超常使用年限。

2 應用效果

鑒于納米陶瓷多孔微粒絕熱技術的特點，吐哈油田在儲罐上進行了大膽嘗試，實施了降低儲罐油氣損耗的改造工程，通過監測，達到了很好的節能減排效果。

2.1 應用范圍

投資3 365萬元，分期實施原油儲罐、液化氣儲罐、輕油儲罐、溶劑油儲罐、成品油儲罐等共計159具127 852m2改造。

2.2 應用效果

根據現場監測以及中國石油天然氣集團公司西北油田節能監測中心的測試報告，改造后的儲罐表面溫度明顯下降，同時油氣損耗量也有較大減少（圖1）。

中國石油天然氣集團公司西北節能監測中心對10 000m3原油儲罐的檢測結論見表1～表4和圖2～圖5。

表1 罐體外表面溫度監測結果匯總

表2 罐頂外表面溫度監測結果匯總

表3 呼吸氣體溫度測算結果匯總

表4 大罐呼吸損耗測算結果匯總

在儲油罐型號相同（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號儲油罐與無涂層的8號儲油罐相比，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，在儲油罐上噴涂納米陶瓷多孔微粒絕熱涂層后，對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 總結及展望

納米陶瓷多孔微粒絕熱涂層以其特性在降低儲罐油氣損耗方面具有良好的效果，它的應用不但減少了油氣損耗，同時在防腐上，由于其防水防腐功能，進一步保護了儲罐的保溫系統；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風險；在外觀上，納米陶瓷多孔微粒絕熱的應用，大大改善了儲罐的外觀，優化了企業的形象。

為驗證實施效果，共組織對比測試評價不同儲罐15組30具的表面溫度和大罐呼吸損耗。吐魯番地區氣象局提供的近3年平均氣溫統計表顯示：全年20～25℃天數為147天，25～30℃天數為93天，30℃以上日照天數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，節能5 421 t標準煤，相當于減排溫室氣體3 097.7 t，增收2 481.89萬元，17個月回收投資，節能減排效果顯著。

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