納米隔熱保溫涂料在儲油罐保溫試驗應用

祝玉松 曲鵬 王扶輝 沈娜（新疆油田公司工程技術研究院）

目前，新疆油田偏遠井主要采用大罐拉油的方式運輸，處理站處理后合格原油采用大罐交油的方式外輸，原油均需在儲油罐中存放，而原油儲罐在設計時主要是罐體外包巖棉或內覆復合硅酸鹽保溫板[1]，還有大部分儲罐沒有采取保溫措施，為了保證原油運輸過程中不凝固及二次順利卸油，和滿足交油溫度的要求，冬季一般將原油加熱到70 ℃后進儲油罐或輔以加熱系統，由于西北地區冬季嚴寒天氣，存放過程中有大量散熱損失[2-3]。夏季新疆地區炎熱，管壁表面溫度高，存在油氣揮發損失[4]。因此有必要開展新型保溫涂料的試驗應用，提高儲罐保溫效果，減少原油散熱損失，降低前端加熱溫度，進而減少加熱原油耗天然氣量，實現節能降耗的目的[5]。

1 納米隔熱保溫涂料技術

隨著涂料技術的發展，不斷涌現出新型保溫材料，如復合硅酸鹽保溫板、酚醛保溫板系列、硅酸鋁板納米隔熱涂料等，其中納米隔熱涂料在水運船舶應用效果良好[6]。納米隔熱反射保溫涂料為高效、薄層、隔熱、裝飾、防水于一體的新型太空節能反射隔熱保溫涂料[7]。涂料的熱反射率為85%以上，能量的97%輻射至外層表面，涂料的導熱系數小于0.03 W/m·K，能有效抑制太陽和紅外線的輻射熱和熱量傳導，納米隔熱保溫涂料傳熱示意圖如圖1。

圖1 納米隔熱保溫涂料傳熱示意圖

1.1 技術原理

涂層能在涂刷物體表面形成由空心玻璃微珠和空心玻璃微珠連接在一起的三維網絡空心結構，這樣的納米空心玻璃微珠之間形成了一個個疊夾的靜態空氣組，也就是一個個隔熱保溫單元，這些靜態單元在受熱后幾乎不產生熱對流，也就極少的傳導熱量。

涂料表層材料能對400～2 500 nm 的太陽紅外線進行高反射，反射率高達85%，不讓太陽的熱量在物體表面進行累積升溫[8]，輻射能在8～13.5 μm波段內，100%輻射至外層表面。

以丙烯酸為基礎的涂料，附著力強，具有高耐候、抗刮、耐酸堿、抗腐蝕、 防水、防銹及易清潔等功能。

1.2 基本參數

納米隔熱保溫節能涂料基本參數見表1，具有導熱系數低，抗老化使用年限長特點。

2 納米隔熱保溫涂料在儲罐上試驗應用

2.1 方案實施

某集中處理站共有5 座5 000 m3原油儲罐，因原油中雜質較多，其工藝流程是將5#儲罐作為沉降罐使用，然后到其它4 座儲罐，之后外輸，冬季交油溫度45 ℃，夏季交油溫度35 ℃。某集中處理站工藝流程見圖2。

1）原油經分離器分離，溫度為35 ℃，經熱穩定器加熱至70 ℃左右（冬季）。

2）加熱后經過管線進入到5#罐，5#罐達到正常液位后再到1#～4#儲油罐。

3）罐內達到正常液位后，進行原油外輸，外輸時原油溫度不能低于35 ℃。

選用集中處理站1#、3#儲罐罐頂開展試驗應用，納米隔熱保溫涂料共三層，按照5 mm 厚度設計，底層涂料功能是和基材的黏合強度，附著力變大；中間層保溫隔熱涂料功能是隔熱保溫；涂層表面為耐磨表漆，可承受日曬、雨淋、冰雪、鹽霧、陽光輻照和風沙侵蝕。

2.2 測試結果

測試選取具有底面直徑、柱面高度、頂面高度、罐內液位高度均相同的1#、2#大罐罐頂進行，測試時現場無陽光照射。大罐頂面與側面均勻布置測點并用記號筆標注，表面溫度在相同點上取值；環境溫度，風速在大罐頂上測試；大罐尺寸由彩南油田作業區提供。

2016 年11 月22 日09:00—09:10 進 行 測 試，環境溫度-16.6 ℃，風速2 m/s，以觀察其大罐表面溫度的變化情況。罐頂散熱損失測試對比見表2。

表2 罐頂散熱損失測試對比

按測試結果計算，1#罐與2#罐罐頂散熱損失由109 227.7 W 下降到63 018.2 W，下降了42.3%。按冬季運行時間160 天運行，單罐可減少散熱量17.7×104kWh。

天然氣熱值按35 000 kJ/m3（標況）計算，可節天然氣量1.8×104m3。

2 個罐冬季節約加熱用天然氣量3.6×104m3，節約120 t（標煤），減少CO2排放量295.79 t，天然氣價格為1.15 元/m3，年節約費用4.1 萬元。

3 結論

納米隔熱保溫節能涂料在降低儲罐原油熱量損失方面具有良好的效果，降低了原油前端加熱進罐溫度，節約原油加熱消耗天然氣。另外，夏季涂料可以反射太陽輻射能，降低儲油罐內部溫度，能夠減少了油氣蒸發損耗[9]，同時，由于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。經過此次試驗，將繼續推廣使用于大罐及加熱爐保溫中。