高溫導熱油知識
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高溫導熱油知識
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如何做好導熱油的選用與維護工作?
2018.12.26
      導熱油是一種熱量的傳遞介質,是用于間接傳遞熱量的一類熱穩定性較好的專用油品,具有加熱均勻,調溫控制準確,能在低蒸汽壓下產生高溫,傳熱效果好,節能,輸送和操作方便等特點,現在已經逐步得到了廣泛的應用。不過隨著市場同類產品不斷增加,我們一定要掌握一些導熱油相關的選用與維護工作,只有這樣才能有效提高工作效率。


導熱油


      導熱油的選用:
     要想做好導熱油的選用工作,就要對導熱油的分類進行詳細了解,只有這樣才能對癥下藥進行選擇:
      1、礦物型導熱油

      礦物型導熱油是在石油精煉的基礎油中加入了抗氧化劑、粘度改進劑、酸化防止劑等添加劑調配而成的有機熱載體,基本上可分為烷基芳香烴型、環烷烴型和鏈烷烴型(石蠟基烷烴)三大類,礦物型導熱油種類繁多,不同生產廠家的產品品質、類型有較大差異,但其組成基本都是直鏈烷烴和環烷烴的混合物,這類導熱油的分子具有長、直鏈化學結構,高溫下容易發生斷裂,跟合成導熱油相比,熱穩定性較差。但由于其單價相對便宜,所以常使用在對熱穩定性要求不高,對溫度的控制無嚴格條件限制的熱載體系統中,一般適合在250℃以下的加熱系統。由于礦物油組分中既有輕質組分又有重質組分,其分子結構在高溫下易發生分解,產生結焦,所以使用壽命要遠低于合成型導熱油,且每年的添加量較大,通常占到系統導熱油總量的10%-20%。

     2、合成型導熱油

    合成型導熱油是由具有單一分子結構的合成基礎油加入酸化防止劑、劣化防止劑等調制而成。我國于2010年1月1日頒布實施的最新有機熱載體國家標準中對合成型導熱油的規定為:化學合成工藝生產的,具有一定化學結構和明確化學名稱的產品。

    合成導熱油通常可分為以下幾種類型:烷基苯、氫化三聯苯、聯苯和聯苯醚、烷基聯苯醚、硅油等。

    合成型導熱油多為芳香烴類化合物,不同類型的合成導熱油其性能不同,如聯苯和聯苯醚屬于氣液兩相導熱油,特點是高溫性能好,可在400℃以下的溫度使用;合成烷基苯屬液相導熱油,有較寬的使用溫度范圍,且屬于環保型產品等。由于芳香烴類化合物分子結構和原子間的化合鍵具有很好的熱穩定性,因此是目前合成高溫導熱油的主要種類。


導熱油


    3、烷基苯型(苯環型)導熱油

    這一類導熱油為苯環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)與苯環結合的產物。其沸點在170~180℃,凝點在-80℃以下,故可做防凍液使用,此類產品的特點是在適用范圍內不易出現沉淀,異丙基附鏈的化合物尤佳。

    4、烷基萘型導熱油這一類型導熱油的結構為苯環上連接烷烴支鏈的化合物。它所附加的側鏈一般有甲基、二甲基、異丙基等,其附加側鏈的種類及數量決定化合物的性質。側鏈單于甲基相連的烷基萘,應用于240~280℃范圍的氣相加熱系統。

    5、烷基聯苯型導熱油這一類型的導熱油為聯苯基環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)與聯苯環相結合構成,烷基的種類和數量決定其性質。烷烴基數量越多,其熱穩定性越差。在此類產品中,由異丙基的間位體、對位體(同分異構體)與聯苯合成的導熱油品質最好,其沸點>330℃,熱穩定性亦好,是在300~340℃范圍內使用的理想產品。

    6、烷基聯苯醚型導熱油 [1]  為兩個苯環中間一個醚基鏈接,兩個苯環上分別有兩個甲基的同分異構體混合物,此類混合導熱油低溫下運動粘度低,流動性好,適合北方寒冷地區使用,推薦使用溫度最高不超過330℃,凝點-54℃,使用壽命優于礦物油和烷基苯型導熱油,國內外最常見的是二甲苯基醚型導熱油,目前國內也有生產廠家生產此類高溫導熱油。
    
    7、聯苯和聯苯醚低熔混合物型導熱油這一類型的導熱油為聯苯和聯苯醚低熔混合物由26.5%的聯苯和73.5%的聯苯醚組成。熔點為12℃,世界上最早使用的合成芳烴導熱油是Dowtherm,其特點是熱穩定性好,使用溫度高(400℃)。此類產品因為苯環上沒有與烷烴基側鏈連接,而在有機熱載體中耐熱性最佳。這種凝點(12.3℃)低熔混合物,在常溫下,沸騰溫度在256~258℃范圍內使用比較經濟。這是因為兩種物質的熔點均較高(聯苯為<71℃,聯苯醚<28℃)所致。這種低熔混合物蒸發形成的蒸汽過程中無任何一種組分提濃的發生,且液體性質亦不變。由于二苯醚中結合醚物質,在高溫下(350℃)長時間使用會產生酚類物質,此物質有低腐蝕性,與水分對碳鋼等有一定的腐蝕作用。

