第一節(jié) 導(dǎo)熱油的簡介
導(dǎo)熱油,是GB/T4016-1983《石油產(chǎn)品名詞術(shù)語》中“熱載體油”的曾用名,英文名稱為Heattransferoil,用于間接傳遞熱量的一類熱穩(wěn)定性較好的專用油品。由于其具有加熱均勻,調(diào)溫控制準(zhǔn)確,能在低蒸汽壓下產(chǎn)生高溫,傳熱效果好,節(jié)能,輸送和操作方便等特點,近年來被廣泛用于各種場合,而且其用途和用量越來越多。(立項報告)
第二節(jié) 導(dǎo)熱油的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀
導(dǎo)熱油的 研究 和應(yīng)用始于20世紀(jì)30年代前后。1929年,美國化學(xué)公司在世界上首次生產(chǎn)出聯(lián)苯醚和聯(lián)苯的混合物,其商品名稱為Dowtha A,獲得專利并應(yīng)用于加熱系統(tǒng),開創(chuàng)了生產(chǎn)導(dǎo)熱油.的先河,為熱載體工業(yè)的發(fā)展開辟了新的途徑。自此,導(dǎo)熱油作為一種新的傳熱介質(zhì)的優(yōu)越性逐步為人們所認(rèn)識。在歐美市場陸續(xù)開發(fā)出一些與Dowtherm A組分相似的產(chǎn)品。1948年,日本也開始了對導(dǎo)熱油的 研究 ,1952年生產(chǎn)出sk-OIL260和sk-OIL 170的導(dǎo)熱油。到20世紀(jì)50年代,導(dǎo)熱油工業(yè)在世界一些發(fā)達(dá)國家得以迅速發(fā)展,其中合成芳烴類產(chǎn)品發(fā)展最快,應(yīng)用最廣。如烷基苯、烷基萘、烷基聯(lián)苯、二芐基甲苯、氫化三聯(lián)苯等,美國公司研制的氫化三聯(lián)苯成為最暢銷的產(chǎn)品。
20世紀(jì)60年代以后,美國、日本、德國、法國先后推出了具有優(yōu)良性能的產(chǎn)品。目前,比較發(fā)達(dá)國家主要使用的導(dǎo)熱油為合成型芳烴系列產(chǎn)品,如seriola k3120、kl1120均為芳烴系列導(dǎo)熱油,因為對稱的烷基苯結(jié)構(gòu)的芳烴為基礎(chǔ),具有完整的共軛結(jié)構(gòu),所以該類產(chǎn)品熱穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性、潔凈分散性好,因而這些產(chǎn)品成為世界導(dǎo)熱油市場的主導(dǎo)產(chǎn)品。
20世紀(jì)50年代之前,世界上尚未生產(chǎn)專門的礦物型導(dǎo)熱油,一般都是采用機械油、汽缸油作為代用傳熱介質(zhì)。50年代之后,美國率先采用深度精制工藝生產(chǎn)專門的礦物型導(dǎo)熱油。隨后,世界各國先后推出同類產(chǎn)品。至70年代,為了提高導(dǎo)熱油的性能,人們開始采用加入各種添加劑的方法來改善導(dǎo)熱油的耐高溫性能,因而一些導(dǎo)熱油的專用添加劑也陸續(xù)研制出來,使礦物油型導(dǎo)熱油的性能和品質(zhì)不斷提高,應(yīng)用范圍更加廣泛。
