纳米微孔绝热材料的应用现状及前景

2018-12-27马际娟

信息记录材料 2018年1期

关键词：嘉吉裂解炉微孔

马际娟

（浙江嘉吉石化工程有限公司浙江湖州 313000）

纳米微孔绝热材料的应用现状及前景

马际娟

（浙江嘉吉石化工程有限公司浙江湖州 313000）

随着近几年中国先进科技的不断创新和研发，中国领先世界的先进项目和成果的数量也在不断增加，甚至赶超世界先进技术，让发达国家都望尘莫及。对于传统的耐火材料行业领域而言，纳米微孔绝热材料的出现无疑打破了我们对于传统耐火材料的陈旧认知。从怀疑的眼光、怀疑的态度、目瞪口呆的高价格，都使我们对纳米微孔材料产生了种种不信任、不尝试、拒之门外的行为。但是，近几年纳米微孔绝热材料非但没有被我们赶出市场，反而发展的规模越来越大，应用推广的效果也得到了用户的肯定。真正的纳米微孔绝热材料再一次验证了那句真理名言“实践是检验真理的唯一标准”。

纳米微孔绝热材料；耐火材料；连续生产；低导热；节能减排

1 引言

从哲学的角度讲，新事物是指符合事物发展的客观规律和前进趋势、具有强大生命力和远大前途的事物。纳米微孔绝热材料的产生正是在我国积极推进节能减排、节能降耗的政策下顺势产生的，它的产生和发展符合人类进步的需要。正因为如此，纳米微孔绝热材料非但没有被我们排挤出市场，反而发展的规模越来越大，应用推广的效果也得到了用户的肯定。也为石化行业、冶金行业及其他行业带来了新的变革。真正的纳米微孔绝热材料再一次验证了那句真理名言“实践是检验真理的唯一标准”。

2 国内耐火材料行业中纳米微孔绝热材料介绍

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围(1nm～100nm)或由他们作为基本单元构成的材料，如图1所示。而纳米微孔绝热材料在生产过程中使用的主要材料二氧化硅，不但尺寸小、其质量也超轻，具有自身的局限性，不能被直接应用。它必须依附于某种产品而存在，或者说借壳而存在。

图1 纳米级材料

中国有很多高科技的研发人员不断尝试着对纳米微孔绝热材料的研发、试验。试图让纳米微孔材料以最稳定、最良好、最佳的状态呈现为一种固定形态的耐火隔热材料。纳米微孔绝热材料的生产技术目前是保密技术，属于高端技术。经过几年的推陈出新、优胜劣汰。市场上的纳米微孔绝热材料的形态目前有纳米毯、纳米板的形式。

由于目前纳米微孔材料的组成材料非常小，为保护纳米微孔材料在施工过程中不泄露，不流失，国内大多数生产厂家都采用铝箔、铝箔布、PE膜进行包覆，如图2、图3、图4所示。这三种包覆材料材料中PE膜包覆的生产工艺最为严格，它要求纳米微孔绝热材料要具有良好的耐压强度及抗折强度，从侧面也反映出厂家的生产技术领先水平。PE膜包覆的纳米微孔板可以说是目前国内最先进的生产技术。纳米微孔绝热材料的大面积应用必须要求其具有良好的形状及形状稳定性，保证施工中不易被破坏，使用中不易变形。这是对纳米微孔绝热材料的最基本要求。

图2 纳米毯

图3 铝箔包覆的纳米板

图4 PE膜包覆的纳米板

3 国内耐火材料行业中纳米微孔绝热材料应用现状

纳米微孔绝热材料是目前隔热性能最好的高温绝热材料，其最大的产品特性是低温下（200℃）有比静止的空气更低的导热系数和高温状态下超出想象绝热效果，并具有较高的使用温度，极好的热稳定性，和超强的耐急冷急热的性能。

