納米微孔絕熱材料的應用現狀及前景

馬際娟

（浙江嘉吉石化工程有限公司 浙江 湖州 313000）

納米微孔絕熱材料的應用現狀及前景

馬際娟

（浙江嘉吉石化工程有限公司 浙江 湖州 313000）

隨著近幾年中國先進科技的不斷創新和研發，中國領先世界的先進項目和成果的數量也在不斷增加，甚至趕超世界先進技術，讓發達國家都望塵莫及。對于傳統的耐火材料行業領域而言，納米微孔絕熱材料的出現無疑打破了我們對于傳統耐火材料的陳舊認知。從懷疑的眼光、懷疑的態度、目瞪口呆的高價格，都使我們對納米微孔材料產生了種種不信任、不嘗試、拒之門外的行為。但是，近幾年納米微孔絕熱材料非但沒有被我們趕出市場，反而發展的規模越來越大，應用推廣的效果也得到了用戶的肯定。真正的納米微孔絕熱材料再一次驗證了那句真理名言“實踐是檢驗真理的唯一標準”。

納米微孔絕熱材料；耐火材料；連續生產；低導熱；節能減排

1 引言

隨著近幾年中國先進科技的不斷創新和研發，中國領先世界的先進項目和成果的數量也在不斷增加，甚至趕超世界先進技術，讓發達國家都望塵莫及。對于傳統的耐火材料行業領域而言，納米微孔絕熱材料的出現無疑打破了我們對于傳統耐火材料的陳舊認知。從懷疑的眼光、懷疑的態度、目瞪口呆的高價格，都使我們對納米微孔材料產生了種種不信任、不嘗試、拒之門外的行為。

從哲學的角度講，新事物是指符合事物發展的客觀規律和前進趨勢、具有強大生命力和遠大前途的事物。納米微孔絕熱材料的產生正是在我國積極推進節能減排、節能降耗的政策下順勢產生的，它的產生和發展符合人類進步的需要。正因為如此，納米微孔絕熱材料非但沒有被我們排擠出市場，反而發展的規模越來越大，應用推廣的效果也得到了用戶的肯定。也為石化行業、冶金行業及其他行業帶來了新的變革。真正的納米微孔絕熱材料再一次驗證了那句真理名言“實踐是檢驗真理的唯一標準”。

2 國內耐火材料行業中納米微孔絕熱材料介紹

納米材料是指在三維空間中至少有一維處在納米尺度范圍(1nm～100nm)或由他們作為基本單元構成的材料，如圖1所示。而納米微孔絕熱材料在生產過程中使用的主要材料二氧化硅，不但尺寸小、其質量也超輕，具有自身的局限性，不能被直接應用。它必須依附于某種產品而存在，或者說借殼而存在。

圖1 納米級材料

中國有很多高科技的研發人員不斷嘗試著對納米微孔絕熱材料的研發、試驗。試圖讓納米微孔材料以最穩定、最良好、最佳的狀態呈現為一種固定形態的耐火隔熱材料。納米微孔絕熱材料的生產技術目前是保密技術，屬于高端技術。經過幾年的推陳出新、優勝劣汰。市場上的納米微孔絕熱材料的形態目前有納米毯、納米板的形式。

由于目前納米微孔材料的組成材料非常小，為保護納米微孔材料在施工過程中不泄露，不流失，國內大多數生產廠家都采用鋁箔、鋁箔布、PE膜進行包覆，如圖2、圖3、圖4所示。這三種包覆材料材料中PE膜包覆的生產工藝最為嚴格，它要求納米微孔絕熱材料要具有良好的耐壓強度及抗折強度，從側面也反映出廠家的生產技術領先水平。PE膜包覆的納米微孔板可以說是目前國內最先進的生產技術。納米微孔絕熱材料的大面積應用必須要求其具有良好的形狀及形狀穩定性，保證施工中不易被破壞，使用中不易變形。這是對納米微孔絕熱材料的最基本要求。

圖2 納米毯

圖3 鋁箔包覆的納米板

圖4 PE膜包覆的納米板

3 國內耐火材料行業中納米微孔絕熱材料應用現狀

納米微孔絕熱材料是目前隔熱性能最好的高溫絕熱材料，其最大的產品特性是低溫下（200℃）有比靜止的空氣更低的導熱系數和高溫狀態下超出想象絕熱效果，并具有較高的使用溫度，極好的熱穩定性，和超強的耐急冷急熱的性能。

石油化工行業是中國主要生產汽油、柴油、煤油、化工原材料的產能大戶，同時也是耗能大戶。近幾年，隨著石化行業節能減排、節能降耗政策的大力推動，納米微孔絕熱材料也被大量應用，其中納米微孔絕熱板的推廣應用最為成熟，目前已經被石化行業認定為降低加熱爐外壁的溫度的主要手段之一。