我國導(dǎo)熱油的開發(fā)研制晚于上述工業(yè)發(fā)達(dá)國家。導(dǎo)熱油的研制和生產(chǎn)始于20世紀(jì)70年代末合成型導(dǎo)熱油的研制和生產(chǎn)始于60年代末的荊門石油煉制 研究 所。到80年代,北京、上海、江蘇等企業(yè)和科研機構(gòu),先后研制生產(chǎn)出環(huán)烷烴型、混合型導(dǎo)熱油。20世紀(jì)90年代,我國導(dǎo)熱油應(yīng)用技術(shù)得以迅猛發(fā)展,開發(fā)研制水平不斷提高。如斯德特化工研制的SDT-32SDT-35SDT-WSDT-W1SDT-FSDT-QSDT-RSDT-L高溫合成導(dǎo)熱油。
第三節(jié) 導(dǎo)熱油的主要性能及注意事項
一、主要性能
熱穩(wěn)定性是熱傳導(dǎo)液最重要的使用性能。熱穩(wěn)定性不同,其使用中熱裂解和聚合的程度也不同。熱裂解產(chǎn)生小分子低沸物,易使系統(tǒng)產(chǎn)生氣阻,使泵產(chǎn)生氣蝕,同時還造成油品較高的蒸發(fā)損耗和環(huán)境污染;熱聚合則產(chǎn)生大分子高沸物,其逐漸沉積于加熱器和管路表面,形成的積炭將影響系統(tǒng)的傳熱效能及控溫精度。L-Q系列熱傳導(dǎo)液精選具有優(yōu)良熱穩(wěn)定性的基礎(chǔ)油和添加劑,因此產(chǎn)品具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性。
氧化安定性是熱傳導(dǎo)液另一項重要的使用性能。敞開系統(tǒng)或膨脹槽不采用氮氣封閉的系統(tǒng),油品與空氣接觸的界面會發(fā)生氧化反應(yīng)。一般來說,在高于60℃的條件下,油品與空氣接觸即發(fā)生氧化,氧化產(chǎn)物逐漸形成膠質(zhì)和沉渣,附著于加熱器和管路表面而產(chǎn)生積炭。同時,氧化反應(yīng)產(chǎn)生的酸性物質(zhì)還會腐蝕設(shè)備,造成泄漏。L-Q系列熱傳導(dǎo)液精選具有優(yōu)良抗氧化性的基礎(chǔ)油和高溫抗氧及抗垢添加劑,可抑制氧化油泥產(chǎn)生的速度和沉積、結(jié)垢的傾向,使系統(tǒng)保持良好的傳熱效果。
低揮發(fā)性熱傳導(dǎo)液采用初餾點表示其揮發(fā)性。在開式加熱系統(tǒng)使用的熱傳導(dǎo)液,如初餾點低于使用溫度,易使泵產(chǎn)生氣蝕,操作系統(tǒng)產(chǎn)生氣阻,同時造成蒸發(fā)損耗過大。L-Q系列熱傳導(dǎo)液較高的初餾點使其具有很低的蒸汽壓和揮發(fā)損耗,可以保證系統(tǒng)操作的平穩(wěn)性。
較好的安全性熱傳導(dǎo)液采用閃點和自燃點表示其安全性。閃點用以表示密閉循環(huán)系統(tǒng)中熱載體的安全性能,而自燃點則可預(yù)示熱傳導(dǎo)液在高溫條件下泄漏時,在空氣中的自燃傾向。L-Q系列熱傳導(dǎo)液具有較高的閃點和自燃點,可以保證系統(tǒng)操作的安全性。
傳熱性能L-Q系列熱傳導(dǎo)液不但具有較高的熱穩(wěn)定性,而且具有優(yōu)良的傳熱性能。適宜的粘度可提供較高的循環(huán)效率;較高的比熱和導(dǎo)熱系數(shù)可有效地傳遞或吸收熱量,提高燃料的經(jīng)濟(jì)性和運行效率。
應(yīng)用:
開式加熱系統(tǒng)L-Q系列熱傳導(dǎo)液在膨脹槽不采用氮氣封閉的傳熱系統(tǒng)中應(yīng)用時,應(yīng)保持膨脹槽中油溫低于60℃,最高油溫不要超過180℃。
閉式加熱系統(tǒng)L-Q系列熱傳導(dǎo)液在采用氮氣封閉的傳熱系統(tǒng)中應(yīng)用時,因隔絕空氣,使該其具有更長的使用壽命。