石油化工行业是中国主要生产汽油、柴油、煤油、化工原材料的产能大户，同时也是耗能大户。近几年，随着石化行业节能减排、节能降耗政策的大力推动，纳米微孔绝热材料也被大量应用，其中纳米微孔绝热板的推广应用最为成熟，目前已经被石化行业认定为降低加热炉外壁的温度的主要手段之一。

纳米微孔绝热板的生产技术属于新的高端技术，在国内形成连续化生产线，产品质量让用户信得过的厂家少之又少，屈指可数。浙江嘉吉石化工程有限公司生产的纳米微孔绝热板采用PE膜包覆，产品成型好，抗压、折强度高，如下图5、图6所示。凭借着产品的质量优势、极低的导热系数已经在中海油惠炼二期二期1000万吨/年炼油及100万吨/年乙烯项目、中国石化上海石油化工股份有限公司乙烯装置、中国石化中原石油化工有限责任公司乙烯装置5#裂解炉衬里更换工程、中石化天津分公司乙烯裂解炉项目、浙江石油化工有限公司4000万吨/年炼化一体化项目一期工程140万吨/年乙烯装置等大型项目中签约得到应用。

图5 塑封的纳米微孔板

图6 纳米微孔板的强度高

浙江嘉吉生产的纳米微孔绝热板之所以被广为赞誉，究其主要原因是产品质量过硬，真正赋予了纳米微孔材料以一种固定不变、稳定的形态。同时建立了国内唯一的连续化自动生产线，实现了产品的连续化全自动生产，保证了产品产量可以满足使用的需要。真正实现了新产品从实验室阶段到生产推广阶段的大跨越迈进。国内很多新产品虽然实验室研发成功了，但是没有形成批量生产，直接制约了新产品的推广，这种情况也很普遍。

纳米微孔绝热板采用原料的尺寸极小，在加热炉衬里施工中过程中需要穿过金属螺栓、金属托板等金属固定件，常常被担心会出现纳米粉泄露、流失、出现孔洞等情况。这种情况在纳米板强度低、成型差等情况下，是可能会出现的。但是浙江嘉吉生产的纳米板采用高强度压机压制而成，强度非常高，施工现场开孔、开槽都不会影响其形态，不会破坏其整体型，这也正是产品被大范围推广应用的主要原因之一，如下图7所示。

图7 嘉吉纳米微孔板穿孔、开槽后的效果图

对于新产品的推广应用，良好的使用效果无疑是对产品最好的肯定，同时也是新产品在继续推广使用的铺路石。纳米微孔绝热板因其具有耐温高、导热系数小等优点，被应用在石化行业各种加热炉炉衬中，其中也被广泛应用在温度1250℃的高温乙烯裂解炉上。乙烯裂解炉被称为温度最高的管式加热炉，是生产化工原料乙烯的主要装置。纳米微孔绝热板应用在耐火砖、陶瓷纤维模块产品的背衬层，作为一种低导热系数的隔热保温材料，充分发挥它的低导热特性。通过远红外热成像仪对使用6个月后的炉况进行测试，测试结果是非常显著，并达到设计要求。

图8 乙烯裂解炉端墙衬里远红外热成像仪测试结果

图9 乙烯裂解炉侧墙衬里远红外热成像仪测试结果

4 纳米微孔板在使用过程中的注意事项

纳米微孔绝热板属于一种高端的新产品，在施工使用过程中，对其需要特别“保护”，主要是因为纳米微孔板自身材料特性决定的。

为了保证充分发挥纳米微孔绝热板的耐高温、低导热的特性，在炉衬结构设计、施工过程中，特别需要考虑纳米微孔绝热板所放置位置的界面温度和防水性。如果使用温度超过其最高使用温度的情况下，纳米微孔板会出现急剧收缩的现象。同样，如果采购的是不憎水的纳米微孔绝热板作为浇注料背衬使用时，没有做好防水措施，也将严重影响使用效果，甚至会完全丧失其功能。