中國石油大學(xué)(華東)
新型無收縮復(fù)合硅酸鹽保溫涂料的研制
宋玉田 陳海陽中國石油大學(xué)(華東)
無收縮復(fù)合硅酸鹽保溫材料具有原料易得、成本低廉、低密度、高絕熱、異型設(shè)備涂抹方便、現(xiàn)場無粉塵、干燥過程中收縮率幾乎為零等優(yōu)點(diǎn),是一種新型的絕熱保溫材料。通過對該保溫涂料所用原材料及生產(chǎn)工藝進(jìn)行分析,確定了一種原料成本低且使用方便、生產(chǎn)工藝簡單易行以及產(chǎn)品性能較好的保溫涂料的生產(chǎn)方法。該涂料的原材料成本為700~800元/噸,市場售價(jià)1500~1800元/噸,設(shè)備投資小,故非常適合于小型企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)或保溫涂料大型用戶自行生產(chǎn)。
復(fù)合硅酸鹽;無收縮;保溫材料
為滿足工程及維修需要,中國石油大學(xué)(華東)勝華煉油廠成立了復(fù)合硅酸鹽保溫材料項(xiàng)目組,經(jīng)過為期兩年的研究與開發(fā),成功研制了新型無收縮復(fù)合硅酸鹽保溫材料。無收縮復(fù)合硅酸鹽保溫材料具有原料易得、成本低廉、低密度、高絕熱、異型設(shè)備涂抹方便、現(xiàn)場無粉塵、干燥過程中收縮率幾乎為零等優(yōu)點(diǎn),是一種新型的絕熱保溫材料。在該廠2×5000m3原油罐,15×104t/a催化裂化裝置改造及日常裝置維修中應(yīng)用,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
為使保溫材料具有良好的保溫性能,同時(shí)具有無收縮、價(jià)廉、易施工等優(yōu)點(diǎn),在研究中篩選了以下8類材料:
(1)纖維材料。經(jīng)研究、試驗(yàn)、論證,最終選用了4種纖維材料,即祁連棉、硅酸鋁棉、海泡石、離心玻璃棉。約占3%~10%。祁連棉、硅酸鋁棉、離心玻璃棉經(jīng)充分松解后,成為大長徑比、較高強(qiáng)度單絲狀態(tài),經(jīng)機(jī)械充分?jǐn)嚢韬?,在漿體中呈三維亂向分布,對于結(jié)構(gòu)形成極為有利。水平分布的纖維使涂層具有良好的抗壓效果,而垂直或傾斜纖維在吸附劑(海泡石)和粘結(jié)劑的作用下,使該結(jié)構(gòu)成為一個(gè)整體,具有良好的穩(wěn)定性。
(2)輕質(zhì)骨料。為降低密度、填充、保溫,加入膨脹珍珠巖、漂珠等無機(jī)礦物材料。約占7%~25%。
(3)滲透劑(KT)。加入滲透劑有助于纖維的松解及漿體的形成,縮短浸泡時(shí)間。
(4)粘結(jié)劑。為了漿體的形成,增加涂層的強(qiáng)度,提高彈性,通常加入粘結(jié)劑。主要為聚丙稀酰胺、水玻璃等。
(5)抗收縮劑。目前采用的是北京建筑科學(xué)研究院產(chǎn)的無收縮粘結(jié)劑,使用后可使收縮率降至近0。
(6)增稠劑。為增加涂料稠度,改善涂料的觸變性和保水性,添加了石灰膏或滑石粉等。
(7)發(fā)泡劑。在漿體中引進(jìn)大量氣泡,有助于降低材料的導(dǎo)熱系數(shù)。本試驗(yàn)采用高速機(jī)械攪拌發(fā)泡。
(8)水。采用自來水,pH值約等于7,用量約為60%~75%。
根據(jù)所用原材料的特性,經(jīng)過多次試驗(yàn),確定了如圖1所示的工藝流程。各種原材料均按規(guī)定比例進(jìn)行計(jì)量。
圖1 生產(chǎn)工藝流程
中國石油大學(xué)(華東)測試中心(具有國家頒發(fā)的計(jì)量認(rèn)證證書)和東營市工程質(zhì)量監(jiān)督站對產(chǎn)品進(jìn)行了性能測試,其各項(xiàng)指標(biāo)見表1。
表1 保溫涂料技術(shù)性能指標(biāo)
該保溫涂料的施工方法與常見保溫涂料的施工方法相同,采用涂抹的方法。根據(jù)《設(shè)備及管道保溫技術(shù)通則(GB4272—92)》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,該涂料的保溫效果要達(dá)到要求,其涂層設(shè)計(jì)厚度通常僅需按《設(shè)備及管道保溫設(shè)計(jì)導(dǎo)則(GB8175—87)》所規(guī)定的其他保溫材料厚度的4/5左右。為了加快施工速度,最好在設(shè)備處于熱態(tài)時(shí)施工。在涂料的表層可以刷上一層適當(dāng)顏色的防水涂料,既可延長涂料的使用壽命,又可美化環(huán)境。從該涂料在勝華煉油廠的塔器上使用來看,在表層溫度為150℃的塔器涂上22mm厚的保溫涂料,涂層表面溫度為35℃。由于該保溫涂料的使用,減少了耗熱量,大幅度地提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。
(1)通過對該保溫涂料所用原材料及生產(chǎn)工藝進(jìn)行分析,確定了一種原料成本低且使用方便、生產(chǎn)工藝簡單易行以及產(chǎn)品性能較好的保溫涂料的生產(chǎn)方法。
(2)因材料中使用聚丙稀酰胺,所以涂料呈堿性,對鐵等金屬具有極強(qiáng)的腐蝕性,以后應(yīng)尋找新型粘結(jié)劑代替聚丙稀酰胺。
(3)保溫涂料作為一種特殊保溫材料,用于異型管道及設(shè)備的保溫比其他類型的保溫材料施工方便。但其本身尚存在一些局限性,如冷態(tài)施工周期長、保冷效果差等。所以,如何提高保溫涂料的各種性能,擴(kuò)展其應(yīng)用范圍,制訂統(tǒng)一的生產(chǎn)及使用標(biāo)準(zhǔn),還需要進(jìn)一步的深入研究。
(4)該涂料的原材料成本為700~800元/噸,市場售價(jià)1500~1800元/噸,設(shè)備投資小,故非常適合于小型企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)或保溫涂料大型用戶自行生產(chǎn)。
(欄目主持 楊軍)
10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.010