导热油使用手册深圳市特种设备安全检验研究院张居光一、主要术语1.导热油●以液相或气相进行热量传递的物质。
●导热油即有机热载体,又名热传导液,分矿物油型和合成型●矿物油型热传导油:石油加工过程中某段馏分经精制后调配功能添加剂制得。
●合成型导热油:以化工或石油化工产品为原料,经有机合成工艺制得。
2.开式和闭式传热系统●膨胀油槽直接与大气相通的传热系统称为开式传热系统。
●膨胀油槽采用惰性气体(一般为氮气)封闭的传热系统称为闭式系统。
3.最高使用温度●根据导热油分类标准(GB/T 7631.12-94),产品类别按最高使用温度划分。
最高使用温度采用热稳定性试验法确定。
最高使用温度系指某产品经热稳定性试验测得变质率不大于10%所对应的温度,最高实际使用温度系指加热器出口处测得的主流体最高平均温度。
●一般情况下,任何一种导热油产品,尤其是矿物油型产品,其最高实际使用温度应较其最高使用温度至少低20℃,以保证一定的使用寿命及较好的安全性和经济性。
4.热稳定性●从试验角度讲,热稳定性是在规定的试验温度及时间条件下,导热油在隔绝空气状态下,因受热作用(热裂解和热聚合)而表现出的稳定性。
●对某一特定产品来说,其热稳定性由组成、纯度、精制深度、馏程范围等因素决定。
●热裂解反应,生成气体和低沸物。
●热聚合反应,生成高沸物和高分子粘稠状聚合物,最后形成沉渣。
●导热油在实际运行中,热裂解和热聚合反应会伴随始终,其组成无时无刻不在发生变化,是不可避免的,但其程度可以控制。
●热氧化反应,生成低分子或高分子的醇、醛、酮、酸等酸性组分,并进一步生成胶质、沥青质等粘稠物质,最后形成沉渣。
●热氧化是非正常情况引起的,一旦发生,会产生很坏的影响(加速热裂解和热聚合反应,酸性物质造成设备腐蚀和泄漏,粘度迅速增大,传热效率降低,造成过热和炉管结焦),但可以通过加入高温导热油复剂避免或延缓。
二、产品牌号参考国内按最高使用温度划分产品牌号的方式,考虑到不同使用温度的要求和对原料初馏点的限制,导热油按最高使用温度将L-QB和L-QC产品划分为L-QB240、L-QB280、L-QB300和L-QC320四个牌号。
其中L-QB240最高使用温度为240℃,常用于小型电加热采暖装置;L-QB280、L-QB300和L-QC320一般在工业传热系统中使用,最高使用温度分别为280℃、300℃和320℃;L-QD一般用于工业传热系统中,产品类型为合成型,最高使用温度可高于320℃。
其牌号为L-QDXXX,其中XXX为高于320℃的某一温度。
三、主要技术指标1. 热稳定性热稳定性是导热油区别于其他油品的重要使用性能,标准号为SH/T 0680-1999。
该方法是在一定试验温度(产品标准中规定的最高使用温度)下,将试样隔绝空气加热至规定时间,然后观察并记录其外观;计算出气相分解产物质量;对加热前后的试样进行气相色谱分析,通过模拟蒸馏曲线确定试样生成的低沸物和高沸物含量;称取一定量加热后的试样,在球管蒸馏器中测定不能蒸发的产物含量;最后计算出试样的变质率。
L-QB和L-QC的热稳定性指标为在其最高使用温度下加热720h,总变质率不大于10%;L-QD的热稳定性指标为,在其最高使用温度下加热1000h,总变质率不大于10%。
经对国内各种类型产品进行评定,矿物油型产品的最高使用温度不超过320℃,这符合国内目前的应用实际。
2 初馏点对于在开式系统中使用的导热油来说,初馏点是一项重要指标。
实际应用中发现,有些初馏点很低的产品在开式系统中使用,造成操作不平稳,挥发损耗相当大,年补充量可达50%以上。
