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导热油性能介绍及生产、选购指南

导热油性能介绍及生产、选购指南

摘要:
一、前言
    导热油加热与直接加热和蒸汽加热等传统的加热方式相比,具有节约能耗、加热均匀、控温精度高、操作压力低和安全便利等优点,因此,本世纪30年代以来,国外导热油的研制和应用发展相当迅速,已在化学化工、石油加工、石油化工、化纤、纺织、轻工、建材、冶金、粮油食品加工等行业的多种加热系统中广泛应用。

二  主要术语
1.导热油
●以液相或气相进行热量传递的物质。
●导热油即有机热载体,包括矿物油型和合成型的产品。
●矿物油型热传导油:石油加工过程中某段馏分经精制后调配功能添加剂制得。
●合成型导热油:以化工或石油化工产品为原料,经有机合成工艺制得。
2.开式和闭式传热系统
●膨胀油槽直接与大气相通的传热系统称为开式传热系统。
●膨胀油槽采用惰性气体(一般为氮气)封闭的传热系统称为闭式系统。
3.最高使用温度
●根据导热油分类标准(GB/T 7631.12-94),产品类别按最高使用温度划分。最高使用温度采用热稳定性试验法确定。最高使用温度系指某产品经热稳定性试验测得变质率不大于10%所对应的温度,最高实际使用温度系指加热器出口处测得的主流体最高平均温度。
●一般情况下,任何一种导热油产品,尤其是矿物油型产品,其最高实际使用温度应较其最高使用温度至少低20℃,以保证一定的使用寿命及较好的安全性和经济性。
4.热稳定性
●从试验角度讲,热稳定性是在规定的试验温度及时间条件下,导热油在隔绝空气状态下,因受热作用(热裂解和热聚合)而表现出的稳定性。
●对某一特定产品来说,其热稳定性由组成、纯度、精制深度、馏程范围等因素决定。
●热裂解反应,生成气体和低沸物。
●热聚合反应,生成高沸物和高分子粘稠状聚合物,最后形成沉渣。
●导热油在实际运行中,热裂解和热聚合反应会伴随始终,其组成无时无刻不在发生变化,是不可避免的,但其程度可以控制。
●热氧化反应,生成低分子或高分子的醇、醛、酮、酸等酸性组分,并进一步生成胶质、沥青质等粘稠物质,最后形成沉渣。
●热氧化是非正常情况引起的,一旦发生,会产生很坏的影响(加速热裂解和热聚合反应,酸性物质造成设备腐蚀和泄漏,粘度迅速增大,传热效率降低,造成过热和炉管结焦),但可以通过加入高温导热油复剂避免或延缓。

三 产品牌号
参考国内按最高使用温度划分产品牌号的方式,考虑到不同使用温度的要求和对原料初馏点的限制,导热油按最高使用温度将L-QB和L-QC产品划分为L-QB240、L-QB280、L-QB300和L-QC320四个牌号。其中L-QB240最高使用温度为240℃,常用于小型电加热采暖装置;L-QB280、L-QB300和L-QC320一般在工业传热系统中使用,最高使用温度分别为280℃、300℃和320℃;L-QD一般用于工业传热系统中,产品类型为合成型,最高使用温度可高于320℃。其牌号为L-QDXXX,其中XXX为高于320℃的某一温度。

