一种浇灌式现场发泡阀门深冷绝热材料专利目的

《一种浇灌式现场发泡阀门深冷绝热材料》要解决的技术问题是提供一种能在超低温环境下发泡完全和稳定，泡体不出现空洞和烧心的浇灌式现场发泡阀门深冷绝热材料。

一种浇灌式现场发泡阀门深冷绝热材料技术方案

《一种浇灌式现场发泡阀门深冷绝热材料》浇灌式现场发泡阀门深冷绝热材料，由A料和B料发泡制备而成，其中所述A料包含33.25～35.25%的403聚醚、33.25～35.25%的835聚醚、3.3～3.7%的泡沫稳定剂硅油、4.3～4.7%的催化剂二甲基环己胺、16～17%的发泡剂一氟二氯乙烷、5.7～6.3%的阻燃剂甲基膦酸二甲酯和0.9～1.1%的辅料，所述B料为聚合二苯基甲烷二异氰酸酯。

其中所述辅料为水、辛酸亚锡和四溴邻苯二甲酸酯二醇三者任意比例的混合物。

其中所述A料与所述B料重量比为1:1。

一种浇灌式现场发泡阀门深冷绝热材料改善效果

《一种浇灌式现场发泡阀门深冷绝热材料》除了能满足一般低温环境下的完全发泡外，还能在超低温（-196摄氏度）环境下实现发泡的稳定和完全，泡体不出现空洞。

截至2013年11月13日，阀门保冷技术中所用的阀门发泡材料为聚氨酯（Poly urethane，PU）硬质泡沫塑料。通过现场发泡（A料与B料现场混合搅拌，倒入预制的阀门箱中）来完成保冷结构，并达到保冷效果。

PU现发泡的材料为双组份：

A料（白料）聚醚组合物-以聚醚多元醇为主料，加上泡沫稳定剂、复合催化剂、发泡剂等其它辅料组合生产而成。

B料（黑料）异氰酸酯-聚合二苯基甲烷二异氰酸酯（Diphenyl-methane-diisocyanate，MDI）。

使用此方案一般用于低温装置（-50～-60摄氏度）的项目中，但当用于温度更低（-162摄氏度）的液化天然气（Liquefied Natural Gas，LNG）项目中，PU现发泡的材料会因温度过低而出现发泡不完全，泡体出现空洞的现象，而影响保冷效果。

图1为不同催化剂用量下的浇灌式现场发泡阀门深冷绝热材料对照图。（左）：超出《一种浇灌式现场发泡阀门深冷绝热材料》催化剂用量；（中）《一种浇灌式现场发泡阀门深冷绝热材料》催化剂用量：（右）：截至截至2013年11月13日的技术催化剂用量。

《一种浇灌式现场发泡阀门深冷绝热材料》涉及一种低温绝热材料，特别是涉及一种浇灌式现场发泡阀门深冷绝热材料。

1.一种浇灌式现场发泡阀门深冷绝热材料，其特征在于：是将事先准备好的A料和B料倒入搅拌容器中在室温下搅拌均匀，开始发泡并将其倒入装有-196摄氏度的液氮的发泡容器中发泡制备而成，其中所述A料包含33.25～35.25％的403聚醚、33.25～35.25％的835聚醚、3.3～3.7％的泡沫稳定剂硅油、4.3～4.7％的催化剂二甲基环己胺、16～17％的发泡剂一氟二氯乙烷、5.7～6.3％的阻燃剂甲基膦酸二甲酯和0.9～1.1％的辅料，所述B料为聚合二苯基甲烷二异氰酸酯。

2.根据权利要求1所述的浇灌式现场发泡阀门深冷绝热材料，其特征在于：所述辅料为水、辛酸亚锡和四溴邻苯二甲酸酯二醇三者任意比例的混合物。

3.根据权利要求1所述的浇灌式现场发泡阀门深冷绝热材料，其特征在于：所述A料与所述B料重量比为1:1。

• 实施例1

将事先准备好的240克A1料和240克B料倒入搅拌容器中在室温下搅拌均匀，21秒后开始发泡并倒入装有液氮（-196摄氏度）的发泡容器中发泡，观察120秒内的发泡过程，继续等待3分钟或更久时间，所述配方材料也不能在液氮环境中完全发泡，其中所述A1料由403聚醚84克、835聚醚84克、泡沫稳定剂硅油8.4克、催化剂二甲基环己胺7.2克、发泡剂一氟二氯乙烷39.6克、阻燃剂甲基膦酸二甲酯14.4克以及辅料2.4克（水0.4克、辛酸亚锡1克和四溴邻苯二甲酸酯二醇1克），所述B料为聚合二苯基甲烷二异氰酸酯。

