学文网摘要：天然气处理厂导热油使用过程中，导热油品质变化的类型一般分为热裂解、氧化和污染三种。文章分析了引起油质变化的原因，并就如何避免油质变化提出了相应的应对措施。结果表明，应从导热油的选用、避免导热油的过热结焦、氧化变质、污染和定期化验导热油指标等角度综合考虑，并采取措施，延长导热油的使用寿命。
关键词：导热油；热裂解； 氧化；污染
中***分类号：TE626.39文献标识码：A
Research on Extending the Lifespan of Heat Transfer Fluid in
Natural Gas Processing Plant
GAO Chao， LIU Sheng-guo， XU Hong-yuan
（Shanghai Natural Gas Processing Plant， Shanghai 200030， China）
Abstract：Generally，pyrolysis， oxidation and contamination are the quality change causes of heat transfer fluid （HTF） in natural gas processing plant. This paper proposed corresponding countermeasures based on the causes. The result showed that the selection of HTF， periodic testing HTF indicators， and how to prevent HTF from overheating， coking， oxidizing and contaminating should be considered before taking actions to extend HTF's lifespan.
Key words：HTF； pyrolysis； oxidation； pollution
0引言
导热油是一种用作传热介质的油状液体，具有传热均匀、热效率高、沸程高，可以在很低的饱和压力下被加热到较高的工作温度，以及较高的热稳定性等优点[1]。但任何一种导热油都是有机物，其在使用和保存过程中都会因发生热分解、缩聚、氧化等反应而降低性能甚至丧失使用价值，因此，应根据具体情况选择合适的导热油，并在使用过程中加强管理和维护。
上海天然气处理厂所用导热油18年来各项指标稳定正常，故本文以上海天然气处理厂为例，分析总结了影响导热油品质变化的因素，探讨了延长导热油使用寿命的一些方法。
1影响导热油品质变化的因素
1.1热裂解
导热油在使用过程中由于加热系统的局部过热，易发生热裂解反应，生成易挥发物质与较低闪点的低聚物。易挥发物质可造成循环泵气蚀，甚至在排气系统不流通的情况下，造成整个导热油系统压力升高，超压爆炸或阻碍导热油的流通，影响正常生产；低聚物间还会发生聚合反应生成高温下不易熔化、不溶于导热油的高聚物，不仅阻碍油品的流动，降低换热器的热传导效率，如在炉管内形成结焦，还会造成炉管局部过热变形，甚至有炸裂的可能。
1.2氧化
1.2.1导热油氧化变质的原因
由于设计、操作等方面的原因，膨胀槽等设备中的导热油可能会暴露在空气中与空气中的氧气发生氧化反应。在常温或较低油温时，氧化反应的速度较慢，对导热油品质的影响可以忽略；但当温度较高时（大于60 ℃），氧化反应的速度将明显加快，导热油会发生氧化变质，进而缩短其寿命。导热油温度越高，氧化变质的速度越快。上海天然气处理厂的热导油系统膨胀槽内的导热油温高达220 ℃， 如不采取相关措施，导热油将极易氧化变质。
1.2.2氧化变质的危害
导热油氧化变质后，一方面会生成有机酸，造成管路的酸性腐蚀，增加系统运行泄漏的风险，同时有机酸受热极易发生化学变化，进而生成固体不溶物，堵塞管路，导致局部过热[3]；另一方面，氧化的产物会导致导热油运动黏度增大，影响传热，进而加剧导热油的过热裂解。总之，氧化变质最终会缩短导热油的寿命，甚至引发安全事故。
1.3污染
