氣凝膠:打響管道節能的新戰役

2019-11-09 13:59:52 來源:中國建材報

 

  ■本報記者常慧

  2017年3月20~22日,全球最大石油展cippe2017與亞洲最大油氣管道展——第十七屆中國國際石油天然氣管道與儲運技術裝備展覽會(CIPE2017)即將在北京·中國國際展覽中心(新館)同期舉行。北京建工新型建材有限責任公司將攜BCEG-650型氣凝膠氈及管道節能保溫應用模型等新產品及技術參展,也標志著氣凝膠材料在新應用領域的持續探索。也讓占據了整個絕熱材料市場金字塔模型塔尖部分的氣凝膠材料推移市場增長的動力進一步增強。

  北京建工新型建材有限公司早在2012年就成立研發中心并啟動項目研發,第1個項目就瞄準了革命性的保溫新材料——氣凝膠。

  歷時五年的研發探索與產業化轉化,2017年伊始,北京建工新材公司將帶著“氣凝膠氈”走出工廠,開始接受專業市場的嚴格檢驗。

  為管道做“羽絨服”,至少可穿15年

  氣凝膠氈是以納米二氧化硅氣凝膠為主體材料,通過特殊工藝同纖維氈復合而成的柔性保溫氈。其特點是導熱系數低,有很強的抗拉及抗壓強度,便于保溫施工應用,屬于新型的保溫材料,保溫效果良好,剛一上市,就被稱為是管道的“羽絨服”。

  即將在展會上亮相的BCEG-650型氣凝膠氈應用于管道保溫具備節能效率高(相比傳統材料提高30~50%),壽命長(可使用15~20年),節省空間(層厚薄:10mm,大幅度降低運輸成本和管道負荷),疏水性能好(不吸水、能有效的保持原有保溫結構不下沉、不霉變及不易腐化)等優勢,是取代傳統材料成為管道節能領域的新一代領導者。

  而在2016年7月,由北京建工新材公司節能分公司承接的首個石化領域氣凝膠氈示范工程正式完工時,就打響了北京建工氣凝膠氈產品在石化領域管道保溫應用的第一槍。此次示范工程是對燕山石化公司化工八廠的反應釜的蒸汽管道進行節能改造,用氣凝膠氈替代原有硅酸鋁棉作為蒸汽管道的保溫材料。氣凝膠成為了管道節能的新戰役。

  據悉,燕山石化公司化工八廠的反應釜蒸汽管道溫度需維持在220℃,但原有的外包保溫材料因其使用壽命短,保溫效果下降,無法滿足溫度條件,易導致反應釜內反應穩定性差,嚴重影響產品質量,因此需要經常更換。而每次更新保溫材料都需停滯生產3至5天時間,因此替換頻次高對于工廠的人力、物力、財力都帶來一定程度的損耗。

  氣凝膠絕熱氈作為一種使用壽命長、保溫效果絕佳的材料,使用年限可達20年,常溫下節能保溫效果是傳統材料的3到4倍,保溫效果持久,成為了此次燕山石化公司化工八廠節能改造工程中的最佳選擇。也開啟了工業管道穿上氣凝膠“羽絨服”的新時尚。

  盯著世界前沿去探索,才是國企責任

  作為“十大未來材料之首”的氣凝膠是一種由納米量級粒子聚集并以空氣為分散介質的新型非晶固態材料。由于氣凝膠中80%以上是空氣,且其孔徑尺寸在納米級,氣凝膠可算是目前已知的最輕固體材料,也是保溫性能最好的材料。

  相較于傳統保溫材料,氣凝膠具有防火效果好、導熱系數低、節能環保效應高等特點。但由于價格高昂、制備周期長、有腐蝕性等特性,成為國、內外氣凝膠發展瓶頸,一直制約著氣凝膠的應用前景。

  因此,北京建工新材公司研發中心針對這些難點,從制備成本、制備工藝、產品性能等多個方面進行了深入研究,并取得了三方面的技術創新:一是篩選取得廉價制備原料。通過對硅源材料進行篩選,取得廉價水玻璃母料,大大減低制備成本,為工業化規模生產和應用提供可能;二是制備工藝創新。經過反復實驗,采用連續水洗和一步循環法進行創新制備,與傳統工藝相比實現節水60%以上,在節省成本基礎上使制備工藝更加簡單易操作,大幅降低勞動量及制備時間;三是無腐蝕產品制備技術。該技術使用強酸磷酸替代強酸鹽酸、硫酸作為催化劑,解決了以往氣凝膠產品具體腐蝕性的缺陷,制備出無腐蝕氣凝膠,并經第三方機構查新,為首創工藝。配合制備技術與工藝,項目共完成6項國家發明專利申報,發表3篇學術論文,培養了10名以上氣凝膠領域核心人才。項目科技成果鑒定認定制備工藝達到國際領先水平,成為國內首個達到“國際領先”水平的氣凝膠成果。

  項目科技成果成功的解決了氣凝膠材料的低成本制備技術關鍵難點,推動了氣凝膠產業的研發進展。依托這些研究成果,使氣凝膠在民用領域如石油化工、建筑節能、工業管道等方面的應用成為可能。

  拿下“氣凝膠”這個關鍵項目,北京建工新材的研發團隊用了整整五年的時間,在短平快的市場競爭中,盯著國際前沿技術來深入探究,新材公司最初起步時并未被業界看好,但這種大膽的創新研發,不僅是企業發展的源動力,更是國企體現積極致力于推動用前沿技術實現綠色節能的責任所在。

  多年來,北京建工新材積極致力于用綠色節能產品和高品質的物流服務為首都和地方的建設貢獻力量。

  而隨著氣凝膠氈這項創新產品的上市,北京建工新材公司也為其規劃了一條從石油化工到工業管道,再到建筑保溫的科學推廣路徑。

   責編:丁濤

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