纳米隔热保温涂料在储油罐保温试验应用

祝玉松 曲鹏 王扶辉 沈娜（新疆油田公司工程技术研究院）

目前，新疆油田偏远井主要采用大罐拉油的方式运输，处理站处理后合格原油采用大罐交油的方式外输，原油均需在储油罐中存放，而原油储罐在设计时主要是罐体外包岩棉或内覆复合硅酸盐保温板[1]，还有大部分储罐没有采取保温措施，为了保证原油运输过程中不凝固及二次顺利卸油，和满足交油温度的要求，冬季一般将原油加热到70 ℃后进储油罐或辅以加热系统，由于西北地区冬季严寒天气，存放过程中有大量散热损失[2-3]。夏季新疆地区炎热，管壁表面温度高，存在油气挥发损失[4]。因此有必要开展新型保温涂料的试验应用，提高储罐保温效果，减少原油散热损失，降低前端加热温度，进而减少加热原油耗天然气量，实现节能降耗的目的[5]。

1 纳米隔热保温涂料技术

随着涂料技术的发展，不断涌现出新型保温材料，如复合硅酸盐保温板、酚醛保温板系列、硅酸铝板纳米隔热涂料等，其中纳米隔热涂料在水运船舶应用效果良好[6]。纳米隔热反射保温涂料为高效、薄层、隔热、装饰、防水于一体的新型太空节能反射隔热保温涂料[7]。涂料的热反射率为85%以上，能量的97%辐射至外层表面，涂料的导热系数小于0.03 W/m·K，能有效抑制太阳和红外线的辐射热和热量传导，纳米隔热保温涂料传热示意图如图1。

图1 纳米隔热保温涂料传热示意图

1.1 技术原理

涂层能在涂刷物体表面形成由空心玻璃微珠和空心玻璃微珠连接在一起的三维网络空心结构，这样的纳米空心玻璃微珠之间形成了一个个叠夹的静态空气组，也就是一个个隔热保温单元，这些静态单元在受热后几乎不产生热对流，也就极少的传导热量。

涂料表层材料能对400～2 500 nm 的太阳红外线进行高反射，反射率高达85%，不让太阳的热量在物体表面进行累积升温[8]，辐射能在8～13.5 μm波段内，100%辐射至外层表面。

以丙烯酸为基础的涂料，附着力强，具有高耐候、抗刮、耐酸碱、抗腐蚀、 防水、防锈及易清洁等功能。

1.2 基本参数

纳米隔热保温节能涂料基本参数见表1，具有导热系数低，抗老化使用年限长特点。

2 纳米隔热保温涂料在储罐上试验应用

2.1 方案实施

某集中处理站共有5 座5 000 m3原油储罐，因原油中杂质较多，其工艺流程是将5#储罐作为沉降罐使用，然后到其它4 座储罐，之后外输，冬季交油温度45 ℃，夏季交油温度35 ℃。某集中处理站工艺流程见图2。

1）原油经分离器分离，温度为35 ℃，经热稳定器加热至70 ℃左右（冬季）。

2）加热后经过管线进入到5#罐，5#罐达到正常液位后再到1#～4#储油罐。

3）罐内达到正常液位后，进行原油外输，外输时原油温度不能低于35 ℃。

选用集中处理站1#、3#储罐罐顶开展试验应用，纳米隔热保温涂料共三层，按照5 mm 厚度设计，底层涂料功能是和基材的黏合强度，附着力变大；中间层保温隔热涂料功能是隔热保温；涂层表面为耐磨表漆，可承受日晒、雨淋、冰雪、盐雾、阳光辐照和风沙侵蚀。

2.2 测试结果

测试选取具有底面直径、柱面高度、顶面高度、罐内液位高度均相同的1#、2#大罐罐顶进行，测试时现场无阳光照射。大罐顶面与侧面均匀布置测点并用记号笔标注，表面温度在相同点上取值；环境温度，风速在大罐顶上测试；大罐尺寸由彩南油田作业区提供。

2016 年11 月22 日09:00—09:10 进 行 测 试，环境温度-16.6 ℃，风速2 m/s，以观察其大罐表面温度的变化情况。罐顶散热损失测试对比见表2。

表2 罐顶散热损失测试对比

按测试结果计算，1#罐与2#罐罐顶散热损失由109 227.7 W 下降到63 018.2 W，下降了42.3%。按冬季运行时间160 天运行，单罐可减少散热量17.7×104kWh。

天然气热值按35 000 kJ/m3（标况）计算，可节天然气量1.8×104m3。

2 个罐冬季节约加热用天然气量3.6×104m3，节约120 t（标煤），减少CO2排放量295.79 t，天然气价格为1.15 元/m3，年节约费用4.1 万元。

3 结论

纳米隔热保温节能涂料在降低储罐原油热量损失方面具有良好的效果，降低了原油前端加热进罐温度，节约原油加热消耗天然气。另外，夏季涂料可以反射太阳辐射能，降低储油罐内部温度，能够减少了油气蒸发损耗[9]，同时，由于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。经过此次试验，将继续推广使用于大罐及加热炉保温中。