  

導熱油


    導熱油的維護工作:
    1、工作溫度是導熱油選擇中需要確定的關鍵特性。在工作溫度指標得到滿足之前,討論導熱油的其它特性是毫無意義的。在滿足該標準要求后,方可對其他重要特性,即粘性、密度、比熱與導熱性,加以考慮。

     2、高溫導熱油可在400℃高溫下運行。在溫度超過315℃時,只能選擇合成產品。低于該溫度可用礦物油基導熱油。低溫導熱油為水基,包含乙二醇或者包含丙二醇。水基導熱油的最低工作溫度可達-40℃。合成導熱油甚至可在較低的溫度下作業。合成烴基導熱油的最低工作范圍可達-112℃。在選擇導熱油時,需對高溫與低溫應用領域的不同標準進行評價。在前一種情況下,熱傳導系數是一個重要參數,但必須與持久性相結合。

     3、必須確定導熱油的溫度范圍,以確定導熱油是否適合使用。某一類導熱油的溫度范圍,不僅是指最高使用溫度,粘度與可泵送性也是重要因素,因為后兩者影響到營運經濟性。泵送高粘導熱油會消耗大量的電能。

    4、各類導熱油會在系統內產生不同的問題。在調查實際應用之前,用戶必須對導熱油配伍性、成本、環境及其毒性影響進行評估。

     5、導熱油需要具有長久的工作壽命。多數導熱油的工作壽命至少10年,使用壽命中間值通常大約20年,某些導熱油甚至已經使用了30年。利用氣相色譜(GC)模擬蒸餾,對導熱油成分進行的分析特別有用。假如高沸化合物濃度增加10%,就應該更換導熱油。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,意味著容易出現導熱油的氧化。腐蝕是水基型低溫導熱油的一個主要問題。在導熱油的檢查中,需認真分析抗腐劑成分,確定導熱油所提供的腐蝕防護程度。如果防腐能力不夠,則需要在導熱油中補充抗腐劑。

     6、 要對導熱油進行定期監測。在某些應用中,導熱油可以持續使用10-15年,但在許多場合,由于系統設計結構問題,使用壽命只有3-4月。因此,重要的是按照適當的時間間隔,定期對導熱油進行分析,確保在導熱油降解之前進行更換。通常情況下導熱油不要求進行維護,但定期分析非常必要。對于導熱油狀況的評估,某些物理參數的變化,可以提供導熱油性能為何下降的線索。定期排查泄漏點加強現場監控,要確保熱載體系統完好不漏,定期排查設備的腐蝕滲漏情況,發現滲漏及時檢修。因此,熱載體系統要合理設計,使用中要定期檢測設備壁厚和耐壓強度,并在設備和管道上加裝壓力計、安全閥和放空管。

    7、避免導熱油的氧化由于導熱油在熱載體中高溫運行的情況下易于發生氧化反應,造成導熱油的劣化變質,所以通常對設置的高溫膨脹槽進行充氮保護,確保熱載體系統的封閉,避免導熱油與空氣接觸,延長導熱油的使用壽命。

     8、避免導熱油的結焦導熱油在運行溫度超過最高使用溫度時,在導油管壁會出現結焦現象,隨著結焦層的增厚,導油管壁溫偏高又促使粘附結焦,不斷增厚的管壁溫度進一步提高,隨著管壁的不斷增厚傳熱性能惡化,隨時可能發生爆管事故。因此,嚴格控制熱載體出口處導熱油的溫度不得超過最高使用溫度,熱載體的最高膜溫應小于允許油膜溫度。

     9、防止熱載體內混入水及其他雜質隨著熱載體的加熱,溶解在其中的水分迅速汽化,導熱管內的壓力急劇上升而導致無法控制的程度,引發事故。所以,導熱油在投入使用前應先緩慢升溫,脫除導熱油中的水和其他輕主份雜質。

    10、定期化驗導熱油指標定期測定和分析熱載體的殘碳、酸值、粘度、閃點、熔點等理化指標,及時掌握其品質變化情況,分析變化原因。當酸值超過0.5mgKOH/g,粘度變化達到15%,閃點變化達到20%,殘碳(質量分數)達到1.5%時,證明導熱油性能已發生了變化。定期適當補充新的熱載體,使系統中的殘碳量基本保持穩定。
數據提供:天助網    
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