纳米陶瓷多孔微粒绝热节能材料涂层技术在储罐上的应用

马晓鹏 陈丽英（吐哈油田公司质量安全环保处）

据研究，油品储存温度愈高，罐内温差愈大，油料蒸发愈严重。在相同温度和密封条件下储存同一种汽油，储油量为油罐容积20%时的蒸发损耗比储油量为油罐容积95%时大8倍；油罐的密封程度对蒸发损耗也有影响，1座5 000m3油罐，因孔盖不严密引起自然通风，1个月内可损失汽油53×103kg，损失原油28×103kg；储油罐大小呼吸损耗，大呼吸次数愈多，油料蒸发损耗愈大。在蒸发损耗中，小呼吸损失约占10%。有关资料表明，1座10 000m3储存汽油地上金属罐，每年小呼吸损失可达117 t，损失率为1.7%。因此，降低储罐油气损耗的研究是非常必要的。

吐哈主力油田地处日照时间长、昼夜温差大、有“火洲”之称的新疆吐鲁番地区，储罐主要分布在油田内的油库、联合站、卸油台、集气站和拉油点。油气蒸发损耗较大，储罐附近油气浓度大，存在一定的安全隐患。

1 纳米陶瓷多孔微粒绝热技术

纳米陶瓷多孔微粒绝热技术是采用美国宇航技术成果研制的节能绝热系统，具有防腐、隔热、防水、反射率高、阻断热辐射的特点，通过在油罐表面喷涂，有效阻断热辐射、降低罐体的表面温度，减少因昼夜温差大而造成的油气呼吸损耗，从而达到节能减排、保护环境、提高经济效益的目的。

1.1 技术原理

采用纳米级的多孔陶瓷微粒为主要原料，产品具有低导热系数（k=0.015 9）及高辐射率（88%）、高反射率（97%）等特点。将该产品喷涂到设备表面，使设备表面热辐射及红外温度迅速反射及辐射掉，不会或减低形成温度场。

1.2 关键技术

节能材料涂层采用了纳米陶瓷多孔微粒绝热技术、附加复合防腐性能设计、水性环保涂料工艺，它具有耐老化、耐高温及防静电等性能。

1.3 工艺流程

设备表面处理清洁后，直接将该产品按0.25 mm厚度用无空气喷涂机喷涂，喷涂两遍后喷涂保护面漆，使得设备表面长时间洁净，降低表面温度。

1.4 主要技术指标

导热系数：0.110W/mK；耐酸性（53%HCl溶液）：168 h无异常；耐碱性（20%NaOH）：300 h无异常；防水性（0.3 MPa，0.5 h）：不透水；环保：不含可溶性铅、镉、铬、汞等重金属，不含苯，游离甲醛含量低于指标要求；抗老化：有超常使用年限。

2 应用效果

鉴于纳米陶瓷多孔微粒绝热技术的特点，吐哈油田在储罐上进行了大胆尝试，实施了降低储罐油气损耗的改造工程，通过监测，达到了很好的节能减排效果。

2.1 应用范围

投资3 365万元，分期实施原油储罐、液化气储罐、轻油储罐、溶剂油储罐、成品油储罐等共计159具127 852m2改造。

2.2 应用效果

根据现场监测以及中国石油天然气集团公司西北油田节能监测中心的测试报告，改造后的储罐表面温度明显下降，同时油气损耗量也有较大减少（图1）。

中国石油天然气集团公司西北节能监测中心对10 000m3原油储罐的检测结论见表1～表4和图2～图5。

表1 罐体外表面温度监测结果汇总

表2 罐顶外表面温度监测结果汇总

表3 呼吸气体温度测算结果汇总

表4 大罐呼吸损耗测算结果汇总

在储油罐型号相同（10 000m3）、液位相近（10m左右）、油品相同（原油密度均为793 kg/m3）、环境因素同等条件下，涂有0.35mm纳米陶瓷多孔微粒绝热涂层的5号储油罐与无涂层的8号储油罐相比，罐体外表面平均温度低8.0℃，罐顶外表面平均温度低11.9℃，大罐呼吸气体温度低7.6℃，大罐呼吸原油损耗量平均减少0.043 t/d，气组分损耗量平均减少0.069 t/d，油气损耗总量平均减少0.113 t/d。

可见，在储油罐上喷涂纳米陶瓷多孔微粒绝热涂层后，对降低罐体及罐顶外表面温度和减少大罐呼吸损耗方面起到了较好的作用。

3 总结及展望

纳米陶瓷多孔微粒绝热涂层以其特性在降低储罐油气损耗方面具有良好的效果，它的应用不但减少了油气损耗，同时在防腐上，由于其防水防腐功能，进一步保护了储罐的保温系统；在安全性方面，由于它具有难燃特性，一定程度上降低了火灾风险；在外观上，纳米陶瓷多孔微粒绝热的应用，大大改善了储罐的外观，优化了企业的形象。

为验证实施效果，共组织对比测试评价不同储罐15组30具的表面温度和大罐呼吸损耗。吐鲁番地区气象局提供的近3年平均气温统计表显示：全年20～25℃天数为147天，25～30℃天数为93天，30℃以上日照天数32天。通过改造，吐哈油田年减少损耗原油2 446 t、汽油434 t、柴油884 t、溶剂油46 t、甲醇556 t，节能5 421 t标准煤，相当于减排温室气体3 097.7 t，增收2 481.89万元，17个月回收投资，节能减排效果显著。

该技术应用在石油石化工业、海上采油设备的绝热、防腐、防盐雾等方面可取得显著节能效果，油田装备、野营房、石油天然气管道、铁路/公路油料运输车、采油场温度敏感设备器材等均可应用纳米陶瓷多孔微粒绝热涂层，应用领域广泛。