最高使用溫度是指某產(chǎn)品經(jīng)熱穩(wěn)定性試驗測得變質(zhì)率不大于10%所對應(yīng)的溫度,即加熱器出口處測得的主流體最高平均溫度。在實際使用中,加熱器出口處測得的主流體平均溫度應(yīng)較其最高使用溫度至少低20℃。經(jīng)評定,L-QB熱傳導(dǎo)液最高使用溫度為300℃,L-QC熱傳導(dǎo)液最高使用溫度為320℃,L-QD熱傳導(dǎo)液最高使用溫度為350℃。
二、注意事項
我國導(dǎo)熱油產(chǎn)品執(zhí)行GB23971-2009“導(dǎo)熱油”標(biāo)準(zhǔn),用戶在購買前應(yīng)注意以下問題:
在選擇導(dǎo)熱油前,首先應(yīng)確定適當(dāng)?shù)募訜峁に嚵鞒蹋詈梦袑I(yè)部門做系統(tǒng)設(shè)計。如果系統(tǒng)已經(jīng)結(jié)焦,需要再次選油,則應(yīng)認(rèn)真找出結(jié)焦的原因,對系統(tǒng)設(shè)計、部件設(shè)置和操作管理中的問題糾正,同時還要對系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)真清洗。
(1)考察產(chǎn)品最高使用溫度的真實性經(jīng)石科院采用熱穩(wěn)定性試驗方法確定,即在最高使用溫度下進(jìn)行試驗后外觀透明,無懸浮物和沉淀,總變之率不大于10%所對應(yīng)溫度。通過與新標(biāo)準(zhǔn)作對照, 分析 產(chǎn)品說明書的真實性。尤其要了解其規(guī)定的最高使用溫度是如何確定的,有無權(quán)威機構(gòu)的檢測報告。根據(jù)國際化標(biāo)準(zhǔn)分類,礦物型導(dǎo)熱油的最高溫度使用溫度不超過320℃,目前多數(shù)該油品的最高使用溫度為300℃。
(2)考察產(chǎn)品的蒸發(fā)性和安全性閃點符合標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)要求,初餾點不低于其最高使用溫度,餾程比較窄,燃點比較高。
(3)考察產(chǎn)品的精制深度外觀為淺黃色透明液體,儲存穩(wěn)定性好,光照后不變色或出現(xiàn)沉淀。殘?zhí)坎淮笥?.1%,硫含量不大于0.2%。
(4)考察產(chǎn)品的低溫流動性根據(jù)用戶所處地區(qū)和設(shè)備的環(huán)境溫度情況,選擇適宜的低溫性能。QB和QC傾點不高于-9℃,低溫運動粘度(0℃或更低溫度)相對比較低。
(5)考察產(chǎn)品的傳熱性能具有較低的粘度、較大的密度、較高的比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)。
(6)選擇正規(guī)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品。有條件可實地考察其生產(chǎn)設(shè)備和檢測手段的完善情況。
第四節(jié) 導(dǎo)熱油的隱患及防護(hù)
一、導(dǎo)熱油使用過程中諸性能潛在的危險性
熱穩(wěn)定性導(dǎo)熱油在使用過程中由于加熱系統(tǒng)的局部過熱,易發(fā)生熱裂解反應(yīng),生成易揮發(fā)及較低閃點的低聚物,低聚物間發(fā)生聚合反應(yīng)生成不熔不溶的高聚物,不僅阻礙油品的流動,降低形同的熱傳導(dǎo)效率,同時會造成管道局部過熱變形炸裂的可能。
