導(dǎo)熱油結(jié)焦的形成、危害、影響因素及解決辦法
一?前言? ?
導(dǎo)熱油加熱與直接加熱和蒸汽加熱等傳統(tǒng)的加熱方式相比，具有節(jié)約能耗、加熱均勻、控溫精度高、操作壓力低和安全便利等優(yōu)點。因此，本世紀(jì)80年代以來，我國導(dǎo)熱油的研制和應(yīng)用發(fā)展相當(dāng)迅速，已在化學(xué)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(yè)的多種加熱系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。? 本文主要論述導(dǎo)熱油在使用過程中結(jié)焦的形成、危害、影響因素及解決辦法。
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二?結(jié)焦的形成?
導(dǎo)熱油在傳熱過程中主要發(fā)生三種化學(xué)反應(yīng)：熱氧化反應(yīng)、熱裂解和熱聚合反應(yīng)。結(jié)焦產(chǎn)生于熱氧化反應(yīng)和熱聚合反應(yīng)。? 熱聚合反應(yīng)因?qū)嵊驮诩訜嵯到y(tǒng)運行過程受熱而發(fā)生，該反應(yīng)會生成稠環(huán)芳烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等大分子高沸物,其逐漸沉積于加熱器和管路表面,形成結(jié)焦。? 熱氧化反應(yīng)主要因開式加熱系統(tǒng)膨脹槽內(nèi)的導(dǎo)熱油接觸空氣或參與循環(huán)而發(fā)生，該反應(yīng)會生成低分子或高分子的醇、醛、酮、酸等酸性組分，并進(jìn)一步生成膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等粘稠物質(zhì)，最后形成結(jié)焦；熱氧化是非正常情況引起的，一旦發(fā)生，會加速熱裂解和熱聚合反應(yīng)，使粘度迅速增大，傳熱效率降低，造成過熱和爐管結(jié)焦。產(chǎn)生的酸性物質(zhì)還會造成設(shè)備腐蝕和泄漏。??
三??結(jié)焦的危害?
導(dǎo)熱油在使用過程中產(chǎn)生的結(jié)焦會形成隔熱層，致使傳熱系數(shù)下降、排煙溫度升高、燃料消耗增大；另一方面由于生產(chǎn)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，造成設(shè)備和操作者人身傷害等嚴(yán)重事故。近年來，此類事故屢見不鮮。
?四?結(jié)焦的影響因素
?（1）導(dǎo)熱油質(zhì)量?
經(jīng)對以上結(jié)焦的形成過程進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)熱油氧化安定性和熱穩(wěn)定性的高低與結(jié)焦速度和數(shù)量密不可分。許多著火和爆炸事故是由于導(dǎo)熱油的熱穩(wěn)定性和氧化安定性較差，運行過程中引起嚴(yán)重結(jié)焦造成的。? ??
（2）加熱系統(tǒng)的設(shè)計及安裝?
加熱系統(tǒng)設(shè)計所提供的各種參數(shù)及設(shè)備安裝是否合理，直接影響導(dǎo)熱油的結(jié)焦傾向。每臺設(shè)備安裝情況不一樣，也會影響導(dǎo)熱油的壽命。設(shè)備安裝必須合理，調(diào)試時需及時整改，才有利于導(dǎo)熱油的壽命延長。?
（3）加熱系統(tǒng)的日常操作及維護(hù)? ?
?不同操作人員因文化程度和技術(shù)水平等客觀條件不同，即使使用相同的加熱設(shè)備和導(dǎo)熱油，其對加熱系統(tǒng)溫度和流速等因素的控制水平也不盡相同。? ??????
溫度是導(dǎo)熱油發(fā)生熱氧化反應(yīng)和熱聚合反應(yīng)的重要參數(shù)。隨著溫度的升高，這兩種反應(yīng)的反應(yīng)速度會急劇增加，結(jié)焦傾向也隨之增大。? ????
根據(jù)化工原理的有關(guān)理論：隨著雷諾數(shù)的增加，結(jié)焦速率減慢。雷諾數(shù)與導(dǎo)熱油的流速成正比。因此，導(dǎo)熱油流速越大，結(jié)焦越慢。?
五?結(jié)焦的解決辦法?
為減緩結(jié)焦的形成速度，延長導(dǎo)熱油的使用使命，應(yīng)從以下方面采取措施：?