四 主要技术指标
1. 热稳定性                                                    
热稳定性是导热油区别于其他油品的重要使用性能,标准号为SH/T 0680-1999。
该方法是在一定试验温度(产品标准中规定的最高使用温度)下,将试样隔绝空气加热至规定时间,然后观察并记录其外观;计算出气相分解产物质量;对加热前后的试样进行气相色谱分析,通过模拟蒸馏曲线确定试样生成的低沸物和高沸物含量;称取一定量加热后的试样,在球管蒸馏器中测定不能蒸发的产物含量;最后计算出试样的变质率。
 L-QB和L-QC的热稳定性指标为在其最高使用温度下加热720h,总变质率不大于10%;L-QD的热稳定性指标为,在其最高使用温度下加热1000h,总变质率不大于10%。
经对国内各种类型产品进行评定,矿物油型产品的最高使用温度不超过320℃,这符合国内目前的应用实际。
2 初馏点
    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。实际应用中发现,有些初馏点很低的产品在开式系统中使用,造成操作不平稳,挥发损耗相当大,年补充量可达50%以上。这不仅使用户承担了不必要的经济损失,而且由于轻组分挥发,造成粘度增高,传热效率下降,加热设备超温和炉管结焦等一连串的问题,降低了传热系统的整体安全性和导热油的经济性。
在大量试验基础上,规定在开式设备中使用的导热油的初馏点不低于其最高使用温度,试验方法采用模拟蒸馏气相色谱法。
3 闪点和自燃点
闪点和自燃点是导热油的安全性能指标,预示运行中的导热油遇明火发生燃烧或在空气中自燃的倾向。规定闭口闪点不低于100℃,自燃点为报告。
根据对市场采样和生产厂送样的分析测试,闭口闪点不低于100℃的要求全部可以达到,这是一项基本的安全要求。而开式系统使用的产品,如闪点过低,可能是安全的隐患。实际应用中,设备的膨胀罐因导热油闪点和初馏点过低而着火的事故时有发生,因此还应对开口闪点合理控制。L-QB240、L-QB280、L-QB300和L-QC320的开口闪点分别为160℃、180℃、190℃和200℃。
4 水分
    导热油中的水分在加热过程中会气化,引起急剧膨胀,造成操作不平稳,因此导热油中的水分应严格控制。规定水分为不大于500mg/kg,试验方法为微量水测定法。因L-QB240主要用于小型电热取暖装置,对水分要求更为严格,本标准规定其水分含量为不大于200mg/kg,其它各牌号为不大于500 mg/kg,试验方法为微量水测定法。   
5 倾点
倾点和低温粘度决定了导热油的低温流动性。考虑到我国低粘度润滑油基础油的倾点指标为不高于-9℃。如有特殊低温要求,可与生产者商定协议指标。
6.硫含量
硫含量与产品的精制深度相关。导热油如硫含量较高,使用中可能造成设备的腐蚀。指标为不大于0.2%。
7.氯含量
氯含量与产品毒性相关。在国外,曾使用热稳定性非常好的氯代烃类化合物作为热载体或变压器油,这些氯化物有很强的致畸性。指标为不大于0.01%。
8.中和值和铜片腐蚀
中和值和铜片腐蚀反映产品的精制深度,与设备腐蚀情况相关。
中和值指标为不大于0.2%。铜片腐蚀指标为在100℃,3h条件下,评级为1级。
9.密度
密度是反映产品构成的指标,与其传热性能相关。
10. 残炭、灰分
残炭和灰分是反映原料精制深度的指标。残炭和灰分较高的产品,稠环芳烃等重质成分含量较高,产品颜色较深,热稳定性较差。
11.馏程
馏程是反映产品的沸点范围的指标。蒸馏切割越窄,重组分越少,热稳定性也越好。
12.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。

五 生产导热油注意事项
●根据SH/T 0677-1999标准要求,尽快完善生产设备,配备试验仪器,改进产品质量。
●应加入具有优良热稳定性的功能添加剂,以延缓油品的氧化变质,延长使用寿命。该复合剂应采用高温抗氧剂、抗垢剂和金属钝化剂等多种添加剂复配而成,其高温抗氧功效可有效延缓导热油运行过程中的氧化变稠;阻垢功效可使高温条件下产生的氧化物和聚合物有效溶解,不形成沉渣或粘稠物质,保证炉管壁的清洁并提供优良的传热效果。 
●进行热稳定性测定后,对产品说明书重新编写,使之更客观地反映产品质量和特点。
●鼓励在SH/T 0677-1999基础上,制定更严格的企业标准,以提高产品的市场竞争力。

六 选购导热油注意事项
●考察产品最高使用温度的真实性-经石科院采用热稳定性试验方法确定,即在最高使用温度下进行试验后外观透明,无悬浮物和沉淀,总变质率不大于10%所对应的温度。通过与新标准作对照,分析产品说明书的真实性。尤其要了解其规定的最高使用温度是如何确定的,有无权威机构的检测报告。
●考察产品的蒸发性和安全性-闪点(开口)符合标准指标要求,初馏点不低于其最高使用温度,馏程比较窄,自燃点比较高。
●考察产品的精制深度-外观为浅黄色透明液体,储存稳定性好,光照后不变色或出现沉淀。残炭不大于0.1%,硫含量不大于0.2%。
●考察产品的低温流动性-根据用户所处地区和设备的环境温度情况,选择适宜的低温性能。QB和QC倾点不高于-9℃,低温运动粘度(0℃或更低温度)相对比较低。
●考察产品的传热性能-具有较低的粘度、较大的密度、较高比热容和导热系数。
●选用正规生产企业生产的产品。有条件可实地考察其生产设备和检测手段的完善情况。
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