• 实施例2

将事先准备好的240克A2料和240克B料倒入搅拌容器中在室温下搅拌均匀，19秒后便开始发泡并将其倒入装有液氮（-196摄氏度）的发泡容器中发泡，观察116秒内的发泡过程，继续等待3分钟或更久时间，所述配方材料能在液氮环境中完全发泡，其中所述A2料由403聚醚82.2克、835聚醚82.2克、泡沫稳定剂硅油8.4克、催化剂二甲基环己胺10.8克、发泡剂一氟二氯乙烷39.6克、阻燃剂甲基膦酸二甲酯14.4克以及辅料2.4克（水0.4克、辛酸亚锡1克和四澳邻苯二甲酸酯二醇1克），所述B料为聚合二苯基甲烷二异氰酸酯。

• 实施例3

将事先准备好的240克A3料和240克B料倒入搅拌容器中在室温下搅拌均匀，15秒后便开始发泡并将其倒入装有液氮（-196摄氏度）的发泡容器中发泡，观察104秒内的发泡过程，继续等待3分钟或更久时间，所述配方材料能在液氮环境中完全发泡，其中所述A3料由403聚醚81.6克、835聚醚81.6克、泡沫稳定剂硅油8.4克、催化剂二甲基环己胺12克、发泡剂一氟二氯乙烷39.6克、阻燃剂甲基膦酸二甲酯14.4克以及辅料2.4克（水0.4克、辛酸亚锡1克和四澳邻苯二甲酸酯二醇1克），所述B料为聚合二苯基甲烷二异氰酸酯。

表1为实施例1（原催化剂用量配方材料）和实施例2（《一种浇灌式现场发泡阀门深冷绝热材料》催化剂用量配方材料）两种配方所制备的材料发泡结果及性能参数，从表中可以看出原A1 B料组成的原发泡配方在超低温下不能完全发泡，而新改进后的A2 B料组成的新发泡配方在超低温下（-196摄氏度）能够完全发泡，并且其技术要求体积密度为44～54千克/平方米，导热系数≤0.03瓦特/米·开，抗压强度≥0.15兆帕，已完全能满足LNG（低温-162摄氏度）项目的要求；而对于未检测的A1 B原发泡配方材料的导热系数肯定要远远大于0.03瓦特/米·开（众所周知对于PU材料密度越大导热系数越高），并且密度已大大超过54千克/平方米的最大限定，已不能满足LNG（低温-162摄氏度）项目的要求。

实施例3超出《一种浇灌式现场发泡阀门深冷绝热材料》催化剂用量配方材料（A3 B），外表看不出有何缺陷，因泡体切开后内芯有空洞（烧心），并且切割后的材料大小（去掉烧心）达不到检测规格，质量不合格（密度不均、抗压不均、导热不均）故不做检测，显然用于实际操作时难以发现，并且无法确定烧心位置，无法满足LNG（低温-162摄氏度）项目的要求。

表1原配方材料与《一种浇灌式现场发泡阀门深冷绝热材料》配方材料发泡情况及发泡后材料性能表

2018年12月20日，《一种浇灌式现场发泡阀门深冷绝热材料》获得第二十届中国专利优秀奖。 2100433B

深冷制氮机1、空气过滤

器 为减少空气压缩机内部机械运动表面的磨损， 保证空气质量， 空气在进入空气压缩机之前，必须先经过空气过滤器以清除其中所含的灰尘和其他杂质。空气压缩机进气多采用粗效过滤器或中效过滤器。

深冷制氮机2、空气压缩机

按工作原理，空气压缩机可分为容积式和速度式两大类。空气压缩机多采用往复活塞式空气压缩机、离心式空气压缩机和螺杆式空气压缩机。

深冷制氮机3、空气冷却器

是用来降低进入空气干燥净化器和空分塔前压缩空气的温度，避免进塔温度大幅度波动,并可析出压缩空气中的大部分水分。通常采用氮水冷却器（由水冷却塔和空气冷却塔组成：水冷塔是用空分塔内出来的废气冷却循环水，空冷塔是用水冷塔出来的循环水冷却空气）、氟里昂空冷器。

