【背景及概況】^[1][2]

導(dǎo)熱油作為一種傳熱介質(zhì)已被廣泛應(yīng)用于石油化工、造紙紡織、航空航天等各個(gè)行業(yè)。它具有傳熱效率高、易于調(diào)節(jié)控制溫度、對(duì)設(shè)備無腐蝕、投資低等優(yōu)點(diǎn)。

導(dǎo)熱油的發(fā)展在國外已有60多年的歷史，最初的導(dǎo)熱油產(chǎn)于20世紀(jì)30年代初，是由美國 Dow化學(xué)公司研制的 Dowtherm。50年代，美國采用深度精制工藝生產(chǎn)出礦油型導(dǎo)熱油；60年代以來，日、德分別推出了性能優(yōu)良的乙基聯(lián)苯系和芐基甲苯系導(dǎo)熱油，而后各國相繼推出同類產(chǎn)品；60年代末我國開始合成型導(dǎo)熱油的研制和生產(chǎn)，但當(dāng)時(shí)工業(yè)化水平仍較低，并未受到合理開發(fā)， 發(fā)展緩慢；70年代國外的一些生產(chǎn)廠家為改善產(chǎn)品的高溫性，加入各種類型的添加劑。在我國，隨著一些工業(yè)裝置設(shè)備被引進(jìn)，導(dǎo)熱油技術(shù)也被帶入，與此同時(shí)，國內(nèi)石化行業(yè)少數(shù)研究生產(chǎn)單位也開始了導(dǎo)熱油的研究和試生產(chǎn)；80年代，我國石化、化纖和化學(xué)工業(yè)飛速發(fā)展，新工藝對(duì)高溫加熱的需求也越來越大，于是國內(nèi)一些企業(yè)由開始的生產(chǎn)合成型導(dǎo)熱油轉(zhuǎn)而生產(chǎn)礦油型導(dǎo)熱油；90年代，國內(nèi)更多人認(rèn)識(shí)到導(dǎo)熱油優(yōu)點(diǎn)，加之工業(yè)應(yīng)用技術(shù)也日漸成熟，使得導(dǎo)熱油的應(yīng)用領(lǐng)域有了較大的擴(kuò)展。導(dǎo)熱油一般在200～400℃之間使用，長期在高溫環(huán)境運(yùn)行，油品不可避免地要老化變質(zhì)，變質(zhì)后的導(dǎo)熱油酸值增大，殘?zhí)吭龆啵粚?dǎo)熱油裂化后形成焦質(zhì)附著在加熱爐管壁上，降低傳熱效率，帶來安全隱患。因此研究導(dǎo)熱油性能特點(diǎn)及變質(zhì)原因，對(duì)傳熱系統(tǒng)安全運(yùn)行，降低生產(chǎn)成本具有一定意義。

【分類】^[2]

按照國際ISO的分類標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)熱油（又稱有機(jī)熱載體、熱傳導(dǎo)液、熱媒、熱介質(zhì)等）屬L類Q組，導(dǎo)熱油加熱裝置分為開式和閉式，根據(jù)組成劃分為礦物型和合成型。礦物型導(dǎo)熱油使用溫度不高于 320 ℃，具體的分類規(guī)范見表：

【性能】^[2]

1. 使用性能：導(dǎo)熱油使用性能包括熱穩(wěn)定性、流動(dòng)性和傳熱性（運(yùn)動(dòng)粘度、密度、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容和表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)）。

