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導熱油
來源:互聯網

導熱油(熱焊盤 conductive oil),又稱傳熱油,是GB/T 4016-1983《石油產品名詞術語》中“熱載體油”的曾用名,英文名稱為熱學 transfer oil,用于間接傳遞熱量的一類熱穩定性較好的專用油品。由于導熱油具有加熱均勻,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,近年來被廣泛用于各種場合,而且其用途和用量越來越多。

導熱油由于其高沸點而成為了蒸汽替代品,可以大量減少設備投資,是理想的熱載體。與另一類高溫傳熱介質熔鹽相比,熔鹽在價格及使用壽命方面具有優勢,但導熱油在系統操作便捷性和化學穩定性方面更優,具有抗熱裂化和化學氧化的性能,傳熱效率好,散熱快,熱穩定性高。

主要特點

導熱油具有抗熱裂化和化學氧化的性能,傳熱效率好,散熱快,熱穩定性很好。導熱油作為工業油傳熱介質具有以下特點:在幾乎常壓的條件下,可以獲得很高的操作溫度。即可以大大降低高溫加熱系統的操作壓力和安全要求,提高了系統和設備的可靠性;可以在更寬的溫度范圍內滿足不同溫度加熱、冷卻的工藝需求,或在同一個系統中用同一種導熱油同時實現高溫加熱和低溫冷卻的工藝要求。即可以降低系統和操作的復雜性;省略了水處理系統和設備,提高了系統熱效率,減少了設備和管線的維護工作量。即可以減少加熱系統的初投資和操作費用;在事故原因引起系統泄漏的情況下,導熱油與明火相遇時有可能發生燃燒,這是導熱油系統與水蒸汽系統相比所存在的問題。但在不發生泄漏的條件下,由于導熱油系統在低壓條件下工作,故其操作安全性要高于水和蒸汽系統。導熱油與另一類高溫傳熱介質熔鹽相比,在操作溫度為400℃以上時,熔鹽較導熱油在傳熱介質的價格及使用壽命方面具有絕對的優勢,但在其它方面均處于明顯劣勢,尤其是在系統操作的便捷性方面。

導熱油化學性質較穩定,不像輕質油那么容易著火燃燒。從使用及安全角度看,其主要特性是:

1.在許用溫度范圍內,熱穩定性較好,結焦少,使用壽命較長。

2.在許用溫度范圍內,導熱性能、流動性能及可泵性能良好。

3.低毒無味,不腐蝕設備,對環境影響很小。

4.凝固點較低,沸點較高,低沸點組分含量較少。在許用溫度范圍內,蒸汽壓不高,蒸發損失少。

5.溫度高于70℃時,與空氣接觸會被強烈氧化,其受熱工作系統需密封,只允許其在70℃以下的溫度與空氣接觸。

6.受熱后體積膨脹顯著,膨脹率遠大于水。溫升100℃,體積膨脹率可達8%~10%。

7.過熱時會發生裂解或縮合,在容器、管道中結焦或積碳。

8.混入水或低沸點組分時,受熱后蒸氣壓會顯著提高。

9.閃點、燃點及自燃點均較高,在許用溫度及密閉狀態下不會著火燃燒。

10.根據用戶多居住的地區和設備作業環境,建議選擇適宜的低溫性能的導熱油。

主要性能

熱穩定性是熱傳導液最重要的使用性能。熱穩定性不同,其使用中熱裂解和聚合的程度也不同。熱裂解產生小分子低沸物,易使系統產生氣阻,使泵產生氣蝕,同時還造成油品較高的蒸發損耗和環境污染;熱聚合則產生大分子高沸物,其逐漸沉積于加熱器管道表面,形成的積炭將影響系統的傳熱效能及控溫精度。L-Q系列熱傳導液精選具有優良熱穩定性的基礎油和添加劑,因此產品具有優良的熱穩定性。

氧化安定性是熱傳導液另一項重要的使用性能。敞開系統或高位槽不采用氮氣封閉的系統,油品與空氣接觸的界面會發生氧化反應。一般來說,在高于60℃的條件下,油品與空氣接觸即發生氧化,氧化產物逐漸形成膠質和沉渣,附著于加熱器和管路表面而產生積炭。同時,氧化反應產生的酸性物質還會腐蝕設備,造成泄漏。L-Q系列熱傳導液精選具有優良抗氧化性的基礎油和高溫抗氧及抗垢添加劑,可抑制氧化油泥產生的速度和沉積、結垢的傾向,使系統保持良好的傳熱效果。