（1）選擇適宜牌號的導(dǎo)熱油，監(jiān)測其理化指標(biāo)變化趨勢?
導(dǎo)熱油根據(jù)最高使用溫度劃分牌號，其中礦物型導(dǎo)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(yīng)根據(jù)加熱系統(tǒng)的最高加熱溫度選擇適宜牌號、質(zhì)量符合SH/T?0677-1999?“熱傳導(dǎo)液”標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)熱油。目前，一些市售導(dǎo)熱油推薦的最高使用溫度與實際測定結(jié)果出入較大，給用戶以誤導(dǎo)，安全事故時有發(fā)生，應(yīng)當(dāng)引起廣大用戶的注意！??
應(yīng)選用由優(yōu)良熱穩(wěn)定性的精制基礎(chǔ)油和高溫抗氧劑和抗垢添加劑調(diào)配的導(dǎo)熱油。其中高溫抗氧劑可有效延緩導(dǎo)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(jié)焦溶解，使其分散在導(dǎo)熱油中，最后通過系統(tǒng)的旁路過濾器將其過濾，保持爐管和管路的清潔。?
導(dǎo)熱油每使用三個月或半年后，應(yīng)對其粘度、閃點、酸值和殘?zhí)克捻椫笜?biāo)進(jìn)行跟蹤分析，當(dāng)其中有兩項指標(biāo)超過規(guī)定限值（殘?zhí)坎淮笥?/span>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(yīng)考慮添加部分新油或全部換油。?
（2）加熱系統(tǒng)合理的設(shè)計及安裝? ???
?導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)的設(shè)計及安裝應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)部門制定的熱油爐設(shè)計規(guī)程，以保證加熱系統(tǒng)的安全運行。? ??
（3）規(guī)范加熱系統(tǒng)的日常操作?
導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)的日常操作應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)部門制定的有機(jī)熱載體爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，隨時監(jiān)測加熱系統(tǒng)中導(dǎo)熱油的溫度和流速等參數(shù)的變化趨勢。? 在實際使用中，加熱爐出口處的平均溫度應(yīng)較導(dǎo)熱油的最高使用溫度至少低20℃。?
開式系統(tǒng)的膨脹槽中導(dǎo)熱油的溫度應(yīng)低于60℃,?最高溫度不要超過180℃。??導(dǎo)熱油在熱油爐中流速不應(yīng)低于2.5米/秒，以增加導(dǎo)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(shù)，達(dá)到強(qiáng)化流體傳熱的目的。?
（4）加熱系統(tǒng)的清洗?
熱氧化和熱聚合產(chǎn)物首先形成聚合的高碳粘稠物，附著于管壁，這類物質(zhì)可通過化學(xué)清洗去除。?
高碳粘稠物進(jìn)一步形成不完全石墨化沉積物，化學(xué)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(zhì)化學(xué)清洗已不解決問題，國外多采用機(jī)械清洗。在使用中應(yīng)經(jīng)常檢查，在形成的高碳粘稠物尚未碳化時，用戶可購買化學(xué)清洗劑進(jìn)行清洗。?
六?結(jié)論?
1.導(dǎo)熱油在傳熱過程中產(chǎn)生的結(jié)焦來源于熱氧化反應(yīng)和熱聚合反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物。2.導(dǎo)熱油的結(jié)焦會造成加熱系統(tǒng)傳熱系數(shù)下降、排煙溫度升高、燃料消耗增大的問題，嚴(yán)重時導(dǎo)致加熱爐著火、爆炸和操作者人身傷害等事故的發(fā)生。?
3.為減緩結(jié)焦的形成速度，應(yīng)選擇由優(yōu)良熱穩(wěn)定性的精制基礎(chǔ)油和高溫抗氧和抗垢添加劑調(diào)配的導(dǎo)熱油。
對于用戶來說,應(yīng)選擇最高使用溫度經(jīng)權(quán)威部門檢測而確定的產(chǎn)品。中。清洗劑加入導(dǎo)熱油后不會與導(dǎo)熱油發(fā)生任何的化學(xué)反應(yīng)，也不會對管道有任何的腐蝕，也不會產(chǎn)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(dǎo)熱油中。從而保證了整個清洗過程完全是安全環(huán)保的，清洗后設(shè)備不會因為結(jié)焦阻擋換熱，升溫速度明顯提升至正常狀態(tài)，在一定程度上還保證了企業(yè)的安全生產(chǎn)。
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