这不仅使用户承担了不必要的经济损失,而且由于轻组分挥发,造成粘度增高,传热效率下降,加热设备超温和炉管结焦等一连串的问题,降低了传热系统的整体安全性和导热油的经济性。
在大量试验基础上,规定在开式设备中使用的导热油的初馏点不低于其最高使用温度,试验方法采用模拟蒸馏气相色谱法。
3 闪点和自燃点闪点和自燃点是导热油的安全性能指标,预示运行中的导热油遇明火发生燃烧或在空气中自燃的倾向。
规定闭口闪点不低于100℃,自燃点为报告。
根据对市场采样和生产厂送样的分析测试,闭口闪点不低于100℃的要求全部可以达到,这是一项基本的安全要求。
而开式系统使用的产品,如闪点过低,可能是安全的隐患。
实际应用中,设备的膨胀罐因导热油闪点和初馏点过低而着火的事故时有发生,因此还应对开口闪点合理控制。
L-QB240、L-QB280、L-Q B300和L-QC320的开口闪点分别为160℃、180℃、190℃和200℃。
4 水分导热油中的水分在加热过程中会气化,引起急剧膨胀,造成操作不平稳,因此导热油中的水分应严格控制。
规定水分为不大于500mg/kg,试验方法为微量水测定法。
因L-QB240主要用于小型电热取暖装置,对水分要求更为严格,本标准规定其水分含量为不大于200mg/kg,其它各牌号为不大于500 mg/kg,试验方法为微量水测定法。
5 倾点倾点和低温粘度决定了导热油的低温流动性。
考虑到我国低粘度润滑油基础油的倾点指标为不高于-9℃。
如有特殊低温要求,可与生产者商定协议指标。
6.硫含量硫含量与产品的精制深度相关。
导热油如硫含量较高,使用中可能造成设备的腐蚀。
指标为不大于0.2%。
7.氯含量氯含量与产品毒性相关。
在国外,曾使用热稳定性非常好的氯代烃类化合物作为热载体或变压器油,这些氯化物有很强的致畸性。
指标为不大于0.01%。
8.中和值和铜片腐蚀中和值和铜片腐蚀反映产品的精制深度,与设备腐蚀情况相关。
中和值指标为不大于0.2%。
铜片腐蚀指标为在100℃,3h条件下,评级为1级。
9.密度密度是反映产品构成的指标,与其传热性能相关。
10. 残炭、灰分残炭和灰分是反映原料精制深度的指标。
残炭和灰分较高的产品,稠环芳烃等重质成分含量较高,产品颜色较深,热稳定性较差。
11.馏程馏程是反映产品的沸点范围的指标。
蒸馏切割越窄,重组分越少,热稳定性也越好。
12.运动粘度运动粘度反映液体的运动阻力,决定了在一定温度下液体的流动性和泵送性。
导热油对运动粘度的要求,是在满足热稳定性、初馏点、闪点等重要指标的同时,具有较低的粘度,很好的高温和低温流动性。
四、选购导热油注意事项●考察产品最高使用温度的真实性——经专门部门采用热稳定性试验方法确定,即在最高使用温度下进行试验后外观透明,无悬浮物和沉淀,总变质率不大于10%所对应的温度。
通过与新标准作对照,分析产品说明书的真实性。
尤其要了解其规定的最高使用温度是如何确定的,有无权威机构的检测报告。
●考察产品的蒸发性和安全性——开口闪点符合标准指标要求,初馏点不低于其最高使用温度,馏程比较窄,自燃点比较高。
●考察产品的精制深度——外观为浅黄色透明液体,储存稳定性好,光照后不变色或出现沉淀。
残炭不大于0.1%,硫含量不大于0.2%。
●考察产品的低温流动性——根据用户所处地区和设备的环境温度情况,选择适宜的低温性能。
QB和QC 倾点不高于-9℃,低温运动粘度(0℃或更低温度)相对比较低。
●考察产品的传热性能——具有较低的粘度、较大的密度、较高比热容和导热系数。
●选用正规生产企业生产的产品。
