导热油的认识与防护_叶帆

技术交流《工业加热》第36卷2007年第5期导热油的认识与防护叶帆，陈迪，徐久龙，付秀勇（中石化西北油田分公司雅克拉采气厂新疆库车842017）摘要：由于导热油具有耐高温、热传导性能好等优点，近年来，导热油加热技术在国内外油田中应用越来越广泛，为此，有必要加深对导热油性能的认识，并提出有效的运行防护对策，以延长导热油使用寿命，减少导热油系统运行故障。关键词：导热油；热稳定性；挥发性；粘度；防护；劣化中图分类号：TQ025.1文献标识码：B文章编号：1002-1639(2007)05-00-66-02TheUnderstandingandProtectionaboutHeatConductionOilYEFan，CHENDiXIUJiu-long，FUXiu-yong1导热油定义及分类导热油是一种可将燃料燃烧产生的热量间接传递给用热设备、本身常压、沸点较高且可以循环使用的有机介质。导热油属于烃类有机物，可分为天然油和合成油两类。天然油指矿物油一类的天然产物，它是通过石油产品蒸馏获得，无须人工合成。合成油又分为两类，一类是由同分异构体混合而成的有机液体，主要为芳香族化合物；另一类是几个沸点相同或相近的有机物混合物，如二苯醚和联苯的低共熔混合物。2导热油的性能认识导热油主要有以下几大性能：（1）热稳定性指导热油受热后链烃的连接稳定程度。高温时热传动油链烃易断裂生成较易挥发及较低闪点的短链烃；短链烃不稳定且易聚合成不溶油性物质，最后变成沉淀使油流动困难并导致热传导效率低及温度控制不稳。（2）氧化稳定性指导热油与空气接触后发生氧化反应的程度和趋势。导热油中溶解有空气及系统填装时都可能和空气接触，（如循环泵泄漏、维修后系统排气失当、系统氮封流失等）而导致氧化。氧化的结果是产生碳渣和油泥沉淀，阻碍了油的流动，造成热量损失和降低系统的热传导效率。（3）挥发性指导热油的蒸汽压大小及可挥发程度。低蒸汽压是对热传导介质最基本的要求，低蒸汽压可降低循环泵气锁的可能性，避免泵内叶片因发生真空涡流而损坏；低蒸汽压可避免在导热油系统在运行中产生附加压力，避免导热油液击现象。（4）粘度指在外力介入下阻止导热油流动的阻力。若粘度低，油品流速较小时也能在管线中形成紊流，降低导热油油膜温度，从而提高热传导效率；粘度变化值最好控制在20%以内，50%时必须换油。通过对导热油四个性能的认识可以看出，优质导热油应该具备以下一些特点：沸点高；凝固点低；热稳定性好；在操作温度范围内粘度较低；对所接触材料腐蚀性低；对杂质（如氧气）不敏感等。3导热油常见变质原因分析导热油常见变质原因主要有以下四个因素1：（1）导热油超温热裂化导热油运行温度超过最高使用温度时，就会出现热分解和聚合反应，从而导致导热油发生质变。热分解反应产物主要为甲烷、乙烷等，易引起导热油系统压力升高，还可引发导热油循环泵气蚀；聚合反应生成的聚合物从导热油中游离出来，与悬浮在导热油中的碳粒一起附在管壁上，长期沉积后形成含碳量极高的垢状物，严重影响炉管的传热效率，还可引起炉管局部过热变形。（2）导热油有氧高温劣化高温导热油与氧气接触发生氧化反应，氧化物可使油品粘度增加，密度增大，闪点降低，胶质、残碳含量上升，油品迅速变质，油的颜色由浅黄色到茶褐色进一步变为黑色，氧化形成的有机酸还会对金属造成较强腐蚀。66技术交流《工业加热》第36卷2007年第5期（3）导热油长期劣化任何一种导热油不管它的热稳定性多好，长期高温运行时少数热传动油链烃会断裂生成较易挥发及闪点较低的短链烃，也可能由于工艺系统轻微泄漏，导热油与空气接触而氧化，造成导热油劣化变质，这是一个长期过程，因此导热油在生产运行中不可避免会出现长期劣化现象。