[发明专利]一种用于LNG运输、储存的耐低温导热高分子材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及运输、储存耐低温高分子材料领域，特别涉及一种用于液态天然气LNG运输、储存的耐低温高分子材料及其制备方法。

背景技术

近年来随着国民经济的发展，汽油、液化气、丙烷等易燃易爆液(气)体在日常生产生活中应用越来越广泛。在生产、运输、存储及使用过程中，由于安全措施不当或意外而经常引起燃烧和爆炸事故，往往造成重大的财产损失和人员伤亡。因此抑制危险化学品火灾爆炸就愈来愈引起人们的关注。近年来各种导热抑爆材料的出现有效解决了易燃易爆液（气）体在生产及储运过程中的安全性问题。

其中合金网状导热材料应用尤为广泛，但是，合金网状导热材料主要成分是铝、镁等金属，虽然它们具有一定的耐腐蚀性，但存在氧化和老化问题。一旦老化就会变脆，形成碎片，受到振动时会掉落碎屑，对油品造成污染或对输油管路造成堵塞，这导致了合金网状材料需要定期更换，增加了成本和劳动力及难以清洗与处理。

高分子复合导热耐低温高分子材料的出现，解决了材料在使用过程中，易老化、变脆的问题，但是，高分子材料的使用需要考虑其玻璃化温度，在玻璃化转变温度以下，高聚物处于玻璃态，分子链和链段都不能运动，此时，高分子材料表现为脆性，换言之，高分子材料的工作温度必须在玻璃化温度以上。

液态天然气LNG，体积约为同量气态天然气体积的1/600，重量仅为同体积水的45%左右，是一种清洁、高效的能源。市场上的LNG通常都是先将气田生产的天然气净化处理，再经超低温（-162℃）加压液化形成了液化天然气（LNG）。

由于LNG是由天然气冷却到-162℃而成的深冷液体，且天然气又具有易燃易爆的特性，故LNG是一种非常危险的液体，

（1）低温的危险

储罐内LNG液体一旦出现泄漏将会迅速蒸发，开始蒸发时气体密度大于空气密度，在地面形成一个流动层，当温度上升到-110℃以上时，LNG蒸气与空气的混合物在温度上升过程中形成了密度小于空气的云团。由于LNG泄漏时的温度很低，其周围大气中的水蒸气疾速被冷凝成雾团再进一步与空气混合并完全气化。LNG的低温危险可使相关设备脆性断裂和遇冷收缩，从而损坏设备；其泄漏的低温液体或形成的空气混合物也会对人身造成冻伤，甚至致残。

（2）BOG的危险

虽然LNG储存于绝热的储罐中，但不可能完全无热量交换，外界传入的热量（靠近储罐罐壁处的外界环境漏热），使靠近储罐壁面的液相流体产生热边界层。分层后的各层液体在储罐壁漏热的加热下，形成各自独立的自然对流循环，使各层液体的密度不断变化，从而引起LNG蒸发产生蒸发气体BOG(Boil Off Gas)。若BOG量突增，使罐内温度、压力迅速上升，致使储罐破裂。据调查数据显示，部分LNG加气站，每年因BOG放散损失达十多万元。

（3）着火的危险

天然气的爆炸极限为5%～15%，遇到明火可产生爆燃。火焰温度高、辐射热强，易形成大面积火灾，且具有复燃性、复炸性。

（4）翻滚的危险

由于LNG运输槽车随产地和运输时间不同，致使槽车中的LNG密度、温度与储罐内的LNG产生温差和密度差。当向储罐内冲注新的LNG时，LNG中的氮（沸点-196℃）优先蒸发使液体发生分层；当不同温度（密度）的LNG放在同一储罐内，也会发生分层。其中气相温升最快,液相主体部分（罐的中间部位液体）温升最慢,当相邻层面液体密度近似时，就会发生强烈混和，甚至发生“翻滚”，从而引起LNG蒸发率剧增，产生过量的闪蒸气BOG，使储罐压力急剧上升，如不及时排出大量的LNG蒸发气体，就会影响到储罐的安全运行。

3、对大气环境的危害

LNG中甲烷的成分约占95%，因加气站经常排放BOG，对大气危害极其严重。权威资料表明：LNG加气站排放的大量闪蒸气（每吨）造成的温室效应，威力比二氧化碳高出72倍。

因此，在LNG的运输过程中，需要导热材料的介入，来消除可能存在的隐患，目前，LNG低温储罐设计温度达到－196℃，而现有技术中的导热高分子材料，使用温度最低也在―80℃以上，远远满足不了LNG的运输和储存要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中，导热铝合金、镁合金特殊性结构的材料的最低使用温度在―80℃以上，满足不了LNG的低温运输和低温储存要求。

为解决这一技术问题，本发明所采用的技术方案是：

本发明提供了一种能在超低温下使用的导热改性耐低温高分子材料，其组分和重量份数包括：