1）導(dǎo)熱油使用性能包括熱穩(wěn)定性和傳熱性（運(yùn)動(dòng)粘度、密度、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容和表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)）。熱穩(wěn)定性是導(dǎo)熱油區(qū)別于其他油品的重要使用性能，反應(yīng)熱載體發(fā)生劣化傾向。熱穩(wěn)定性評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)為SH/T 0680-1999。在一定溫度和時(shí)間條件下，考察導(dǎo)熱油外觀合格，變質(zhì)率（氣相分解產(chǎn)物、低沸物、高沸物和不能蒸發(fā)產(chǎn)物之和）≤10％，相應(yīng)的試驗(yàn)溫度定義為該產(chǎn)品的最高使用溫度。L-QB 和 L-QC 的熱穩(wěn)定性指標(biāo)為在其最高使用溫度下加熱 720 h，總變質(zhì)率≤10％；L-QD 的熱穩(wěn)定性指標(biāo)為，在其最高使用溫度下加熱 1000 h，總變質(zhì)率10％3。導(dǎo)熱系數(shù)表示物質(zhì)的導(dǎo)熱能力，導(dǎo)熱系數(shù)和物質(zhì)的組成、密度、壓力和溫度等有關(guān)。

2）導(dǎo)熱油表征流動(dòng)性指標(biāo)有傾點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)粘度。運(yùn)動(dòng)粘度反映液體的運(yùn)動(dòng)阻力，決定了在一定溫度下液體的流動(dòng)性和泵送性。導(dǎo)熱油對(duì)運(yùn)動(dòng)粘度的要求，是在滿足熱穩(wěn)定性、初餾點(diǎn)、閃點(diǎn)等重要指標(biāo)的同時(shí)，具有較低的粘度，很好的高溫和低溫流動(dòng)性。傾點(diǎn)和低溫粘度決定了導(dǎo)熱油的低溫流動(dòng)性。

2. 安全性和蒸發(fā)性：導(dǎo)熱油安全性和蒸發(fā)性指標(biāo)有初餾點(diǎn)、閃點(diǎn)和自燃點(diǎn)、水分。

1）對(duì)于在開式系統(tǒng)中使用的導(dǎo)熱油來說，初餾點(diǎn)是一項(xiàng)重要指標(biāo)。初餾點(diǎn)低的產(chǎn)品在開式系統(tǒng)中使用，揮發(fā)損耗相當(dāng)大，使用戶承擔(dān)了不必要的經(jīng)濟(jì)損失，而且降低了傳熱系統(tǒng)的整體安全性和導(dǎo)熱油的經(jīng)濟(jì)性。規(guī)定在開式設(shè)備中使用的熱傳導(dǎo)液的初餾點(diǎn)不低于其最高使用溫度。

2）閃點(diǎn)和自燃點(diǎn)是反映導(dǎo)熱油安全性能重要指標(biāo)。閃點(diǎn)過低，對(duì)油品安全運(yùn)行帶來隱患。因此需要對(duì)閃點(diǎn)進(jìn)行控制。

3. 毒性：氯含量與產(chǎn)品毒性相關(guān)。在國外，曾使用熱穩(wěn)定性非常好的氯代烴類化合物作為熱載體或變壓器油，但這些氯化物有很強(qiáng)的致畸性，對(duì)環(huán)境和人體健康帶來危害。在過去標(biāo)準(zhǔn)中未制訂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但在新標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定氯含量≤0.01%。

4. 基礎(chǔ)油和添加劑的規(guī)范性：導(dǎo)熱油基礎(chǔ)油和添加劑的規(guī)范指標(biāo)有外觀、餾程、殘?zhí)?、灰分、硫含量、銅片腐蝕、中和值等。餾程是反映產(chǎn)品的沸點(diǎn)范圍的指標(biāo)，蒸餾切割越窄，重組分越少，熱穩(wěn)定性也越好。中和值、硫含量和銅片腐蝕反映產(chǎn)品的精制深度，與設(shè)備腐蝕情況相關(guān)。殘?zhí)亢突曳滞瑯邮欠从吃暇粕疃鹊闹笜?biāo)。殘?zhí)亢突曳州^高的產(chǎn)品，稠環(huán)芳烴等重質(zhì)成分含量較高，產(chǎn)品顏色較深，熱穩(wěn)定性較差。

【組成】^[2]