有条件可实地考察其生产设备和检测手段的完善情况。
五、导热油的使用1、导热油作废技术指标答:矿物型导热油报废有以下四方面指标,可供参考:①粘度变化大于15%,应引起注意;②闪点变化大于20%,应引起注意;③酸值大于0.5mgKOH/g,应引起注意;④残炭达到1.5%,应引起注意。
在对运行中的导热油进行测试时发现,粘度因受分解和聚合的共同影响,变化并不规律;酸值在氧化初期逐渐增大而后反而下降;闪点是说明油品运行安全性的重要指标;残炭则一直呈上升趋势,开始缓慢,而后数值增长明显加快。
总之,对上述指标不能孤立地去看其中某一项,必须综合分析,做出判断。
2、不同牌号的导热油的混用答:从导热油的使用性能看,纯度越高、馏程范围越窄,其热稳定性越好。
一个混合物的热稳定性是由其中热稳定性较差的组分决定。
因此,导热油可否混用必须遵循科学的方法,即采用SH/T 0680-1999“导热油热稳定性测定法”试验方法进行评价,根据试验分析数据做出判断。
3、使用过的导热油可以再生后重新使用,何谓再生答:所谓再生,是将使用到一定程度但尚未报废的导热油经适当处理,使之达到原产品的指标。
处理方法一般是经减压蒸馏除掉高沸物和低沸物,然后精制、脱色。
合成型导热油的价格较高,使用周期较长,延长其使用寿命的有效方法是定期取出部分进行再生。
如某化纤公司的聚酯装置,开车3年后每年取出总量的1/3进行再生,这样循环使用可大大减缓其变质速率。
矿物型导热油的价格便宜且加有一定数量的添加剂,一般再生后不再用作导热油。
用户可根据使用情况进行部分更换,同样可减缓其变质速率。
应该注意的是,部分再生或部分更换应根据日常检验,掌握好时机。
如果导热油已严重老化,可能造成设备结焦,必须彻底更换。
4、液相炉中膨胀槽的作用是什么答:在液相加热系统中,膨胀槽的设置必不可少。
膨胀槽通常设置在系统的最高点,因此除容纳导热油受热膨胀量外,还兼有其他重要功能,如新填装产品中轻组分和运行中产生的低沸物的排空、补充蒸发及操作损耗、氮气密封等。
在实际使用中常有一些装置的膨胀槽必须氮封。
膨胀槽氮封的作用之一是防止导热油因接触空气而氧化,另外可施加一定压力,保持液相运行。
一般来说,导热油的氧化可通过系统的设置、操作及加入高温抗氧剂加以控制,如升高膨胀槽的位置、采用小口径膨胀管以防冷热油产生对流、控制膨胀槽温度低于60℃。
如导热油的初馏点高于系统的最高使用温度,则可以不采用氮封;如导热油的初馏点低于系统的最高使用温度,就可能有部分组分汽化造成泵的气蚀和较大的蒸发损耗,这种情况必须采用氮封。
5、日常操作中,怎样来延长导热油使用寿命答:如果系统设计合理、配置适当、导热油产品质量符合SH/T 0677-1999“导热油”标准,延长使用寿命的关键在于日常的操作管理,以下几点可供参考:(1)开车之前,对操作和管理人员进行培训,使之掌握科学方法,有能力对异常情况进行处理。
(2)严格遵守操作规程,保证工艺要求的主流体温度不超过所选导热油的最高使用温度,同时还要对导热油的流速、流量和进出温差进行严格控制,避免因局部过热而导致裂解和结焦。
(3)防止空气、水和其他污染物进入系统。
(4)经常检查旁路过滤器压力降,及时清洗或更换滤芯,保证过滤效果。
(5)不采用氮封的加热系统,膨胀槽温度应控制在60℃左右,不要超过80℃。
(6)根据使用情况,定期取样化验,掌握油品的变质情况,以便及时采取措施。
6、导热油炉容易发生的安全事故答:导热油为可燃性有机物,具有着火和爆炸的潜在危险,分析事故原因,主要有以下几种可能:(1)法兰连接或泵密封处发生泄露,如不及时维修,遇明火会着火。