深冷保温硬质聚氨酯材料

深冷保温硬质聚氨酯材料
硬质聚氨酯改性异氰脲酸酯泡沫塑料的另一使用领域为深冷绝热领域。
LNG（Liquefied Natural Gas），即液化天然气的英文缩写。
LNG是通过在常压下气态的天然气冷却至-162℃，使之凝结成液体。天然气液化后可以大大节约储运空间和成本，而且具有热值大、性能高等特点。中国对LNG产业的发展越来越重视，中国正在规划和实施的沿海LNG项目有：广东、福建、浙江、上海、江苏、山东、辽宁等，这些项目将最终构成一个沿海LNG接收站与输送管网。LNG船是指将LNG从液化厂运往接收站的专用船舶。LNG船是一种技术含量很高、设计和制造难度都很大的船型。LNG船何为“世界造船之冠”？LNG船公认的特点是“三高”：建造附加值高，一艘船的造价高达1.6亿元美元，相当于两艘8600TEU集装箱船的造价，比一架波音747客机还贵，是全世界货运船舶中造价最为昂贵的；其次是技术难度高，天然气在降低到零下163℃变成液体后，体积比原来的气体状态缩小了500多倍，LNG船在运输过程中必须将它保持在零下163℃，挥发率低于0.5％。
无论是基本负荷型液化天然气（LNG)装置还是液化天然气接收终端，都需要有各种各样的低温液体输送管路，在进行LNG低温输送管路设计中，管道绝热保冷材料和结构形式无疑是一个非常重要的课题。不仅影响到低温液体的输送效率，对整个系统的正常运行也可能产生重要的影响。
深冷用硬质聚氨酯改性异氰脲酸酯泡沫塑料（PIUR），适用于-196~150度温度范围的气体液化设备、液化气船及低温液体输送管道。
液化气体容器外壳在炎热天气太阳光下可达90℃，液化气体本身温度可低至-196℃，深冷绝热硬质聚氨酯改性异氰脲酸酯泡沫塑料解决了储运中的深冷保冷问题。
与其它保冷材料相比，深冷保温硬质聚氨酯改性异氰脲酸酯泡沫塑料具有以下优点：密度低，导热系数小，能显著地减少向液化气容器内的热辐射，有较好的冷弹性、保冷特性、尺寸稳定性好，耐化学性能稳定，使用安全可靠，制造成本低，无需过多的维修及在机械损伤后修复简便。因而它是液化天然气较理想的保冷材料，特别适用于大容量液化天然气的储运容器。
用于保冷绝热材料有通常有聚氨酯、酚醛、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯等发泡材料以及巴尔沙轻质木材、粒状的膨胀珍珠岩、玻璃纤维、泡沫玻璃等。
保冷材料分类
防结露型（30℃~0℃）玻璃棉、岩棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料；
低温型（0℃~-100℃）硬质聚氨酯泡沫塑料、泡沫玻璃、酚醛泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料；
超低温（< -100℃）硬质聚氨酯改性异氰脲酸酯泡沫塑料、泡沫玻璃；
目前这种材料的推广中所遇到的最大阻力在于国内尚未制定出一套专门对应LNG气化站对保冷材料所要求的规范和标准，因此，国内的LNG工程应用中有时会出现一些鱼龙混杂的情况，比如将不符合防火要求或者酸度指标超标的其它材料，甚至不能被应用于深冷场合（-100℃～-196℃）的廉价材料，被用到了新建设的LNG气化站中，这样做会带来一些显而易见的后果，比如整个气化站的保冷层在不长的时间里，逐渐老化，最后只能重做保冷层，导致整个站区需要投入大量的维护费用，维护成本居高不下；更严重的是，那些防火要求不符合要求的材料如果被应用于LNG气化站，一旦出现火灾事故，这些保冷材料会被燃烧殆尽，充满LNG低温液体的管道将被直接暴露在火场中，最终的直接后果是事故将会显著扩大。对于保冷材料或者保温材料而言，最重要的性能指标就是导热系数指标，深冷绝热硬质聚氨酯改性异氰脲酸酯泡沫塑料，它的导热系数值在应用环境下仅为 0.0105W/mk。对于LNG气化站而言，导热系数值是一个非常重要的指标。
从综合性能指标及加工、安全等方面考虑，深冷绝热硬质聚氨酯改性异氰脲酸酯泡沫塑料适用于LNG气化站的深冷保冷材料。
主要指标及其对比
技术指标   
导热系数（-196℃）    W/（m.K）    0.0090   
