导热油性质、用途与生产工艺
导热油又称传热油,正规名称为热载体油(GB/T4016-83),英文名称为Heat transfer oil,亦作“有机热载体”,在国标(GB/23971-2009)提出的正式名称,俗称“导热油”,热煤油等。它是发液相或气象形态进行热量传递的介质。它包括矿物性导热油(称为热传导油)和合成型导热油(称为热传导液)。
传统的热载体是水以及蒸汽。然而若水在超过其沸点的情况下用作热载体,则要求设备和系统承受压力。在150~350摄氏度的工业生产中,导热油由于其高沸点而成为了水蒸气的替代品,可以大量减少设备投资,是理想的热载体。
导热油作为一种传热介质已被广泛应用于石油化工、造纸纺织和航空航天等各个行业,它具有传热效率高,易于调节控制温度,对设备无腐蚀,投资低等优点。
导热油的发展在国外已有60多年的历史,最初的导热油产于20世纪30年代初,是由美国Dow化学公司研制的Dowtherm。50年代,美国采用深度精制工艺生产出矿油型导热油;60年代以来,日、德分别推出了性能优良的乙基联苯系和苄基甲苯系导热油,而后各国相继推出同类产品;60年代末我国开始合成型导热油的研制和生产,但当时工业化水平仍较低,并未受到合理开发,发展缓慢;70年代国外的一些生产厂家为改善产品的高温性,加入各种类型的添加剂。在我国,随着一些工业装置设备被引进,导热油技术也被带入,与此同时,国内石化行业少数研究生产单位也开始了对导热油的研究和试生产;80年代,我国石化、化纤和化学工业的飞速发展,新工艺对高温加热的需求也越来越大;90年代,国内更多人认识到导热油优点,加之工业应用技术也日渐成熟,使得导热油的应用领域有了较大的扩展。
按照国际ISO的分类标准,导热油(又称有机热载体、热传导液、热媒、热介质等)属L类Q组,导热油加热装置分为开式和闭式。
根据组成导热油可分为矿物型导热油和合成型导热油两大类。石油化工上用热一般都不超过矿物油的使用温度极限320℃,当工艺用热超过320℃时,要求导热油最高膜温达到420℃以上,因此只能使用合成油。
1、矿物油型导热油
矿油型导热油多为重的石油馏份,具有安全性高,毒性小,原料广,成本低等特点,但使用温度也相对较低,高温热稳定性差,容易发生氧化裂解,一般需要添加抗氧剂等添加剂制得导热油。
2、合成型导热油
合成型导热油这类导热油需要通过化学合成制备而成。稳定性较好,抗氧化能力强,优于矿物型导热油。同时还具有低毒,低腐蚀性,导热性好的特点,且凝点低,易于输送。此类导热油的使用过程中,建议用惰性气体密封或隔绝空气条件下使用,这样使用寿命可以延长1~2倍。
根据组成划分为矿物型和合成型。
矿物型导热油使用温度不高于 320 ℃,具体的分类规范见表:
1. 使用性能:导热油使用性能包括热稳定性、流动性和传热性(运动粘度、密度、导热系数、比热容和表面传热系数)。
1)导热油使用性能包括热稳定性和传热性(运动粘度、密度、导热系数、比热容和表面传热系数)。热稳定性是导热油区别于其他油品的重要使用性能,反应热载体发生劣化倾向。热稳定性评定标准为SH/T 0680-1999。在一定温度和时间条件下,考察导热油外观合格,变质率(气相分解产物、低沸物、高沸物和不能蒸发产物之和)≤10%,相应的试验温度定义为该产品的最高使用温度。L-QB 和 L-QC 的热稳定性指标为在其最高使用温度下加热 720 h,总变质率≤10%;L-QD 的热稳定性指标为,在其最高使用温度下加热 1000 h,总变质率10%3。导热系数表示物质的导热能力,导热系数和物质的组成、密度、压力和温度等有关。
2)导热油表征流动性指标有倾点、运动粘度。运动粘度反映液体的运动阻力,决定了在一定温度下液体的流动性和泵送性。导热油对运动粘度的要求,是在满足热稳定性、初馏点、闪点等重要指标的同时,具有较低的粘度,很好的高温和低温流动性。倾点和低温粘度决定了导热油的低温流动性。
2. 安全性和蒸发性:导热油安全性和蒸发性指标有初馏点、闪点和自燃点、水分。
1)对于在开式系统中使用的导热油来说,初馏点是一项重要指标。初馏点低的产品在开式系统中使用,挥发损耗相当大,使用户承担了不必要的经济损失,而且降低了传热系统的整体安全性和导热油的经济性。规定在开式设备中使用的热传导液的初馏点不低于其最高使用温度。
2)闪点和自燃点是反映导热油安全性能重要指标。闪点过低,对油品安全运行带来隐患。因此需要对闪点进行控制。
导热油的选型应根据实际生产工艺对温度及控温精度的要求,以及使用条件和安全性、环保性、经济性等因素,选择合适的导热油。
例1,最高工作温度不高于260℃,对控温精度要求不高的用户。
由于最高允许使用温度越高的导热油,售价越高,因此对于使用温度较低(不高于260℃)的系统,从经济性考虑,可选用性价比较高的高温改性L-QB300导热油。当然,也可以选用热稳定性更好,倾点更低的烷基苯型L-QB300,但建议采用闭式循环系统,才能获得较理想的使用寿命。
例2,最高工作温度280℃~300℃,对控温要求较高且有休息停用要求的用户。
对于间歇运行的导热油,由于启停时温度变化较大,容易发生过热、氧化等促使油品裂化变质的反应,因此宜选用最高允许使用温度比实际使用温度至少高30℃的导热油,因此该用户可选用性价比较高的芳烃类L-QC320导热油,当然也可选用热稳定性更好的L-QC330二苄基甲苯,但必须保证高位槽有氮封或液封保护,且高位槽液面温度低于70℃。
用途
用于纺织、油脂、木材、塑料、橡胶工业
导热油
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