介孔硅基油船货油舱保温材料的制备及性能研究

发布时间：2020-07-18 12:02

【摘要】：随着经济的不断发展和产业规模的持续扩大,我国对石油的需求日益增加。而经过长时间的挖掘,我国油田的递减现象已十分严重;为了使我国石油经济能够持续稳定地发展,必须通过大量的石油进口来解决我国的需求问题。石油一般通过油船货油舱运输,由于石油粘度范围宽,凝固点差别大,所以有些凝固点高的石油在运输过程中或装卸时容易冷凝,因此需对其进行加热使其保持液体状态。然而,一般的加热方式存在缺陷,加热过早或温度过高,会导致能源浪费、油船运营性差;加热过晚或不足,容易产生冷凝现象导致装卸困难。相变材料(PCMs)具有相变潜热大、相变温度范围广、安全环保等优点,将其作为保温材料应用于货油舱时,它能通过吸收或释放能量使得温度降低或升高,让石油在运输过程中能更长时间处于一个相对恒温的环境中。但是相变材料也存在导热性差、易泄漏等缺陷,为了解决这些问题,本文采用材料复合技术将其固定,并对制备出的新型定形相变材料的各性能进行了分析。本文的主要内容包括以下几点:1.以优选的硬脂酸(SA)为相变材料工作物质,洋葱状介孔硅(MOS)为支撑材料,通过物理吸附法制备出新型定形复合相变材料SA/MOS,并利用SEM、TEM、XRD、FT-IR、TGA、DSC等测试手段对其形貌结构、化学组成、热稳定性、储热性能等进行了分析。结果表明:MOS的多孔结构使得SA被牢固地吸附在其孔隙中,最佳吸附率为70%;在此范围内,随着SA含量的增加,复合材料的相变潜热逐渐增大。70%SA/MOS的熔融温度和凝固温度分别为72.72℃和63.87℃,相应的焓值为108.0 J/g和126.0 J/g,高于很多其他支撑材料固定SA时的焓值;且它在50次热循环实验后没发生泄漏现象,说明此材料热稳定性和储热性能良好。2.为了改善相变材料被固定后相变焓值降低太多的情况,利用多巴胺(Dop)对支撑材料改性合成Dop-MOS,再以此为新的支撑材料,以SA为工作物质,通过物理吸附法制备出新型定形复合相变材料SA/Dop-MOS,并对其各性能进行测试分析。结果表明:Dop-MOS的比表面积、累积体积和孔径较MOS都有所减小,说明Dop对MOS的改性是成功的。Dop-MOS对SA的最大吸附量也为70%,70%SA/Dop-MOS相变的熔融温度和凝固温度分别为70.9℃和64.2℃,相应的焓值为127.2 J/g和124.9J/g;较70%SA/MOS而言分别提高了28.6%和21.0%。说明Dop的改性是有效的,SA/Dop-MOS具有更好的储热性能。
【学位授予单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U674.133.1
【图文】：

增长百分比,国石,进口量

第一章绪论究背景及意义源是人类赖以生存和发展的基础，作为三大能源之一的石油，更是一个国家源，它的稳定供应是现代经济可持续发展和社会稳定的基础[1]。而近年来，的发展和产业规模的扩大，我国对石油的需求量也日益增长，已经成为除了的第二个石油消耗大国。中国石油的开采主要集中在东部地区，经过长时期我国油田的递减现象已然十分严重，进一步开采的条件愈加复杂，需要的成越高[2]。为了使我国的石油经济能够稳定持续地发展，必须通过大量进口石我国对石油的需求问题；据中国产业信息网统计，我国近十年的石油进口量 1-1 所示，明显呈递增趋势。石油运输主要有管道和海运两种，在国际市场船舶的方式；而从世界范围看，产油较多的地区是中东、非洲、北美洲等地致大量的石油必须通过海上运输。

DSC测试,储热

酸相变机理分析酸，即十八烷酸，结构简式为 CH3(CH2)16COOH，由油脂水解生固体或微黄色蜡状固体，能分散成粉末，微带牛油气味。当外界会吸收并储存热量，由固态像液态转变，是一种典型的有机固-液潜热高、相变温度适宜、稳定性良好、无毒易得、成本低等优点一种材料。脂酸的储热性能差示扫描量热仪（DSC）对硬脂酸的储热性能进行测试。取适量埚中，恰好铺满一层，记录下相应的数据，再将其与一空白坩埚仪中，在电脑上输入相应的数据，待测试结束得到硬脂酸的相变图 2-1 所示。

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介孔硅基油船货油舱保温材料的制备及性能研究石油的凝固点范围，且其相变潜热较高，有利于石油的保温。脂酸的热稳定性热重分析仪（TGA）对硬脂酸的热稳定性能进行测试。在完成仪器循环水的前提下，取适量硬脂酸粉末置于坩埚中，再将其与一空白炉中，在电脑上输入相应的数据，开始式样采集，结束后得到硬脂其结果如图 2-2 所示。

【参考文献】