導(dǎo)熱油是一種熱量的傳遞介質(zhì),是用于間接傳遞熱量的一類熱穩(wěn)定性較好的專用油品,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(diǎn),現(xiàn)在已經(jīng)逐步得到了廣泛的應(yīng)用。不過隨著市場(chǎng)同類產(chǎn)品不斷增加,我們一定要掌握一些導(dǎo)熱油相關(guān)的選用與維護(hù)工作,只有這樣才能有效提高工作效率。
導(dǎo)熱油的選用:
要想做好導(dǎo)熱油的選用工作,就要對(duì)導(dǎo)熱油的分類進(jìn)行詳細(xì)了解,只有這樣才能對(duì)癥下藥進(jìn)行選擇:
1、礦物型導(dǎo)熱油
礦物型導(dǎo)熱油是在石油精煉的基礎(chǔ)油中加入了抗氧化劑、粘度改進(jìn)劑、酸化防止劑等添加劑調(diào)配而成的有機(jī)熱載體,基本上可分為烷基芳香烴型、環(huán)烷烴型和鏈烷烴型(石蠟基烷烴)三大類,礦物型導(dǎo)熱油種類繁多,不同生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品品質(zhì)、類型有較大差異,但其組成基本都是直鏈烷烴和環(huán)烷烴的混合物,這類導(dǎo)熱油的分子具有長(zhǎng)、直鏈化學(xué)結(jié)構(gòu),高溫下容易發(fā)生斷裂,跟
合成導(dǎo)熱油相比,熱穩(wěn)定性較差。但由于其單價(jià)相對(duì)便宜,所以常使用在對(duì)熱穩(wěn)定性要求不高,對(duì)溫度的控制無嚴(yán)格條件限制的熱載體系統(tǒng)中,一般適合在250℃以下的加熱系統(tǒng)。由于礦物油組分中既有輕質(zhì)組分又有重質(zhì)組分,其分子結(jié)構(gòu)在高溫下易發(fā)生分解,產(chǎn)生結(jié)焦,所以使用壽命要遠(yuǎn)低于合成型導(dǎo)熱油,且每年的添加量較大,通常占到系統(tǒng)導(dǎo)熱油總量的10%-20%。
2、合成型導(dǎo)熱油
合成型導(dǎo)熱油是由具有單一分子結(jié)構(gòu)的合成基礎(chǔ)油加入酸化防止劑、劣化防止劑等調(diào)制而成。我國(guó)于2010年1月1日頒布實(shí)施的新有機(jī)熱載體國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)合成型導(dǎo)熱油的規(guī)定為:化學(xué)合成工藝生產(chǎn)的,具有一定化學(xué)結(jié)構(gòu)和明確化學(xué)名稱的產(chǎn)品。
合成導(dǎo)熱油通??煞譃橐韵聨追N類型:烷基苯、氫化三聯(lián)苯、聯(lián)苯和聯(lián)苯醚、烷基聯(lián)苯醚、硅油等。
合成型導(dǎo)熱油多為芳香烴類化合物,不同類型的合成導(dǎo)熱油其性能不同,如聯(lián)苯和聯(lián)苯醚屬于氣液兩相導(dǎo)熱油,特點(diǎn)是高溫性能好,可在400℃以下的溫度使用;合成烷基苯屬液相導(dǎo)熱油,有較寬的使用溫度范圍,且屬于環(huán)保型產(chǎn)品等。由于芳香烴類化合物分子結(jié)構(gòu)和原子間的化合鍵具有很好的熱穩(wěn)定性,因此是目前合成
高溫導(dǎo)熱油的主要種類。
3、烷基苯型(苯環(huán)型)導(dǎo)熱油
這一類導(dǎo)熱油為苯環(huán)附有鏈烷烴支鏈類型的化合物,屬于短支鏈烷烴基(包括甲基、乙基、異丙基)與苯環(huán)結(jié)合的產(chǎn)物。其沸點(diǎn)在170~180℃,凝點(diǎn)在-80℃以下,故可做防凍液使用,此類產(chǎn)品的特點(diǎn)是在適用范圍內(nèi)不易出現(xiàn)沉淀,異丙基附鏈的化合物尤佳。
4、烷基萘型導(dǎo)熱油這一類型導(dǎo)熱油的結(jié)構(gòu)為苯環(huán)上連接烷烴支鏈的化合物。它所附加的側(cè)鏈一般有甲基、二甲基、異丙基等,其附加側(cè)鏈的種類及數(shù)量決定化合物的性質(zhì)。側(cè)鏈單于甲基相連的烷基萘,應(yīng)用于240~280℃范圍的氣相加熱系統(tǒng)。