基礎(chǔ)油的理想組分是以環(huán)烷烴、異構(gòu)烷烴、精制后中質(zhì)芳香烴組分?；A(chǔ)油要具有良好的熱穩(wěn)定性和適宜的餾程范圍，對(duì)導(dǎo)熱油起決定性作用。導(dǎo)熱油長期在高溫環(huán)境運(yùn)行，為改善和提高導(dǎo)熱油的熱穩(wěn)定性和抗氧化安定性等性能，需在基礎(chǔ)油中加入添加劑，主要有高溫抗氧劑、復(fù)合阻焦劑、降凝劑、降粘劑等。

【選購標(biāo)準(zhǔn)】^[2]

1. 在實(shí)際選購中，應(yīng)選擇比加熱器出口處的主流體平均溫度至少高 20 ℃的油品。

2. 嚴(yán)格按照質(zhì)量指標(biāo)的規(guī)定，考察產(chǎn)品的蒸發(fā)性和安全性-閃點(diǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)要求，初餾點(diǎn)不低于其最高使用溫度，餾程比較窄，自燃點(diǎn)比較高。

3. 考察產(chǎn)品的低溫流動(dòng)性，根據(jù)用戶所處地區(qū)和設(shè)備的環(huán)境溫度情況，選擇適宜的低溫性能。QB 和 QC 傾點(diǎn)≤ 9 ℃，低溫運(yùn)動(dòng)粘度（0 ℃或更低溫度）相對(duì)比較低。

4. 考察產(chǎn)品的傳熱性能應(yīng)具有較低的粘度、較大的密度、較高比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)。

5. 選用正規(guī)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品。有條件可實(shí)地考察其生產(chǎn)設(shè)備和檢測(cè)手段的完善情況。

6. 在滿足技術(shù)要求的條件下，考慮價(jià)格因素。

【應(yīng)用】^[2][3]

由于導(dǎo)熱油熱穩(wěn)定性好；無毒、無臭、無污染，對(duì)設(shè)備無腐蝕；熱傳導(dǎo)性能好；在最高允許使用溫度范圍內(nèi)蒸汽壓力較低，降低了整個(gè)系統(tǒng)受壓等級(jí)，從而降低了設(shè)備成本；凝點(diǎn)低，用于寒冷地區(qū)不易堵塞管線；節(jié)能效果好，經(jīng)濟(jì)效益高，因此應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。

1. 導(dǎo)熱油在瀝青加熱系統(tǒng)中的應(yīng)用

瀝青加熱的傳統(tǒng)方式是貯油池內(nèi)的瀝青用蒸氣預(yù)熱，預(yù)熱后的瀝青流入瀝青加熱鍋內(nèi)，再經(jīng)燃煤燃燒升溫至所需溫度。對(duì)原有的加熱工藝進(jìn)行技術(shù)改造，采用煙煤為燃料，導(dǎo)熱油為熱載體。改造后徹底消除了瀝青在加熱過程中容易發(fā)生的過熱現(xiàn)象，不僅保證了瀝青的質(zhì)量，延長了瀝青路面的使用年限，并且節(jié)約了大量資金，燃煤的消耗也降低了50%左右。由于供熱、用熱系統(tǒng)全部在密閉的管道和罐體中封閉式循環(huán)，從而減少了污染，保護(hù)了環(huán)境，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

2. 導(dǎo)熱油技術(shù)在絕緣材料生產(chǎn)中的應(yīng)用

在絕緣漆高溫反應(yīng)釜中使用導(dǎo)熱油加熱后，熱效率達(dá)到75%以上，每噸漆消耗柴油量明顯降低，由原來的180 kg降低至80 kg，每噸漆的燃料費(fèi)比原來降低了55%，節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3. 導(dǎo)熱油在輕烴回收裝置上的應(yīng)用