揮發性熱傳導液采用初餾點表示其揮發性。在開式加熱系統使用的熱傳導液,如初餾點低于使用溫度,易使泵產生氣蝕,操作系統產生氣阻,同時造成蒸發損耗過大。L-Q系列熱傳導液較高的初餾點使其具有很低的蒸汽壓和揮發損耗,可以保證系統操作的平穩性。

較好的安全性熱傳導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系統中熱載體的安全性能,而自燃點則可預示熱傳導液在高溫條件下泄漏時,在空氣中的自燃傾向。L-Q系列熱傳導液具有較高的閃點和自燃點,可以保證系統操作的安全性。

傳熱性能L-Q系列熱傳導液不但具有較高的熱穩定性,而且具有優良的傳熱性能。適宜的粘度可提供較高的循環效率;較高的比熱和導熱系數可有效地傳遞或吸收熱量,提高燃料的經濟性和運行效率。

應用:

開式加熱系統L-Q系列熱傳導液在高位槽不采用氮氣封閉的傳熱系統中應用時,應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L-Q系列熱傳導液在采用氮氣封閉的傳熱系統中應用時,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品經熱穩定性試驗測得變質率不大于10%所對應的溫度,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較其最高使用溫度至少低20℃。經評定,L-QB熱傳導液最高使用溫度為300℃,L-QC熱傳導液最高使用溫度為320℃,L-QD熱傳導液最高使用溫度為350℃。

注意事項

中國導熱油產品執行GB23971-2009“導熱油”標準,用戶在購買前應注意以下問題:

在選擇導熱油前,首先應確定適當的加熱工藝流程,最好委托專業部門做系統設計。如果系統已經結焦,需要再次選油,則應認真找出結焦的原因,對系統設計、部件設置和操作管理中的問題糾正,同時還要對系統進行認真清洗。

(1)考察產品最高使用溫度的真實性經石科院采用熱穩定性試驗方法確定,即在最高使用溫度下進行試驗后外觀透明,無懸浮物和沉淀,總變之率不大于10%所對應溫度。通過與新標準作對照,分析產品說明書的真實性。尤其要了解其規定的最高使用溫度是如何確定的,有無權威機構的檢測報告。根據國際化標準分類,礦物型導熱油的最高溫度使用溫度不超過320℃,目前多數該油品的最高使用溫度為300℃。

(2)考察產品的蒸發性和安全性閃點符合標準指標要求,初餾點不低于其最高使用溫度,餾程比較窄,燃點比較高。

(3)考察產品的精制深度外觀為淺黃色透明液體,儲存穩定性好,光照后不變色或出現沉淀。殘炭不大于0.1%,硫含量不大于0.2%。

(4)考察產品的低溫流動性根據用戶所處地區和設備的環境溫度情況,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、較高的比熱容和導熱系數。

(6)選擇正規生產企業生產的產品。有條件可實地考察其生產設備和檢測手段的完善情況。

應用范圍

工業領域:應用工業及裝置橡塑工業:熱壓、壓延、擠壓、硫化人造皮革加工、薄膜加工。

精細化工:醫藥、農藥中間體、防老劑表面活性劑、香料等合成。

油脂化工:脂肪酸蒸餾、油脂分解、蒸餾、濃縮、硝化。

化纖工業:聚合反應、熔融紡紗、熱固、纖維整理。

造紙工業:熱熔融機、波紋板加工機、干燥機

木材加工:復合板壓制、干燥機。

電器加工:電線及電纜制造。

能源工業:廢熱回收、太陽能利用、反應堆取熱。

食品工業:糧食干燥、食品烘焙

空調工業:家庭暖房化工。

石油化工:聚合、分解、蒸餾、濃縮、蒸發、熔融裝置等。

建材工業:瀝青融化、保溫、石膏板烘干

紡織印染工業:熱熔染色、熱定型、烘干裝置。

分類

根據成分及制造工業過程,導熱油可以分為合成型導熱油和礦物型導熱油。

一、合成型導熱油主要有以下幾種類型:

1)十二烷基苯型(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。

2)烷基型導熱油

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。

3)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。

4)聯苯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香烴導熱油是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。這種熔點(12℃)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。

5)烷基聯苯醚型導熱油

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混合二甲苯,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十二烷基苯型導熱油,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。

