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    導熱油結焦的形成、危害影響因素及解決辦法

    來源:
    山東凱迪化工清洗有限公司
    日期:
    2022年4月23日
    一?前言? ?
    導熱油加熱與直接加熱和蒸汽加熱等傳統的加熱方式相比,具有節約能耗、加熱均勻、控溫精度高、操作壓力低和安全便利等優點。因此,本世紀80年代以來,我國導熱油的研制和應用發展相當迅速,已在化學化工、石油加工、石油化工、化纖、紡織、輕工、建材、冶金、糧油食品加工等行業的多種加熱系統中廣泛應用。? 本文主要論述導熱油在使用過程中結焦的形成、危害、影響因素及解決辦法。?
    二?結焦的形成?
    導熱油在傳熱過程中主要發生三種化學反應:熱氧化反應、熱裂解和熱聚合反應。結焦產生于熱氧化反應和熱聚合反應。? 熱聚合反應因導熱油在加熱系統運行過程受熱而發生,該反應會生成稠環芳烴、膠質和瀝青質等大分子高沸物,其逐漸沉積于加熱器和管路表面,形成結焦。? 熱氧化反應主要因開式加熱系統膨脹槽內的導熱油接觸空氣或參與循環而發生,該反應會生成低分子或高分子的醇、醛、酮、酸等酸性組分,并進一步生成膠質、瀝青質等粘稠物質,后形成結焦;熱氧化是非正常情況引起的,一旦發生,會加速熱裂解和熱聚合反應,使粘度迅速增大,傳熱效率降低,造成過熱和爐管結焦。產生的酸性物質還會造成設備腐蝕和泄漏。??
    三??結焦的危害?
    導熱油在使用過程中產生的結焦會形成隔熱層,致使傳熱系數下降、排煙溫度升高、燃料消耗增大;另一方面由于生產工藝所需溫度保持不變,加熱爐管壁溫度會急劇上升,從而引起爐管鼓包、破裂,終將爐管燒穿,引起加熱爐著火、爆炸,造成設備和操作者人身傷害等嚴重事故。近年來,此類事故屢見不鮮。
    ?四?結焦的影響因素
    ?(1)導熱油質量?
    經對以上結焦的形成過程進行分析發現,導熱油氧化安定性和熱穩定性的高低與結焦速度和數量密不可分。許多著火和爆炸事故是由于導熱油的熱穩定性和氧化安定性較差,運行過程中引起嚴重結焦造成的。? ??
    (2)加熱系統的設計及安裝?
    加熱系統設計所提供的各種參數及設備安裝是否合理,直接影響導熱油的結焦傾向。每臺設備安裝情況不一樣,也會影響導熱油的壽命。設備安裝必須合理,調試時需及時整改,才有利于導熱油的壽命延長。?
    (3)加熱系統的日常操作及維護? ?
    ?不同操作人員因文化程度和技術水平等客觀條件不同,即使使用相同的加熱設備和導熱油,其對加熱系統溫度和流速等因素的控制水平也不盡相同。? ??????
    溫度是導熱油發生熱氧化反應和熱聚合反應的重要參數。隨著溫度的升高,這兩種反應的反應速度會急劇增加,結焦傾向也隨之增大。? ????
    根據化工原理的有關理論:隨著雷諾數的增加,結焦速率減慢。雷諾數與導熱油的流速成正比。因此,導熱油流速越大,結焦越慢。?
    五?結焦的解決辦法?
    為減緩結焦的形成速度,延長導熱油的使用使命,應從以下方面采取措施:?
    (1)選擇適宜牌號的導熱油,監測其理化指標變化趨勢?

    導熱油根據高使用溫度劃分牌號,其中礦物型導熱油主要有L-QB280、L-QB300和L-QC320三個牌號,其高使用溫度分別為280℃、300℃和320℃。?

    應根據加熱系統的高加熱溫度選擇適宜牌號、質量符合SH/T?0?“熱傳導液”標準的導熱油。目前,一些市售導熱油推薦的高使用溫度與實際測定結果出入較大,給用戶以誤導,安全事故時有發生,應當引起廣大用戶的注意!??
    應選用由優良熱穩定性的精制基礎油和高溫抗氧劑和抗垢添加劑調配的導熱油。其中高溫抗氧劑可有效延緩導熱油運行過程中的氧化變稠;高溫抗垢劑可將爐管和管路中的結焦溶解,使其分散在導熱油中,后通過系統的旁路過濾器將其過濾,保持爐管和管路的清潔。?
    導熱油每使用三個月或半年后,應對其粘度、閃點、酸值和殘炭四項指標進行跟蹤分析,當其中有兩項指標超過規定限值(殘炭不大于1.5%、酸值不大于0.5mgKOH/g、閃點變化率不大于20%、粘度變化率不大于15%)時,應考慮添加部分新油或全部換油。?
    (2)加熱系統合理的設計及安裝? ???
    ?導熱油加熱系統的設計及安裝應嚴格執行國家有關部門制定的熱油爐設計規程,以保證加熱系統的安全運行。? ??
    (3)規范加熱系統的日常操作?
    導熱油加熱系統的日常操作應嚴格執行國家有關部門制定的有機熱載體爐安全技術監察規程,隨時監測加熱系統中導熱油的溫度和流速等參數的變化趨勢。? 在實際使用中,加熱爐出口處的平均溫度應較導熱油的高使用溫度至少低20℃。?
    開式系統的膨脹槽中導熱油的溫度應低于60℃,?高溫度不要超過180℃。??導熱油在熱油爐中流速不應低于2.5米/秒,以增加導熱油湍動程度,減少傳熱邊界層中滯流底層厚度和對流傳熱熱阻,提高對流傳熱系數,達到強化流體傳熱的目的。?
    (4)加熱系統的清洗?
    熱氧化和熱聚合產物首先形成聚合的高碳粘稠物,附著于管壁,這類物質可通過化學清洗去除。?
    高碳粘稠物進一步形成不完全石墨化沉積物,化學清洗只對尚未碳化的部分有效。?
    完全形成石墨化焦炭。對這類物質化學清洗已不解決問題,國外多采用機械清洗。在使用中應經常檢查,在形成的高碳粘稠物尚未碳化時,用戶可購買化學清洗劑進行清洗。?
    六?結論?
    1.導熱油在傳熱過程中產生的結焦來源于熱氧化反應和熱聚合反應的反應產物。2.導熱油的結焦會造成加熱系統傳熱系數下降、排煙溫度升高、燃料消耗增大的問題,嚴重時導致加熱爐著火、爆炸和操作者人身傷害等事故的發生。?
    3.為減緩結焦的形成速度,應選擇由優良熱穩定性的精制基礎油和高溫抗氧和抗垢添加劑調配的導熱油。

    對于用戶來說,應選擇高使用溫度經權威部門檢測而確定的產品。中。清洗劑加入導熱油后不會與導熱油發生任何的化學反應,也不會對管道有任何的腐蝕,也不會產生廢氣等。清洗劑只與油垢和油泥極性相溶,從而將油垢打散重新溶于導熱油中。從而保證了整個清洗過程完全是安全環保的,清洗后設備不會因為結焦阻擋換熱,升溫速度明顯提升至正常狀態,在一定程度上還保證了企業的安全生產。

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