（4）导热油被污染在油气田原油、天然气处理过程中，导热油作为间接加热的热媒在换热器中与工艺介质进行换热，若换热器管程破损就会发生流体泄露，工艺介质混入导热油系统，从而污染导热油，导致导热油使用寿命缩短，甚至使热媒炉炉管局部过热，影响热媒炉安全运行2。4导热油运行防护4.1避免导热油被氧化在油气田原油、天然气处理工艺中，工艺加热温度要求较高，轻烃回收装置温度要求高达300℃以上，由于高温导热油易与空气中的氧气发生氧化反应，造成导热油劣化变质，因此在工艺运行中应尽量避免导热油被氧化。主要注意以下两方面：（1）导热油系统氮封氮封是在高位膨胀罐采用惰性气体（一般为氮气）覆盖，确保导热油系统封闭、避免导热油氧化变质的一种工艺。有了惰性气体的保护，就可以避免导热油与空气接触，延长导热油的使用寿命。另外，氮封还起到导热油系统定压的作用，为了确保导热油供热系统在运转时循环泵不气蚀和停运时系统不倒空，需靠氮封压力为系统提供一定的静压。（2）定期排查泄漏点加强现场监控，定期排查泄漏点，避免空气从泄漏点进入导热油系统，造成导热油氧化变质，尤其应注意循环泵进口处等负压点。4.2严格按照工艺运行要求控制操作参数在导热油系统运行中，应严格控制各项工艺操作参数。关键操作参数有：热媒炉最高运行温度，膨胀罐氮封控制压力，热媒炉进出口压差，热媒炉进出口温度差。4.3定期清洗过滤器导热油系统运行一段时间，应倒泵运行，清洗循环泵进口处过滤器滤网上的杂质。4.4正确充装导热油充装导热油时，严禁水、酸、碱及杂质混入。同时，尽量不要与其它品牌的导热油混合使用，如果必须与其它品牌的导热油混合使用时需进行混兑试验，确认安全可靠后方能使用。4.5新导热油投用时应先脱水和脱出轻组分新导热油投用前应先缓慢升温，对导热油中的水和轻组分进行脱除，升温不宜过快，一般10～20℃/h，当温度升到95℃时，水分开始蒸发，膨胀罐排气口有气体排出，95～120℃时进一步控制升温速度0～5℃/h，以便排气、脱水；待排气压力稳定后可持续升温，当温度升至180～200℃，停留数小时，脱出导热油中轻组分，直到膨胀罐内无气体排除方可升温至工艺要求3。4.6避免热媒炉炉管结焦（1）热媒系统投运时要先启动循环泵，再启动热媒炉逐步升温，炉内导热油流速控制在2～2.5m/s4以上。系统停运必须先停热媒炉，待炉温降至100℃以下方可停循环泵。（2）导热油运行温度不允许超过最高运行温度，热媒炉进出口温差不应超过30℃。（3）稳压旁路控制阀确保处于投用状态5。当系统用热量变化导致导热油供油量变化时，自立式稳压旁路控制阀将自动调节供油量，确保热媒炉炉管内导热油流速大于2～2.5m/s4。（4）维护好导热油循环泵和导热油系统监测仪表，定期对热媒炉进出口压力、温度等数据进行记录、分析。4.7定期化验导热油指标定期对导热油的组成及各项指标进行检测分析，重点监测分析酸值、粘度、残碳值、闪点四项指标。当酸值超过0.5mgKOH/g，粘度变化达到15%2，闪点变化达到20%，残碳（质量分数）达到1.5%时2,证明导热油性能已发生了变化。在分析导热油指标时，不能孤立地看其中某一项，但若有两项以上指标不合格时，导热油应予以更换。参考文献：[1]黄春芬.导热油的优选方法[J].油气储运，1997，16（6）：50-53.[2]李秀英.导热油的保护[J].油气田地面工程，2003，22（10）：53-54.[3]夏丽萍，黄萍.导热油是一种优良的中间传热介质[J].石油化工设备技术，1997，18（5）：23-26.[4]王化淳.导热油的结焦机理及结焦预防[J].宁夏大学学报，1998，19（2）：142-143.［5]柳德宝.导热油供热系统设计概要[J].建筑热能通风空调，2001，5：50-52.67