導(dǎo)熱油在系統(tǒng)中加熱運(yùn)行如同蒸汽鍋爐水側(cè)結(jié)水垢一樣結(jié)焦,其過(guò)程一般分以下4個(gè)階段:
誘導(dǎo)階段 烷烴類(lèi)導(dǎo)熱油在導(dǎo)熱油爐爐管金屬表面受熱作用下,可能發(fā)生二大類(lèi)化學(xué)反應(yīng):一類(lèi)是裂解反應(yīng),另一類(lèi)是縮合反應(yīng)。裂解反應(yīng),使烷烴類(lèi)大分子分解為小分子,導(dǎo)熱油理化指標(biāo)表現(xiàn)為粘度變小,閃點(diǎn)變低;縮合反應(yīng),使烴類(lèi)大分子縮合成芳烴等更大分子,導(dǎo)熱油理化指標(biāo)表現(xiàn)為粘度增大,閃點(diǎn)增高。由于導(dǎo)熱油爐有膨脹槽,膨脹槽又與空氣接觸,使一部分低閃點(diǎn)的油品揮發(fā)掉;誘導(dǎo)階段中,導(dǎo)熱油的主要化學(xué)反應(yīng)是縮合反應(yīng),理化指標(biāo)中導(dǎo)熱油酸值、粘度、殘?zhí)恐稻龃?。在這些化學(xué)反應(yīng)中,其主要反應(yīng)產(chǎn)物路線是:
烷烴 烯烴一芳香烴一稠環(huán)芳烴一膠質(zhì)一瀝青質(zhì)
由此可見(jiàn),順著這個(gè)反應(yīng)過(guò)程,分子量是逐步增大的。如膠質(zhì)分子量在600~1 000間,瀝青質(zhì)分子量在700-40 000間。這些大分子物質(zhì)在導(dǎo)熱油中是不溶的,并從導(dǎo)熱油中分離出來(lái)。分離出來(lái)的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)是粘糊狀的,它會(huì)起繼續(xù)誘導(dǎo)作用。
吸附階段 導(dǎo)熱油縮合生成瀝青質(zhì),然后瀝青質(zhì)向爐管金屬表面遷移或被金屬表面吸附。吸附可分為物理吸附與化學(xué)吸附。物理吸附多在較低溫度時(shí)進(jìn)行,化學(xué)吸附都在較高溫度時(shí)進(jìn)行。物理吸附是范德華引力作用的結(jié)果,沒(méi)有偶電子的形成。它可以是單分子吸附也可以是多分子吸附。但并不一定在第yi層吸滿以后才吸附第二層;也不一定在第二層吸滿以后再吸附第三層,是不規(guī)則吸附。可是化學(xué)吸附卻只是單分子吸附,它在吸附過(guò)程中生成化合物。導(dǎo)熱油中瀝青質(zhì)在爐管金屬表面主要是物理吸附,而且吸附厚度是不均勻的,很軟,粘糊狀瀝青質(zhì)。當(dāng)溫度增加后,碳與鋼可能會(huì)發(fā)生吸附生成化合物,此時(shí)就要影響爐管質(zhì)量,使?fàn)t管發(fā)脆。
硬化階段 瀝青質(zhì)附著在管壁上在高溫下會(huì)硬化、結(jié)焦。結(jié)焦相對(duì)來(lái)說(shuō)比較硬,傳熱系數(shù)又很小,是非傳熱物質(zhì)。它在金屬表面增加一層結(jié)焦層后,起到隔熱作用。結(jié)焦的主要化學(xué)反應(yīng)是脫氫反應(yīng),隨著脫氫程度不同,生成結(jié)焦的形狀也不同,主要分以下3種:
⑴海棉狀焦,也稱(chēng)無(wú)定形焦,C/H 比小;焦塊疏松,硬度低,結(jié)焦中含油量大,在火中易燃燒,在管路中易清除;
⑵蜂窩狀焦,也稱(chēng)同性焦,C/H比中等;焦塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)呈蜂窩狀,硬度中等,結(jié)焦中含油量少,在火中不易燃燒,在管道中清除困難;
