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导热油

导热油
一、导热油的类型
1 烷基苯型(苯环型)导热油
这一类导热油为苯环附有链烷烃支链类型的化合物,属于短之链烷烃基萘(包括甲基、乙基、异丙基)与苯环结合的产物。

其沸点在
170~180℃,凝点在-80℃以下,故可做防冻液使用,此类产品的特点是在适用范围内不易出现沉淀,异丙基附链的化合物尤佳。

2 烷基萘型导热油
这一类型导热油的结构为苯环上连接烷烃支链的化合物。

它所附加的侧链一般有甲基、二甲基、异丙基等,其附加侧链的种类及数量决定化合物的性质。

侧链单于甲基相连的烷基萘,应用于240~280℃范围的气相加热系统。

3 烷基联苯型导热油
这一类型的导热油为联苯基环上连接烷基支链一类的化合物。

它是由短链的烷基(乙基、异丙基)与联苯环相结合构成,烷基的种类和数量决定其性质。

烷烃基数量越多,其热稳定性越差。

在此类产品中,由异丙基的间位体、对位体(同分异构体)与联苯合成的导热油品质最好,其沸点>330℃,热稳定性亦好,是在300~340℃范围内使用的理想产品。

4 联苯和联苯醚低熔混合物型导热油
这一类型的导热油为联苯和联苯醚低熔混合物由26.5%的联苯和73.5%的联苯醚组成。

熔点为12℃,世界上最早使用的合成芳烃导热油是Dowtherm,其特点是热稳定性好,使用温度高(400℃)。

此类产品因为苯环上没有与烷烃基侧链连接,而在有机热载体中耐热性最佳。

这种凝点(12.3℃)低熔混合物,在常温下,沸腾温度在256~258℃范围内使用比较经济。

这是因为两种物质的熔点均较高(联苯为<71℃,联苯醚<28℃)所致。

这种低熔混合物蒸发形成的蒸汽过程中无任何一种组分提浓的发生,且液体性质亦不变。

由于二苯醚中结合醚物质,在高温下(350℃)长时间使用会产生酚类物质,此物质有低腐蚀性,与水分对碳钢等有一定的腐蚀作用。

二、购买注意事项
目前,我国导热油产品执行SH/T 0677-1999“导热油”标准,用户在购买前应注意以下问题:
(1)考察产品最高使用温度的真实性-经石科院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,总变之率不大于10%所对应温度。

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。

根据国际化标准分类,矿物型导热油的最高温度使用温度不超过
320℃,目前多数该油品的最高使用温度为300℃。

(2)考察产品的蒸发性和安全性-闪点(开口)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,燃点比较高。

(3)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%。

(4)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。

(5)考察产品的传热性能-具有较低的粘度、较大的密度、较高的比热容和导热系数。

(6)选择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。

三、导热油的劣化
导热油的劣化主要是导热油加热后逐渐分解及聚合反应,使导热油原结构发生变化。

生成的低分子或高分子物质逐渐增多,从而改变导热油的特性。

劣化原因主要是高温,空气中的氧及生产过程中化学物质的混入等。

劣化分为热劣化、氧化劣化和混入异物的劣化三种。

1、热劣化:导热油长期处于高温环境则原子间、分子间的链键断
裂,化合物发生分解,分解物主要有气体,低分子物及自由基分子。

此自由基分子和其他分子发生聚合,产生聚合物的活跃集团。

所发生的聚合反应为连锁性,即使在一定温度下,随着时间的延长,所生成的聚合物的分子量和生成量都有增加倾向。

粘度等指标发生缓慢的变化。

2、氧化劣化:高温导热油和空气中的氧接触后,会氧化生成有机
酸,有机酸可进一步促进导热油的聚合反应,并不限于高温,温度
100℃前后也会发生,随温度的升高其反应速度加快。

其结果可导致粘度增加,而其所生成的有机酸遇水后对设备带来一定腐蚀作用。

3、混入异物劣化:所混入的物质有可能成为催化剂,催化导热油的分解、聚合反应:可直接和导热油发生反应,生成分解物及聚合物:所混入的物质即使不溶于导热油,也可在导热油中进行自身的分解和聚合反应,因此,导热油还未发生劣化,由于混入物的自身反应,改变导热油的特性而影响导热油正常运行;有高位槽、系统配管等脱落的铁锈混入后,也可促进导热油的分解、聚合反应。

