一、結(jié)焦的形成
熱油爐在傳熱過程中主要發(fā)生三種化學(xué)反應(yīng)：熱氧化反應(yīng)、熱裂解和熱聚合反應(yīng).結(jié)焦產(chǎn)生于熱氧化反應(yīng)和熱聚合反應(yīng).
熱聚合反應(yīng)因?qū)嵊蜖t在加熱系統(tǒng)運行過程受熱而發(fā)生,該反應(yīng)會生成稠環(huán)芳烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等大分子高沸物,其逐漸沉積于加熱器和管路表面,形成結(jié)焦.
熱氧化反應(yīng)主要因開式加熱系統(tǒng)膨脹槽內(nèi)的導(dǎo)熱油爐接觸空氣或參與循環(huán)而發(fā)生,該反應(yīng)會生成低分子或高分子的醇、醛、酮、酸等酸性組分,并進一步生成膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等粘稠物質(zhì),zui后形成結(jié)焦；熱氧化是非正常情況引起的,一旦發(fā)生,會加速熱裂解和熱聚合反應(yīng),使粘度迅速增大,傳熱效率降低,造成過熱和爐管結(jié)焦.產(chǎn)生的酸性物質(zhì)還會造成設(shè)備腐蝕和泄漏.
二、結(jié)焦的危害
導(dǎo)熱油爐在使用過程中產(chǎn)生的結(jié)焦會形成隔熱層,致使傳熱系數(shù)下降、排煙溫度升高、燃料消耗增大；另一方面由于生產(chǎn)工藝所需溫度保持不變,加熱爐管壁溫度會急劇上升,從而引起爐管鼓包、破裂,zui終將爐管燒穿,引起加熱爐著火、爆炸,造成設(shè)備和操作者人身傷害等嚴重事故.近年來,此類事故屢見不鮮.
三、結(jié)焦的影響因素
1.導(dǎo)熱油爐質(zhì)量
經(jīng)對以上結(jié)焦的形成過程進行分析發(fā)現(xiàn),導(dǎo)熱油爐氧化安定性和熱穩(wěn)定性的高低與結(jié)焦速度和數(shù)量密不可分.許多著火和爆炸事故是由于導(dǎo)熱油爐的熱穩(wěn)定性和氧化安定性較差,運行過程中引起嚴重結(jié)焦造成的.
2.加熱系統(tǒng)的設(shè)計及安裝
加熱系統(tǒng)設(shè)計所提供的各種參數(shù)及設(shè)備安裝是否合理,直接影響導(dǎo)熱油爐的結(jié)焦傾向.每臺設(shè)備安裝情況不一樣,也會影響導(dǎo)熱油爐的壽命.設(shè)備安裝必須合理,調(diào)試時需及時整改,才有利于導(dǎo)熱油爐的壽命延長.
3.加熱系統(tǒng)的日常操作及維護
不同操作人員因文化程度和技術(shù)水平等客觀條件不同,即使使用相同的加熱設(shè)備和導(dǎo)熱油爐,其對加熱系統(tǒng)溫度和流速等因素的控制水平也不盡相同.溫度是導(dǎo)熱油爐發(fā)生熱氧化反應(yīng)和熱聚合反應(yīng)的重要參數(shù).隨著溫度的升高,這兩種反應(yīng)的反應(yīng)速度會急劇增加,結(jié)焦傾向也隨之增大.根據(jù)化工原理的有關(guān)理論：隨著雷諾數(shù)的增加,結(jié)焦速率減慢.雷諾數(shù)與導(dǎo)熱油爐的流速成正比.因此,導(dǎo)熱油爐流速越大,結(jié)焦越慢.
四、結(jié)焦的解決辦法
減緩結(jié)焦的形成速度,延長導(dǎo)熱油爐的使用使命,應(yīng)從以下方面采取措施：
1.選擇適宜牌號的導(dǎo)熱油爐,監(jiān)測其理化指標變化趨勢
導(dǎo)熱油根據(jù)zui高使用溫度劃分牌號,其中礦物型導(dǎo)熱油主要有L-QB280、L-QB300和L-QC320三個牌號,其zui高使用溫度分別為280℃、300℃和320℃.應(yīng)根據(jù)加熱系統(tǒng)的zui高加熱溫度選擇適宜牌號、質(zhì)量符合SH/T 0677-1999“熱傳導(dǎo)液”標準的導(dǎo)熱油.應(yīng)選用由優(yōu)良熱穩(wěn)定性的精制基礎(chǔ)油和高溫抗氧劑和抗垢添加劑調(diào)配的導(dǎo)熱油爐.其中高溫抗氧劑可有效延緩導(dǎo)熱油爐運行過程中的氧化變稠；高溫抗垢劑可將爐管和管路中的結(jié)焦溶解,使其分散在導(dǎo)熱油爐中,zui后通過系統(tǒng)的旁路過濾器將其過濾,保持爐管和管路的清潔.導(dǎo)熱油每使用三個月或半年后,應(yīng)對其粘度、閃點、酸值和殘?zhí)克捻椫笜诉M行跟蹤分析,當(dāng)其中有兩項指標超過規(guī)定限值（殘?zhí)坎淮笥?.5%、酸值不大于0.5mgKOH/g、閃點變化率不大于20%、粘度變化率不大于15%）時,應(yīng)考慮添加部分新油或全部換油.
2.加熱系統(tǒng)合理的設(shè)計及安裝
導(dǎo)熱油爐加熱系統(tǒng)的設(shè)計及安裝應(yīng)嚴格執(zhí)行國家有關(guān)部門制定的導(dǎo)熱油爐設(shè)計規(guī)程,以保證加熱系統(tǒng)的安全運行.
3.規(guī)范加熱系統(tǒng)的日常操作
導(dǎo)熱油爐加熱系統(tǒng)的日常操作應(yīng)嚴格執(zhí)行國家有關(guān)部門制定的有機熱載體爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程,隨時監(jiān)測加熱系統(tǒng)中導(dǎo)熱油爐的溫度和流速等參數(shù)的變化趨勢.在實際使用中,加熱爐出口處的平均溫度應(yīng)較導(dǎo)熱油爐的zui高使用溫度至少低20℃.開式系統(tǒng)的膨脹槽中導(dǎo)熱油爐的溫度應(yīng)低于60℃,zui高溫度不要超過180℃.導(dǎo)熱油爐在熱油爐中流速不應(yīng)低于2.5米/秒,以增加導(dǎo)熱油爐湍動程度,減少傳熱邊界層中滯流底層厚度和對流傳熱熱阻,提高對流傳熱系數(shù),達到強化流體傳熱的目的.
4.加熱系統(tǒng)的清洗
熱氧化和熱聚合產(chǎn)物形成聚合的高碳粘稠物,附著于管壁,這類物質(zhì)可通過化學(xué)清洗去除.高碳粘稠物進一步形成不*石墨化沉積物,化學(xué)清洗只對尚未碳化的部分有效.*形成石墨化焦炭.對這類物質(zhì)化學(xué)清洗已不解決問題,國外多采用機械清洗.
在使用中應(yīng)經(jīng)常檢查,在形成的高碳粘稠物尚未碳化時,用戶可購買化學(xué)清洗劑進行清洗.
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