线膨胀系数不清    10-5/K    ≤3.5   
耐低温    ℃    -196   
发泡剂        HCFC-141b   
注：聚氨酯改性异氰脲酸酯泡沫的低温线性膨胀系数是进行低温绝热设计的一个非常重要的参数，在低温绝热的用途中，从预冷到正常工作，或在正常工作温度下，泡沫带有很大温度梯度，由于热膨胀（收缩）会产生应力，如果没有合适的热应力协调措施，绝热层将破裂，内部的绝热环境遭到破坏，从而造成严重的冷量损失。聚氨酯改性异氰脲酸酯泡沫的线性膨胀数据是保证构件的最佳工作状态和安全可靠工作不可缺少的。
深冷绝热硬质聚氨酯改性异氰脲酸酯泡沫塑料绝热工艺
1. 喷涂法。
用专用设备将混合好的即将发泡的泡沫原料通过管道和喷枪直接喷涂于壳体表面，按所需厚度作多次喷涂。其优点是，工艺简单。操作方便，不需任何模板、挡板或工装夹具，施工速度快，投资少
2. 灌注法。
把所需绝热的空隙夹层作为一个大型浇注模腔，采用专门设备将硬质聚氨酯泡沫原料灌入模腔，使其在模腔内发泡，直至充满整个腔体为止。其优点是，泡沫质量(容重等)容易控制，能与内外壁板紧密粘合，故保冷效果好，几乎无场地污染。原料损失少，对于要求敷较厚的绝热层尤为有利。但缺点是，技术难度大，工艺复杂，要求具备有防壳体受压变形的专用工装夹具，投资较大。
3. 粘合法(板块法)。
工厂预制聚氨酯硬质泡沫绝热板，用特殊的粘合剂将其粘贴于所需保冷的壳体壁上。其优点是，无需挡板与夹具，泡沫质量能保证，原料损耗少，减轻了工作场地的污染。但缺点是在弯曲面施工时首先必须预制模具，在狭小的工作区旌工困难，施工速度较慢，另外还需配备胶粘剂。
4. 综合法。
将上述三种成型工艺交叉运用，以保证质量，可提高效率，降低劳动强度。
正由于深冷绝热硬质聚氨酯改性异氰脲酸酯泡沫塑料在低温及超低温状况下具有优良的保冷性能，所以适用于液化天然气(LNG)船、液化石油气(LPG)船、终端的贮罐等部位。
作为一种高热值、低公害的清洁能源，天然气已广泛的被世界各国应用于发电、钢铁冶炼和城市燃气等领域。世界天然气的储藏量非常丰富，初步探明已达151.88万亿立方米以上。20世纪80年代以来，世界液化天然气（LNG）贸易量年平均增长速度达到15%。LNG海运量将以年平均7%~8%的速度增长，LNG船将以年均7.5%的速度增长。我国LNG船市场需求也以较快速度增长，计划到2010年液化天然气占整个国家能源供应量的比重将提高到8%。继广东和福建LNG项目之后，山东、上海、浙江LNG进口项目船舶建造也已启动。预计2012年前国内将有20余艘LNG船的需求量。建造LNG船的关键技术之一是储罐的保冷技术。
随着中国对能源的需求，LNG接收站的建设也在实施当中。计划中的终端分别将在福建、广东、上海、浙江、河北等沿海城市建设。液化天然气接收终端是LNG重要的工厂设施，它承担着接收-储存-蒸发-输送天然气的功能。以中海油总公司建设的福建莆田260万吨LNG储罐为例，在总投资62亿元中，2座16万立方米的低温储罐占整个接收站投资的1/3。
聚氨酯的制造特点是需要在化学品（原料）——设备——方法（工艺）之间有正确的相互影响（要根据客户对产品的要求、设备的流量、生产的工艺去设计配方。如果客户只有产品设想及要求，可为客户提供设备选型参考，并提供工艺设计方案以供参考，这就要求我们对整个产品的产业链非常熟悉）。
聚氨酯的制造方法是聚合物中最多姿多彩的一种，正是由于这种变化多端，制造厂得以生产出新颖的产品。
聚氨酯外包项目组
为客户提供硬质聚氨酯外保温——全面解决方案:发泡设备的选择、配方及发泡工艺设计、助剂选择、组合料代加工、技术支持。
典型案例
1990年北京贵友大厦通风管道喷涂（氧指数26）
1991年广东茂名化工厂管道保温、长春一汽客车喷涂（氧指数30）耐温150℃一步法管中管系统
1999年万博空调风管板（B1级）
2002年超低温-196℃液氮保冷喷涂体系
2009年聚氨酯保温装饰一体化板材 GB8624-2006标准测试B-s1、d0、t0

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聚氨酯材料在这种极端的条件下的表现会让它的应用价值更多