⑶針狀焦,也稱(chēng)異性焦,導(dǎo)熱油的價(jià)格,C/H比高;焦塊內(nèi)的孔隙是均勻定向且呈細(xì)長(zhǎng)橢圓形,破碎時(shí)焦塊裂成針狀的焦片或玻璃狀,合成導(dǎo)熱油供應(yīng)商,硬度高,導(dǎo)熱油,結(jié)焦中含油量極少,在火中不燃燒,在管路中清焦很困難。
脫落階段 脫落是吸附的可逆過(guò)程。在吸附過(guò)程中,瀝青質(zhì)被導(dǎo)熱油系統(tǒng)的管壁金屬表面吸附上去,同時(shí)也有瀝青質(zhì)在導(dǎo)熱油爐的爐管金屬表面脫落下來(lái),這是方向相反的兩個(gè)過(guò)程。在這兩個(gè)過(guò)程進(jìn)行到速度相等時(shí),就建立起吸附平衡,吸附量達(dá)到da值。流體
力學(xué)理論認(rèn)為,雷諾數(shù)R≤2 230時(shí),流體在管內(nèi)呈層流狀態(tài);當(dāng)雷諾數(shù)R1>4 000時(shí),流體在管內(nèi)呈湍流狀態(tài)。湍流狀態(tài)下,焦在管壁表面的吸附速度較慢,脫落較多。實(shí)踐證明,當(dāng)管內(nèi)導(dǎo)熱油的流速達(dá)到1.5~3.0 m/s時(shí),就可以得到較薄的邊界層,導(dǎo)熱油在管內(nèi)結(jié)焦較少,達(dá)到強(qiáng)化傳熱。





目前我國(guó)導(dǎo)熱油標(biāo)準(zhǔn)比西方等國(guó)落后很多。20世紀(jì)80年代初,我國(guó)發(fā)生了一系列變化,能源行業(yè)中,隨著化工設(shè)備的相繼引進(jìn),也出現(xiàn)了一種新能源--導(dǎo)熱油。從那以后,化工行業(yè)和一些需要熱量供應(yīng)的行業(yè)都離不開(kāi)導(dǎo)熱油了,我國(guó)導(dǎo)熱油行業(yè)也迎來(lái)了嶄新的一個(gè)時(shí)代。
1994年,我國(guó)制訂了第yi個(gè)導(dǎo)熱油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):潤(rùn)滑劑和有關(guān)產(chǎn)品(L類(lèi))的分類(lèi)第12部分:Q組(熱傳導(dǎo)液)GB/T 7631.12—94.標(biāo)準(zhǔn)比較簡(jiǎn)單淺顯。
不過(guò)隨后在1999年,我國(guó)又一次制訂了新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),即SH/T0677-1999.
2009年,新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 23971-2009發(fā)布了,于2010年1月1日生效。這可謂是彌補(bǔ)了我國(guó)30多年來(lái)導(dǎo)熱油行業(yè)國(guó)標(biāo)的欠缺。
隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展,能源是越來(lái)越短缺了。我們需要尋求其它可利用的能源,太陽(yáng)能,風(fēng)能幾乎天天都有,可惜我們卻不能很好的利用它們。近幾年,又涌現(xiàn)了一批批節(jié)能產(chǎn)品,導(dǎo)熱油就是其中的代表。
導(dǎo)熱油的出現(xiàn)使得工業(yè)越來(lái)越方便,它讓工業(yè)又往前發(fā)展了很多。高溫導(dǎo)熱油的應(yīng)用更是多樣化,從工業(yè)到食品業(yè)到交通路段再到汽車(chē)飛機(jī)的粘合等等都運(yùn)用到了高溫導(dǎo)熱油。
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