氧化穩(wěn)定性導(dǎo)熱油與溶解其中的空氣及熱載體系統(tǒng)填裝是殘留的空氣在受熱情況下發(fā)生氧化反應(yīng),生成有機酸及膠質(zhì)物粘附輸油管,不僅影響傳熱介質(zhì)的使用壽命,堵塞管路,同時易造成管路的酸性腐蝕,增加系統(tǒng)運行泄漏的風(fēng)險。
二、導(dǎo)熱油在使用過程的防護(hù)
1、避免導(dǎo)熱油的氧化由于導(dǎo)熱油在熱載體中高溫運行的情況下易于發(fā)生氧化反應(yīng),造成導(dǎo)熱油的劣化變質(zhì),所以通常對設(shè)置的高溫膨脹槽進(jìn)行充氮保護(hù),確保熱載體系統(tǒng)的封閉,避免導(dǎo)熱油與空氣接觸,延長導(dǎo)熱油的使用壽命。
2、避免導(dǎo)熱油的結(jié)焦導(dǎo)熱油在運行溫度超過最高使用溫度時,在導(dǎo)油管壁會出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象,隨著結(jié)焦層的增厚,導(dǎo)油管壁溫偏高又促使粘附結(jié)焦,不斷增厚的管壁溫度進(jìn)一步提高,隨著管壁的不斷增厚傳熱性能惡化,隨時可能發(fā)生爆管事故。因此,嚴(yán)格控制熱載體出口處導(dǎo)熱油的溫度不得超過最高使用溫度,熱載體的最高膜溫應(yīng)小于允許油膜溫度。
3、定期排查泄漏點加強現(xiàn)場監(jiān)控,要確保熱載體系統(tǒng)完好不漏,定期排查設(shè)備的腐蝕滲漏情況,發(fā)現(xiàn)滲漏及時檢修。因此,熱載體系統(tǒng)要合理設(shè)計,使用中要定期檢測設(shè)備壁厚和耐壓強度,并在設(shè)備和管道上加裝壓力計、安全閥和放空管。
4、防止熱載體內(nèi)混入水及其他雜質(zhì)隨著熱載體的加熱,溶解在其中的水分迅速汽化,導(dǎo)熱管內(nèi)的壓力急劇上升而導(dǎo)致無法控制的程度,引發(fā)事故。所以,導(dǎo)熱油在投入使用前應(yīng)先緩慢升溫,脫除導(dǎo)熱油中的水和其他輕主份雜質(zhì)。
5、定期化驗導(dǎo)熱油指標(biāo)定期測定和 分析 熱載體的殘?zhí)?、酸值、粘度、閃點、熔點等理化指標(biāo),及時掌握其品質(zhì)變化情況, 分析 變化原因。當(dāng)酸值超過0.5mgKOH/g,粘度變化達(dá)到15%,閃點變化達(dá)到20%,殘?zhí)迹ㄙ|(zhì)量分?jǐn)?shù))達(dá)到1.5%時,證明導(dǎo)熱油性能已發(fā)生了變化。定期適當(dāng)補充新的熱載體,使系統(tǒng)中的殘?zhí)剂炕颈3址€(wěn)定。
三、礦物性導(dǎo)熱油的報廢指標(biāo)
礦物型熱傳導(dǎo)液報廢有以下四方面指標(biāo):
1、粘度變化大于±20%,應(yīng)引起注意;
2、閃點變化大于±15%,應(yīng)引起注意;
3、酸值大于1.5mgKOH/g,應(yīng)引起注意;
4、殘?zhí)窟_(dá)到1.5%,應(yīng)引起注意。
在對運行中的熱傳導(dǎo)液進(jìn)行測試時發(fā)現(xiàn),粘度因受分解和聚合的共同影響,變化并不規(guī)律;酸值在氧化初期逐漸增大而后反而下降;閃點是說明油品運行安全性的重要指標(biāo);殘?zhí)縿t一直呈上升趨勢,開始緩慢,而后數(shù)值增長明顯加快。
總之,對上述指標(biāo)不能孤立地去看其中某一項,必須綜合 分析 ,做出判斷。
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