采用導(dǎo)熱油作為熱載體替代原飽和蒸汽為生產(chǎn)裝置供熱，并對(duì)老裝置供熱管網(wǎng)進(jìn)行改造，實(shí)行全廠兩套裝置集中供熱。改造后提高了裝置供熱效率及供熱質(zhì)量，熱油爐系統(tǒng)熱效率可達(dá)85%以上，可節(jié)約15%左右的鍋爐燃?xì)猓⑶以跐M足生產(chǎn)的前提下，明顯降低了裝置能耗，減少了物料損失。

4. 導(dǎo)熱油在石油樹脂生產(chǎn)裝置中的應(yīng)用

在石油樹脂生產(chǎn)工藝過程中，物料需要不間斷地?fù)Q熱，除聚合反應(yīng)過程外均為加熱過程，尤其是蒸餾濃縮成樹脂的過程是一個(gè)激烈的加熱工藝過程。改造后導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)節(jié)能效果顯著，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

5. 導(dǎo)熱油在精苯生產(chǎn)中的應(yīng)用

精苯生產(chǎn)由蒸汽加熱改為導(dǎo)熱油加熱后，解決了因蒸汽壓力波動(dòng)大、溫度低等影響精苯生產(chǎn)的難題，三苯收率由87.55%提高到88.47%，噸苯耗蒸汽由2.35t降為0.68 t，職工勞動(dòng)強(qiáng)度降低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

6. 導(dǎo)熱油換熱技術(shù)在焦油蒸餾中的應(yīng)用

焦油蒸餾裝置使用導(dǎo)熱油換熱技術(shù)回收瀝青和蒽油的余熱，并用于原料焦油和無水焦油的加熱，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。采用導(dǎo)熱油回收瀝青和蒽油的余熱加熱原料焦油和無水焦油的技術(shù)后，降低煤氣耗量及冷卻水耗量，增加收益。

7. 導(dǎo)熱油在油脂工業(yè)中的應(yīng)用[14]

近年來以高溫導(dǎo)熱油作傳熱介質(zhì)，以平板烘干機(jī)取代了蒸炒鍋，達(dá)到了既節(jié)約能源又提高產(chǎn)量的效果。油脂工業(yè)上應(yīng)用導(dǎo)熱油，解決了高水分油料入榨問題，擴(kuò)大了投料量，節(jié)約了能源，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

8. 導(dǎo)熱油在SAV裝置二甲基甲酰胺精制系統(tǒng)中的應(yīng)用

將現(xiàn)有加熱介質(zhì)1.0MPa蒸汽改為裝置內(nèi)已有的0.35 MPa、285℃導(dǎo)熱油，并調(diào)整了流程。精制系統(tǒng)改造后，不僅精制出合格DMF產(chǎn)品，由于設(shè)計(jì)時(shí)利用了裝置內(nèi)導(dǎo)熱油的余熱，還節(jié)約了1.0 MPa蒸汽用量，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

9. 導(dǎo)熱油在橡膠工業(yè)節(jié)能技術(shù)改造中的應(yīng)用

在橡膠工業(yè)生產(chǎn)中，熱能所占成本比例高達(dá)18%左右，通過對(duì)橡膠制品車間使用導(dǎo)熱油供熱節(jié)能改造，使加熱設(shè)備技術(shù)性能大大提高，生產(chǎn)效率可提高20%，與改造前蒸汽加熱比較，可節(jié)約能源60%左右。

10. 導(dǎo)熱油加熱技術(shù)在蒸氨系統(tǒng)中的應(yīng)用

蒸氨工序采用導(dǎo)熱油加熱技術(shù)，該工藝不僅能自產(chǎn)蒸汽，而且不會(huì)增加外排廢水量。改造后，節(jié)省污水處理費(fèi)，增加收益