二、礦物型導熱油

礦物型導熱油是石油精制過程某一餾程產物,其主要成分隨基礎油的成分不同。一般為長鏈烷烴環烷烴混合物

隱患及防護

一、導熱油使用過程中諸性能潛在的危險性

熱穩定性導熱油在使用過程中由于加熱系統的局部過熱,易發生熱裂解反應,生成易揮發及較低閃點的低聚物,低聚物間發生聚合反應生成不熔不溶的均聚物,不僅阻礙油品的流動,降低形同的熱傳導效率,同時會造成管道局部過熱變形炸裂的可能。

氧化穩定性導熱油與溶解其中的空氣及熱載體系統填裝是殘留的空氣在受熱情況下發生氧化反應,生成有機酸及膠質物粘附輸油管,不僅影響傳熱介質的使用壽命,堵塞管道,同時易造成管路的酸性腐蝕,增加系統運行泄漏的風險。

二、導熱油在使用過程的防護

1、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。

2、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。

3、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放空管

4、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。

5、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。

三、礦物性導熱油的報廢指標

礦物型熱傳導液報廢有以下四方面指標:

1、粘度變化大于±20%,應引起注意;

2、閃點變化大于±15%,應引起注意;

3、酸值大于1.5mgKOH/g,應引起注意;

4、殘炭達到1.5%,應引起注意。

在對運行中的熱傳導液進行測試時發現,粘度因受分解和聚合的共同影響,變化并不規律;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;殘炭則一直呈上升趨勢,開始緩慢,而后數值增長明顯加快。

總之,對上述指標不能孤立地去看其中某一項,必須綜合分析,做出判斷。

檢測

導熱油檢測要素有七點,因導熱油(又名熱傳導液)有一系列的物理性質。如粘度、蒸汽壓、沸程、初餾點、閃點、燃點、流點等。運行中定期檢驗的目的是了解油品內在質量的變化,并由此發現系統設計、操作管理及導熱油自身的質量問題,及時糾正以延長使用壽命。從以下檢驗項目可說明運行中熱導熱油的變質情況:

1、餾程

餾程的變化表明熱傳導液分子質量的變化,國外采用氣相色譜法,經與新油的餾程進行比較,以高沸物和低沸物含量表明熱傳導液發生裂解和聚合的程度。

2、粘度

粘度的變化表明熱傳導液分子質量和結構的變化。裂解使粘度下降,而聚合和氧化使粘度上升。這些變化對高溫范圍的粘度影響很小,但對低溫粘度影響較大,因此對寒冷地區和伴有冷卻的操作工藝來說,低溫粘度增長應引起重視。

3、酸值

酸值的變化表明熱傳導液的老化程度。酸值上升通常是油品發生氧化所致,主要發生在高位槽不采用氮封的系統中。但當老化到一定程度時,可溶性有機酸可能進一步聚合生成有機高分子化合物氧化產物,這時酸值又可能下降。因此,要注意從酸值的變化趨勢判斷油品的老化程度。

4、殘炭

殘炭是運行中的熱傳導液經蒸發和裂解后留下的殘炭量。在運行中殘炭量往往隨時間呈不斷上升的趨勢,可說明高分子炭狀沉積物形成的傾向和老化的程度。

國外常測定丙酮或戊烷不溶物。包括油不溶物和因裂解、聚合而產生的沒藥樹狀物。因該方法未經蒸發和熱解,可準確說明油品中不溶物的含量。

5、閃點

閃點是主要的安全性指標,說明高揮發性產物和可燃性氣體形成的可能性。閃點下降過多可能成為事故的隱患。

一般通過以上檢驗項目對熱傳導液的變質情況進行綜合判斷。

誤區

很多人認為導熱油型號里標注的數字就代表著其使用溫度的高低,其實不然。

正規的導熱油型號都應該采用國家標準GB/T7631.12-2014和GB23971-2009來標注,如L-QB300。但有一些導熱油廠家在標注產品型號時卻是按照餾程2%來標記,更有甚者完全是無規律的隨便命名,所以這時千萬不能被高牌號給蒙蔽了。

最高允許使用溫度是指導熱油通過熱穩定性測定法GB/T23800進行檢測,被測導熱油的變質率不超過10%(質量分數)條件下的最高試驗溫度。系統最高允許使用溫度至少應高于最高工作溫度10℃。也就是說,你的最高工作溫度可達280℃,那么選擇導熱油時,其最高允許使用溫度應該至少是290℃的。

參考資料 >

導熱油.常州名碩化工有限公司.2024-03-16

導熱油.造價通.2021-11-17

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