导热油结焦机理 清洗技术.doc

导热油结焦机理 清洗技术 导热油结焦机理 清洗技术 2010年08月11日 　　0 前言 　　导热油是一种有机热载体,在中国应用已有近 　　40多年历史,它作为介质在热交换设备系统中循 　　环,达到传递热量的目的。它是一种优良的传热介 　　质,具有低压高温的传热特性,有显著的节能效果, 　　且稳定性高,传热效果好,热效率高及节能(比蒸汽 　　热力系统节能20%～30% ) ,低压下具有高沸点,系 　　统可在350℃下常压运行安全,热容量大,运行维修 　　费低的优点。废油可以再利用,也可同煤一起燃烧。 　　导热油炉省去了水处理的投资和运转费用。导热油 　　炉替代蒸汽锅炉在各行各业中具有广泛的推广使用 　　前景,目前已应用于人造板、石油化工、纺织、化纤、 　　印染、轻工、原油输送、食品、公路工程、建材等行业。 　　近几年来,人们发现导热油炉使用一段时间后, 　　系统内会因结焦而影响其换热效率,造成能源的极 　　大浪费,并会使受热面温度过高,最终发生金属变 　　形,严重时则爆管导致失火。导热油炉的热效率降 　　低原因是结焦,导热油炉失火的根本原因也是结焦。 　　导热油结焦成为广大有机热载体炉用户必须考虑并 　　解决的问题。 　　1 导热油的种类及结焦机理 　　1. 1 导热油的种类 　　导热油一般分为矿物油型和合成型两大类。矿 　　物油型导热油是石油进行高温裂解或催化裂化过程 　　中,形成的馏分油作为原料经添加抗氧化剂后精制 　　而成,如目前我国生产、使用的YD型和HD型等导 　　热油;合成型导热油通常是几种同分异构体或化学 　　性质相似的混合物,是以化工或石油作为原料经有 　　机合成而成,如联苯等。导热油的成分有联苯、萘、 　　二苯醚及其低熔点的混合物,常见的种类有烷基苯 　　型、烷基萘型、烷基联苯型、联苯加二苯醚混合型、氢 　　化三联苯型、有机硅类矿物油型等。 　　1. 2 导热油存在的缺点 　　导热油在加热过程中易被氧化,高温下油品酸值 　　增大且变化率较大。其运动粘度逐渐增加,这是由于 　　导热油组分在高温下发生热裂解、热缩聚反应。热裂 　　解反应结果导致生成小分子化合物,使其粘度减小; 　　而热缩聚反应使其粘度增大。总的结果使油品粘度 　　增大,见表1。残炭量随温度增高而增大。当使用温 　　度在300～400 ℃时易发生热裂解,在管道、设备内壁 　　积炭,影响传热效率,加速传导油老化失效,也使炉 　　体、管道局部过热,损坏设备危及人身安全。导热油 　　在管道的结垢缩小了输油管路的流通面积,增大了摩 　　擦阻力,加大了输送能耗,降低了管道的输油能力,甚 　　至有时还会导致初凝停流等事故发生。 　　1. 3 导热油的结焦机理 　　高温导热油在系统中循环传送热能,同时产生 　　胶质。胶质是粘糊状的,质量好的导热油能将胶质悬浮于油中,在循环过程中,可将部分胶质通过过滤 　　器滤掉。但若有一小部分胶质附着在炉管内壁,就 　　容易形成结焦。另外,在导热油循环过程中,若有空 　　气窜入易发生降解和聚合作用,形成低沸点物和高 　　沸点物。低沸点物可以通过高位槽排到大气中,而 　　高沸点物可以溶解在导热油中,如果导热油的溶解 　　度达到过饱和状态,高沸点物就会粘附在管内壁,这 　　是结焦的又一原因。再有,操作温度超过其设计温 　　度往往引起自催化热分解,也能导致管内结焦。工 　　艺物料泄漏进入导热油系统,形成腐蚀产物,以及大 　　修中带入的杂质污染也会促使管内壁发生结焦。导 　　热油在系统中加热运行如同蒸汽锅炉水侧结水垢一 　　样结焦,其过程一般分以下4个阶段形成。 　　(1)诱导阶段 　　烷烃类导热油在导热油炉炉管金属表面受热作 　　用下,可能发生二大类化学反应:一类是裂解反应, 　　另一类是缩合反应。裂解反应,使烷烃类大分子分 　　解为小分子,导热油理化指标表现为粘度变小,闪点 　　变低;缩合反应,使烃类大分子缩合成芳烃等更大分 　　子,导热油理化指标表现为粘度增大,闪点增高。由 　　于导热油炉有膨胀槽,膨胀槽又与空气接触,使一部 　　分低闪点的油品挥发掉;诱导阶段中,导热油的主要 　　化学反应是缩合反应,理化指标中粘度、酸值、残炭 　　值均增大。在这些化学反应中,其主要反应产物路 　　线是: 　　烷烃→稀烃→芳香烃→稠环芳烃→胶质→沥青 　　质 　　由此可见,顺这个反应过程,分子量是逐步增大 　　的。如胶质分子量在600～1 000间,沥青质分子量 　　在700～40 000间。这些大分子物质在导热油中是 　　不溶的,并从导热油中分离出来。分离出来的胶质 　　和沥青质是粘糊状的,