納米微孔絕熱板的生產技術屬于新的高端技術，在國內形成連續化生產線，產品質量讓用戶信得過的廠家少之又少，屈指可數。浙江嘉吉石化工程有限公司生產的納米微孔絕熱板采用PE膜包覆，產品成型好，抗壓、折強度高，如下圖5、圖6所示。憑借著產品的質量優勢、極低的導熱系數已經在中海油惠煉二期二期1000萬噸/年煉油及100萬噸/年乙烯項目、中國石化上海石油化工股份有限公司乙烯裝置、中國石化中原石油化工有限責任公司乙烯裝置5#裂解爐襯里更換工程、中石化天津分公司乙烯裂解爐項目、浙江石油化工有限公司4000萬噸/年煉化一體化項目一期工程140萬噸/年乙烯裝置等大型項目中簽約得到應用。

圖5 塑封的納米微孔板

圖6 納米微孔板的強度高

浙江嘉吉生產的納米微孔絕熱板之所以被廣為贊譽，究其主要原因是產品質量過硬，真正賦予了納米微孔材料以一種固定不變、穩定的形態。同時建立了國內唯一的連續化自動生產線，實現了產品的連續化全自動生產，保證了產品產量可以滿足使用的需要。真正實現了新產品從實驗室階段到生產推廣階段的大跨越邁進。國內很多新產品雖然實驗室研發成功了，但是沒有形成批量生產，直接制約了新產品的推廣，這種情況也很普遍。

納米微孔絕熱板采用原料的尺寸極小，在加熱爐襯里施工中過程中需要穿過金屬螺栓、金屬托板等金屬固定件，常常被擔心會出現納米粉泄露、流失、出現孔洞等情況。這種情況在納米板強度低、成型差等情況下，是可能會出現的。但是浙江嘉吉生產的納米板采用高強度壓機壓制而成，強度非常高，施工現場開孔、開槽都不會影響其形態，不會破壞其整體型，這也正是產品被大范圍推廣應用的主要原因之一，如下圖7所示。

圖7 嘉吉納米微孔板穿孔、開槽后的效果圖

對于新產品的推廣應用，良好的使用效果無疑是對產品最好的肯定，同時也是新產品在繼續推廣使用的鋪路石。納米微孔絕熱板因其具有耐溫高、導熱系數小等優點，被應用在石化行業各種加熱爐爐襯中，其中也被廣泛應用在溫度1250℃的高溫乙烯裂解爐上。乙烯裂解爐被稱為溫度最高的管式加熱爐，是生產化工原料乙烯的主要裝置。納米微孔絕熱板應用在耐火磚、陶瓷纖維模塊產品的背襯層，作為一種低導熱系數的隔熱保溫材料，充分發揮它的低導熱特性。通過遠紅外熱成像儀對使用6個月后的爐況進行測試，測試結果是非常顯著，并達到設計要求。

圖8 乙烯裂解爐端墻襯里遠紅外熱成像儀測試結果

圖9 乙烯裂解爐側墻襯里遠紅外熱成像儀測試結果

4 納米微孔板在使用過程中的注意事項

納米微孔絕熱板屬于一種高端的新產品，在施工使用過程中，對其需要特別“保護”，主要是因為納米微孔板自身材料特性決定的。

為了保證充分發揮納米微孔絕熱板的耐高溫、低導熱的特性，在爐襯結構設計、施工過程中，特別需要考慮納米微孔絕熱板所放置位置的界面溫度和防水性。如果使用溫度超過其最高使用溫度的情況下，納米微孔板會出現急劇收縮的現象。同樣，如果采購的是不憎水的納米微孔絕熱板作為澆注料背襯使用時，沒有做好防水措施，也將嚴重影響使用效果，甚至會完全喪失其功能。

5 前景預測

隨著現代科技的不斷進步，很多不可能實現夢想的變成了現實。很多傳統的耐火材料也在被不斷推出的新產品替代。納米材料從最初的名字問世，就帶有一種神秘的色彩。可是隨著我國耐火材料生產廠家的不斷努力，到現在納米微孔絕熱板的推廣應用。可謂是耐火材料行業前進的“里程碑”式的標志。

今后，隨著國家對石油化工行業更加嚴格的節能減排要求，伴隨而來的是更大規模的煉油生產企業取代小型煉油企業、更高的爐襯設計審核要求的提出。這更加快的耐高溫、低導熱的納米微孔絕熱材料的推廣速度。相信在不久的將來，納米微孔絕熱材料不會僅限于目前的應用領域，它能在更多的行業、領域內得到更好的發展。

TB383.1 【文獻標識碼】A 【文章編號】1009-5624（2018）01-0026-02