深冷制氮机4、空气干燥净化器

压缩空气经空气冷却器后仍含有一定的水分、二氧化碳、乙炔和其他碳氢化合物。被冷冻的水分和二氧化碳沉积在空分塔内会堵塞通道、管道和阀门，乙炔积聚在液氧内有爆炸的危险，灰尘会磨损运转机械。为了保证空分装置的长期安全运行，必须设置专门的净化设备，清除这些杂质。空气净化的最常用方法是吸附法和冻结法。国内在中小型制氮机装置中广泛采用分子筛吸附法。

深冷制氮机5、空分塔

空分塔内主要包括有主换热器、液化器、精馏塔、冷凝蒸发器等。主换热器、冷凝蒸发器和液化器为板翘式换热器是一种全铝金属结构新型组合式间壁式换热器，平均温差很小，换热效率高达98-99%。精馏塔为空气分离的设备，塔设备的类型按内件划分，设置筛孔板的称筛板塔，设置泡罩板的称泡罩塔，堆放填料的称填料塔。筛孔板结构简单、便于制造、塔板效率高，因此在空分精馏塔中被广泛使用。填料塔主要用于直径小于0.8m，高度不大于7m的精馏塔。泡罩塔由于结构复杂、制造困难现已很少使用。

深冷制氮机6、透平膨胀机

是制氮机装置用来产生冷量的旋转式叶片机械，是一种用于低温条件下的气体透平。透平膨胀机按气体在叶轮中的流向分为轴流式、向心径流式和向心径轴流式；按气体在叶轮中是否继续膨胀又分为反击式和冲击式，继续膨胀为反击式，不继续膨胀为冲击式。空分设备中广泛采用单级向心径轴流反击式透平膨胀机。 深冷空分制氮机设备复杂、占地面积大，基建费用较高，设备一次性投资较多，运行成本较高，产气慢(12～24h），安装要求高、周期较长。综合设备、安装及基建诸因素，3500Nm3/h以下的设备，相同规格的PSA装置的投资规模要比深冷空分装置低20%～50%。深冷制氮机装置宜于大规模工业制氮，而中、小规模制氮就显得不经济。

深冷制氮不仅可以生产氮气而且可以生产液氮，满足需要液氮的工艺要求，并且可在液氮贮槽内贮存，当出现氮气间断负荷或空分设备小修时，贮槽内的液氮进入汽化器被加热后，送入产品氮气管道满足工艺装置对氮气的需求。深冷制氮的运转周期（指两次大加温之间的间隔期）一般为1年以上，因此，深冷制氮一般不考虑备用。而变压吸附制氮只能生产氮气，无备用手段，单套设备不能保证连续长周期运行。

整套深冷式粉碎机由料仓，机械粉碎机，引风机，旋风器，振动筛，液氮罐等组成：

一、工作原理

该深冷式粉碎机系统以液氮为冷源，被粉碎物料通过冷却在低温下实现脆化易粉碎状态后，进入机械粉碎机腔体内通过叶轮高速旋转，物料与叶片，齿盘，物料与物料之间的相互反复冲击，碰撞，剪切，摩擦等综合作用下，达到粉碎效果：被粉碎后的物料有气流筛分级机进行分级并收集：没有达到细度要求的物料返回料仓继续粉碎，冷气大部分返回料仓循环使用：

二、特点

该深冷式粉碎机系统在物料粉碎过程中，其冷源形成一个闭路循环系统，使能源得到充分利用，节省能耗：粉碎用的冷源温度可降至负196度，根据物料的脆化点温度，在粉碎过程中其温度可调控，选择最佳粉碎温度，降低能耗：粉碎细度可达到10-700目，甚至达到微米μ等细度：使用液氮作为研磨介质，实现超低温粉碎，物料的防爆，防氧化等综合效果：

三、 使用范围

深冷式粉碎机系统使用于在常温下无法粉碎的各种物料，广泛应用于各种化工、石化、机械、船舶、汽车行业、电子行业、服装、涂料、印刷、工程塑料、橡胶、热塑性物料、热熔型材料、尼龙、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、纺织、服装、中西药材、食品行业等等产品的超细粉碎：

四、主要技术参数

（1）粉碎机工作室直径φ423mm

（2）粉碎机功率：37KW（总功率49KW)

（3）工作介质：液氮

（4）工作温度：0度到负196度

（5）粉碎细度：10-700目（能达到微米μ）

五、 深冷式粉碎机全套设备工艺流程配置

液氮罐、料仓、机械粉碎机、引风机、一级旋风出料器、二级旋风器、振动筛