1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。結焦產生於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執行過程受熱而發生,該反應會生成稠環芳烴、膠質和瀝青質等大分子高沸物,其逐漸沉積於加熱器和管路表面,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迴圈而發生,該反應會生成低分子或高分子的醇、醛、酮、酸等酸性組分,並進一步生成膠質、瀝青質等粘稠物質,最後形成結焦;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裝置腐蝕和洩漏。
2.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,致使傳熱係數下降、排煙溫度升高、燃料消耗增大;另一方面由於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,最終將爐管燒穿,引起加熱爐著火、爆炸,造成裝置和操作者人身傷害等嚴重事故。近年來,此類事故屢見不鮮。
3.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於導熱油的熱穩定性和氧化安定性較差,執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引數及裝置安裝是否合理,直接影響導熱油的結焦傾向。
每臺裝置安裝情況不一樣,也會影響導熱油的壽命。裝置安裝必須合理,除錯時需及時整改,才有利於導熱油的壽命延長。
(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裝置和導熱油,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引數。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。
4.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,應從以下方面採取措施:
(1)選擇適宜牌號的導熱油,監測其理化指標變化趨勢
導熱油根據最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,其最高使用溫度分別為280℃、300℃和320℃。
應根據加熱系統的最高加熱溫度選擇適宜牌號、質量符合SH/T 0677-1999 “熱傳導液”標準的導熱油。目前,一些市售導熱油推薦的最高使用溫度與實際測定結果出入較大,給使用者以誤導,安全事故時有發生,應當引起廣大使用者的注意!
應選用由優良熱穩定性的精製基礎油和高溫抗氧劑和抗垢新增劑調配的導熱油。其中高溫抗氧劑可有效延緩導熱油執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,最後透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後,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(殘炭不大於1.5%、酸值不大於0.5mgKOH/g、閃點變化率不大於20%、粘度變化率不大於15%)時,應考慮新增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執行。
(3)規範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引數的變化趨勢。
在實際使用中,加熱爐出口處的平均溫度應較導熱油的最高使用溫度至少低20℃。
開式系統的膨脹槽中導熱油的溫度應低於60℃, 最高溫度不要超過180℃。
導熱油在熱油爐中流速不應低於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,提高對流傳熱係數,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,附著於管壁,這類物質可透過化學清洗去除。
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。
1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。結焦產生於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執行過程受熱而發生,該反應會生成稠環芳烴、膠質和瀝青質等大分子高沸物,其逐漸沉積於加熱器和管路表面,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迴圈而發生,該反應會生成低分子或高分子的醇、醛、酮、酸等酸性組分,並進一步生成膠質、瀝青質等粘稠物質,最後形成結焦;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裝置腐蝕和洩漏。
2.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,致使傳熱係數下降、排煙溫度升高、燃料消耗增大;另一方面由於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,最終將爐管燒穿,引起加熱爐著火、爆炸,造成裝置和操作者人身傷害等嚴重事故。近年來,此類事故屢見不鮮。
3.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於導熱油的熱穩定性和氧化安定性較差,執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引數及裝置安裝是否合理,直接影響導熱油的結焦傾向。
每臺裝置安裝情況不一樣,也會影響導熱油的壽命。裝置安裝必須合理,除錯時需及時整改,才有利於導熱油的壽命延長。
(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裝置和導熱油,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引數。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。
4.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,應從以下方面採取措施:
(1)選擇適宜牌號的導熱油,監測其理化指標變化趨勢
導熱油根據最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,其最高使用溫度分別為280℃、300℃和320℃。
應根據加熱系統的最高加熱溫度選擇適宜牌號、質量符合SH/T 0677-1999 “熱傳導液”標準的導熱油。目前,一些市售導熱油推薦的最高使用溫度與實際測定結果出入較大,給使用者以誤導,安全事故時有發生,應當引起廣大使用者的注意!
應選用由優良熱穩定性的精製基礎油和高溫抗氧劑和抗垢新增劑調配的導熱油。其中高溫抗氧劑可有效延緩導熱油執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,最後透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後,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(殘炭不大於1.5%、酸值不大於0.5mgKOH/g、閃點變化率不大於20%、粘度變化率不大於15%)時,應考慮新增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執行。
(3)規範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引數的變化趨勢。
在實際使用中,加熱爐出口處的平均溫度應較導熱油的最高使用溫度至少低20℃。
開式系統的膨脹槽中導熱油的溫度應低於60℃, 最高溫度不要超過180℃。
導熱油在熱油爐中流速不應低於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,提高對流傳熱係數,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,附著於管壁,這類物質可透過化學清洗去除。
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。