5、烷基聯(lián)苯型導(dǎo)熱油這一類型的導(dǎo)熱油為聯(lián)苯基環(huán)上連接烷基支鏈一類的化合物。它是由短鏈的烷基(乙基、異丙基)與聯(lián)苯環(huán)相結(jié)合構(gòu)成,烷基的種類和數(shù)量決定其性質(zhì)。烷烴基數(shù)量越多,其熱穩(wěn)定性越差。在此類產(chǎn)品中,由異丙基的間位體、對(duì)位體(同分異構(gòu)體)與聯(lián)苯合成的導(dǎo)熱油品質(zhì)好,其沸點(diǎn)>330℃,熱穩(wěn)定性亦好,是在300~340℃范圍內(nèi)使用的理想產(chǎn)品。
6、烷基聯(lián)苯醚型導(dǎo)熱油 [1] 為兩個(gè)苯環(huán)中間一個(gè)醚基鏈接,兩個(gè)苯環(huán)上分別有兩個(gè)甲基的同分異構(gòu)體混合物,此類混合導(dǎo)熱油低溫下運(yùn)動(dòng)粘度低,流動(dòng)性好,適合北方寒冷地區(qū)使用,推薦使用溫度高不超過330℃,凝點(diǎn)-54℃,使用壽命優(yōu)于礦物油和烷基苯型導(dǎo)熱油,國(guó)內(nèi)外常見的是二甲苯基醚型導(dǎo)熱油,目前國(guó)內(nèi)也有生產(chǎn)廠家生產(chǎn)此類高溫導(dǎo)熱油。
7、聯(lián)苯和聯(lián)苯醚低熔混合物型導(dǎo)熱油這一類型的導(dǎo)熱油為聯(lián)苯和聯(lián)苯醚低熔混合物由26.5%的聯(lián)苯和73.5%的聯(lián)苯醚組成。熔點(diǎn)為12℃,世界上早使用的合成芳烴導(dǎo)熱油是Dowtherm,其特點(diǎn)是熱穩(wěn)定性好,使用溫度高(400℃)。此類產(chǎn)品因?yàn)楸江h(huán)上沒有與烷烴基側(cè)鏈連接,而在有機(jī)熱載體中耐熱性佳。這種凝點(diǎn)(12.3℃)低熔混合物,在常溫下,沸騰溫度在256~258℃范圍內(nèi)使用比較經(jīng)濟(jì)。這是因?yàn)閮煞N物質(zhì)的熔點(diǎn)均較高(聯(lián)苯為<71℃,聯(lián)苯醚<28℃)所致。這種低熔混合物蒸發(fā)形成的蒸汽過程中無任何一種組分提濃的發(fā)生,且液體性質(zhì)亦不變。由于二苯醚中結(jié)合醚物質(zhì),在高溫下(350℃)長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)產(chǎn)生酚類物質(zhì),此物質(zhì)有低腐蝕性,與水分對(duì)碳鋼等有一定的腐蝕作用。
導(dǎo)熱油的維護(hù)工作:
1、工作溫度是導(dǎo)熱油選擇中需要確定的關(guān)鍵特性。在工作溫度指標(biāo)得到滿足之前,討論導(dǎo)熱油的其它特性是毫無意義的。在滿足該標(biāo)準(zhǔn)要求后,方可對(duì)其他重要特性,即粘性、密度、比熱與導(dǎo)熱性,加以考慮。
2、高溫導(dǎo)熱油可在400℃高溫下運(yùn)行。在溫度超過315℃時(shí),只能選擇合成產(chǎn)品。低于該溫度可用礦物油基導(dǎo)熱油。低溫導(dǎo)熱油為水基,包含乙二醇或者包含丙二醇。水基導(dǎo)熱油的低工作溫度可達(dá)-40℃。合成導(dǎo)熱油甚至可在較低的溫度下作業(yè)。合成烴基導(dǎo)熱油的低工作范圍可達(dá)-112℃。在選擇導(dǎo)熱油時(shí),需對(duì)高溫與低溫應(yīng)用領(lǐng)域的不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。在前一種情況下,熱傳導(dǎo)系數(shù)是一個(gè)重要參數(shù),但必須與持久性相結(jié)合。
3、必須確定導(dǎo)熱油的溫度范圍,以確定導(dǎo)熱油是否適合使用。某一類導(dǎo)熱油的溫度范圍,不僅是指高使用溫度,粘度與可泵送性也是重要因素,因?yàn)楹髢烧哂绊懙綘I(yíng)運(yùn)經(jīng)濟(jì)性。泵送高粘導(dǎo)熱油會(huì)消耗大量的電能。