【延緩劣化措施】

1. 改善導(dǎo)熱油的高溫劣化傾向

保持熱媒系統(tǒng)工藝參數(shù)穩(wěn)定，要控制好導(dǎo)熱油運(yùn)行溫度及流速。在滿足工藝要求的條件下，應(yīng)盡可能降低導(dǎo)熱油的運(yùn)行溫度，這樣可有效地提高導(dǎo)熱油的使用壽命。在 320 ℃時(shí)，多數(shù)礦物油都會(huì)發(fā)生熱分解。導(dǎo)熱油的使用關(guān)鍵是避免局部過熱。導(dǎo)熱油流動(dòng)會(huì)形成一個(gè)邊界層，邊界層的厚度直接影響邊界層的介質(zhì)溫度。邊界層越厚，邊界層溫度比導(dǎo)熱油主體溫度高得越多，將使邊界層超溫，導(dǎo)致導(dǎo)熱油降解，形成結(jié)焦塊聚集于管壁，進(jìn)一步影響傳熱，結(jié)焦嚴(yán)重時(shí)可引發(fā)穿管爆炸。

2. 導(dǎo)熱油的氧化

為避免導(dǎo)熱油與空氣接觸發(fā)生氧化，膨脹罐應(yīng)采取惰性氣體密封。保持熱媒系統(tǒng)工藝穩(wěn)定對(duì)導(dǎo)熱油的氧化也同等重要。流量、壓力、溫度的變化會(huì)引起導(dǎo)熱油膨脹罐液面的波動(dòng)，造成膨脹罐氮封不嚴(yán)。

3. 防止導(dǎo)熱油的異物混入

避免導(dǎo)熱油被污染非常重要，應(yīng)著手做好以下幾項(xiàng)工作：保證導(dǎo)熱油儲(chǔ)油罐的清潔，防止異物介入；新建導(dǎo)熱油系統(tǒng)投入熱運(yùn)前要清洗干凈，重點(diǎn)是排除系統(tǒng)內(nèi)水分；系統(tǒng)中途換油，必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行清潔，保證加熱系統(tǒng)內(nèi)無殘余廢油、雜質(zhì)；安裝導(dǎo)熱油過濾器，其作用是可濾去導(dǎo)熱油中的雜質(zhì)、膠質(zhì)、焦炭粒，保護(hù)熱媒泵、確保導(dǎo)熱油的清潔。

4. 利用測(cè)控儀表，對(duì)導(dǎo)熱油實(shí)施有效監(jiān)控

導(dǎo)熱油系統(tǒng)屬于鍋爐壓力容器，設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格按技術(shù)監(jiān)察規(guī)程設(shè)計(jì)了燃燒自動(dòng)控制和自動(dòng)保護(hù)裝置以及運(yùn)行監(jiān)測(cè)儀表。在運(yùn)行中，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)出口壓差及進(jìn)出口油溫進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在工藝負(fù)荷沒有變化時(shí)，壓差的變化，預(yù)示爐管內(nèi)流量變化和爐管中結(jié)垢狀況。如果壓差變化>30%，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)檢查：檢測(cè)系統(tǒng)導(dǎo)熱油質(zhì)量狀況；檢查系統(tǒng)過濾網(wǎng)；檢查系統(tǒng)泵的運(yùn)行狀況；對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，確定系統(tǒng)內(nèi)的結(jié)焦?fàn)顩r。

5. 規(guī)范熱媒系統(tǒng)的日常操作，提高操作人員的技能水導(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(shí)監(jiān)測(cè)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(shì)。建立完整的技術(shù)檔案，對(duì)導(dǎo)熱油加熱爐的各種運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行追蹤分析，定期（半年一次）監(jiān)測(cè)分析油品指標(biāo)變化情況（殘?zhí)?le;1.5%，酸值≤0.5 mg KOH/g，閃點(diǎn)變化≤20%，粘度變化≤15%），若達(dá)到報(bào)廢指標(biāo)一定要更換新油。對(duì)負(fù)責(zé)熱媒系統(tǒng)的技術(shù)人員和操作人員都應(yīng)接受熱媒爐使用的取證培訓(xùn)，具備處理系統(tǒng)故障的能力。加強(qiáng)人員培訓(xùn)，熟練掌握操作技能是保障熱媒系統(tǒng)安全運(yùn)行的首要環(huán)節(jié)。

【參考文獻(xiàn)】

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