四、防止劣化的有关措施
1、热劣化的对策:对导热油发生热劣化影响最大的因素为其加热炉加热面的管壁温度。

控制温度在导热油允许使用范围内是防止热劣化的必要措施,并加入适宜经石油化工科学研究院评定的优质抗垢添加剂。

2、氧化劣化的防止措施:防止氧化劣化的原则应尽量避免高温导热油和空气接触,并加入适宜经石油化工科学研究院评定的优质抗垢添加剂。

3、异物混入的防止对策:异物,主要指那些能改变载热体的物性,使之发生分解,聚合反应的物质,要防止异物的混入,首先要明了不能混入的原因,再针对采取有效地防止对策。

以下对异物混入的原因:
(1)在生产过程中,由于热交换器的内部蛇管或套管发生破损而引起被加热物(反应原料、蒸馏原液等)的混入。

(2)空气、水等的混入。

导热油填充前加热设备及配管的干燥或洗净不充分,运行开始后法兰盘的结合不良,导热油贮槽、油桶等管理不善造成水分的混入。

(3)铁锈的混入。

系统和调和安装完毕后内部清洗工作不充分而残留的焊渣、泥等引起;另外,管理不佳的贮槽或密封不充分的高位槽也会产生锈。

(4)导热油严重劣化而产生的重质化物。

五、导热油的安全隐患及防护
㈠、导热油使用过程中诸性能潜在的危险性
1热稳定性
导热油在使用过程中由于加热系统的局部过热,易发生热裂解反
应,生成易挥发及较低闪点的低聚物,低聚物间发生聚合反应生成不熔不溶的高聚物,不仅阻碍油品的流动,降低形同的热传导效率,同时会造成管道局部过热变形炸裂的可能。

2氧化稳定性
导热油与溶解其中的空气及热载体系统填装是残留的空气在受热情况下发生氧化反应,生成有机酸及胶质物粘附输油管,不仅影响传热介质的使用寿命,堵塞管路,同时易造成管路的酸性腐蚀,增加系统运行泄漏的风险。

㈡、导热油在使用过程的防护
1避免导热油的氧化
由于导热油在热载体中高温运行的情况下易于发生氧化反应,造成导热油的劣化变质,所以通常对设置的高温膨胀槽进行充氮保护,确保热载体系统的封闭,避免导热油与空气接触,延长导热油的使用寿命。

2避免导热油的结焦
导热油在运行温度超过最高使用温度时,在导油管壁会出现结焦现象,随着结焦层的增厚,导油管壁温偏高又促使粘附结焦,不断增厚的管壁温度进一步提高,随着管壁的不断增厚传热性能恶化,随时可能发生爆炸事故。

因此,严格控制热载体出口处导热油的温度不得超过最高使用温度,热载体的最高膜温应小于允许油膜温度。

3定期排查泄漏点
加强现场监控,要确保热载体系统完好不漏,定期排查设备的腐蚀渗漏情况,发现渗漏及时检修。

因此,热载体系统要合理设计,使用中要定期检测设备壁厚和耐压强度,并在设备和管道上加装压力计、安全阀和放空管。

4防止热载体内混入水及其他杂质
随着热载体的加热,溶解在其中的水分迅速汽化,导热管内的压力急剧上升而导致无法控制的程度,引起爆炸事故。

所以,导热油在投入使用前应先缓慢升温,脱除导热油中的水和其他轻主份杂质。

5定期化验导热油指标
定期测定和分析热载体的残碳、酸值、粘度、闪点、熔点等理化指标,及时掌握其品质变化情况,分析变化原因。

当酸值超过
0.5mgKOH/g,粘度变化达到15%,闪点变化达到20%,残碳(质量分数)达到1.5%时,证明导热油性能已发生了变化[5]。

定期适当补充新的热载体,使系统中的残碳量基本保持稳定。

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