4、各類導(dǎo)熱油會(huì)在系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生不同的問題。在調(diào)查實(shí)際應(yīng)用之前,用戶必須對(duì)導(dǎo)熱油配伍性、成本、環(huán)境及其毒性影響進(jìn)行評(píng)估。
5、導(dǎo)熱油需要具有長(zhǎng)久的工作壽命。多數(shù)導(dǎo)熱油的工作壽命至少10年,使用壽命中間值通常大約20年,某些導(dǎo)熱油甚至已經(jīng)使用了30年。利用氣相色譜(GC)模擬蒸餾,對(duì)導(dǎo)熱油成分進(jìn)行的分析特別有用。假如高沸化合物濃度增加10%,就應(yīng)該更換導(dǎo)熱油。高沸化合物是通過自由基物的組合而形成的。高沸化合物濃度的增加,意味著容易出現(xiàn)導(dǎo)熱油的氧化。腐蝕是水基型低溫導(dǎo)熱油的一個(gè)主要問題。在導(dǎo)熱油的檢查中,需認(rèn)真分析抗腐劑成分,確定導(dǎo)熱油所提供的腐蝕防護(hù)程度。如果防腐能力不夠,則需要在導(dǎo)熱油中補(bǔ)充抗腐劑。
6、 要對(duì)導(dǎo)熱油進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)。在某些應(yīng)用中,導(dǎo)熱油可以持續(xù)使用10-15年,但在許多場(chǎng)合,由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)問題,使用壽命只有3-4月。因此,重要的是按照適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔,定期對(duì)導(dǎo)熱油進(jìn)行分析,確保在導(dǎo)熱油降解之前進(jìn)行更換。通常情況下導(dǎo)熱油不要求進(jìn)行維護(hù),但定期分析非常必要。對(duì)于導(dǎo)熱油狀況的評(píng)估,某些物理參數(shù)的變化,可以提供導(dǎo)熱油性能為何下降的線索。定期排查泄漏點(diǎn)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)檢修。因此,熱載體系統(tǒng)要合理設(shè)計(jì),使用中要定期檢測(cè)設(shè)備壁厚和耐壓強(qiáng)度,并在設(shè)備和管道上加裝壓力計(jì)、安全閥和放空管。
7、避免導(dǎo)熱油的氧化由于導(dǎo)熱油在熱載體中高溫運(yùn)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(duì)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(zhǎng)導(dǎo)熱油的使用壽命。
8、避免導(dǎo)熱油的結(jié)焦導(dǎo)熱油在運(yùn)行溫度超過高使用溫度時(shí),在導(dǎo)油管壁會(huì)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(shí)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高使用溫度,熱載體的高膜溫應(yīng)小于允許油膜溫度。
9、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)。
10、定期化驗(yàn)導(dǎo)熱油指標(biāo)定期測(cè)定和分析熱載體的殘?zhí)?、酸值、粘度、閃點(diǎn)、熔點(diǎn)等理化指標(biāo),及時(shí)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(diǎn)變化達(dá)到20%,殘?zhí)迹ㄙ|(zhì)量分?jǐn)?shù))達(dá)到1.5%時(shí),證明導(dǎo)熱油性能已發(fā)生了變化。定期適當(dāng)補(bǔ)充新的熱載體,使系統(tǒng)中的殘?zhí)剂炕颈3址€(wěn)定。