1.3.1导热油遭污染的原因
导热油的污染主要来自以下几个方面：
（1）导热油本身洁净度不高。
（2）加热系统不清洁如存在铁锈、焊渣、沙石、灰土等。
（3）导热油系统经长时间运行正常老化产生的胶质、沥青质、微量有机酸、水分等。
（4）天然催化剂存在于热油系统，如铁的氧化物、有色金属，电解铜、铝、锡、铅等。
（5）包装运输和储存过程中的污染如用装过旧油的桶装新油，使雨水和杂质漏入，和其他油品掺混等。
（6）导热油系统泄漏，混入其他物质，如水分等。
油2016年第31卷
第5期高超等.天然气处理厂导热油延长使用寿命方法探讨
OIL RESEARCH & APPLICATION油品研究与应用1.3.2导热油遭污染的危害
导热油中的杂质不仅会在工艺设备上形成沉淀、生焦、堵塞管线，更严重的是杂质会在导热油中形成活化中心，产生自由基，增大酸值，加速导热油的劣化速度。由于活化基的存在，导热油中烃类在不高的温度下，甚至在常温下也会氧化。
2延长导热油使用寿命的方法
2.1导热油的选用
导热油本身的质量是决定其使用寿命的关键，所以一定要选择合适的导热油。在已达到适应生产实际需要、安全生产、提高效率的前提下，选用导热油应注重以下几方面 [2]：
（1）导热油应具有较高的导热系数和比热，以保证其热力学性能；
（2）导热油的实际使用温度越低，与允许使用温度的温差越大，使用寿命就越长。在实际使用中，选用的导热油最高许用温度应高于实际使用温度30 ℃ 以上。如上海天然气处理厂原工艺设计所需最高温度为316 ℃，而随着气量的降低，目前，所需最高温度已降为270 ℃ 左右。而选用的THERMINOL66导热油可承受的最高温度达345 ℃，远远满足需求，这也是其使用寿命能相对较长的原因之一。
（3）在允许的最高使用温度下，应选用具有良好的热稳定性和抗氧化稳定性的导热油。
（4）导热油应具有较高的闪点、自燃点、沸点和较低的凝点、酸值、残炭和黏度。
（5））导热油适应性要强，可与其他种类的导热油搀和使用，并能承受少量水、空气等的污染。
基于上述原因，上海天然气处理厂采用THERMINOL66合成导热油，它可以应用于-7～345 ℃的温度范围内并且具有高热稳定性、可靠性、抗结焦性，具有良好的防止固体颗粒和焦垢生成的性能，确保了导热油系统多年运行平稳。
2.2避免导热油的过热结焦
导热油在运行温度超过最高使用温度时，在导油管壁会出现结焦现象，随着结焦层的增厚，壁温进一步增高，促使黏附结焦，导致管壁增厚，传热性能恶化，壁温进一步提高，如不采取措施，随时可能发生爆炸。因此，像火焰冲刷、控制失灵、停泵、连锁误动作等可能引发导热油过热的操作，应极力避免。导热油在加热炉中的最高膜温应小于允许油膜温度，此外，还要保证加热炉炉管中导热油的流速适当，辐射室内导热油流速不低于2 m/s。如果导热油温度超标，应从上述原因中进行排查，及时采取措施。
2.3避免导热油的氧化变质
导热油高温下容易氧化变质，故应采取隔离措施予以避免。上海天然气处理厂对热油系统的膨胀罐内导热油采取了充氮保护的方法，避免导热油与空气接触，确保热油系统的封闭；在操作中，密切关注膨胀槽的压力，及时充氮气进行压力补偿，确保其保持微正压状态。
2.4避免导热油的污染
引起导热油污染的原因包括：工艺设备泄漏、误加其他介质（如油）、补油中含水、泄漏介质返回导热油系统。针对以上因素，应采取相应的防范措施。
2.4.1定期排查泄漏点
为确保热载体系统完好不漏：
（1）应加强现场的检查和排查工作，如发现设备的腐蚀渗漏，应及时采取措施；
（2）应加强对阀的填料及泵的密封维护工作，在首次升温时法兰连接处也应根据不同的温度条件，进行再次紧固操作；
（3）泄漏出来的导热油绝不能再重新使用。
2.4.2防止热载体内混入水及其他杂质
热油中水分高可能引起系统腐蚀、操作压力过高和波动、泵的气蚀和气阻等问题。如果高温的导热油与油中的气囊接触会产生蒸汽，将导致系统压力升高，而使导热油从系统中喷出，系统部件也可能损坏。如果混入其他杂质，可能会引起导热油的污染。所以，在平时检修回收导热油时，如果这些导热油打算继续使用，应使用洁净、干燥的油桶回收，以免混入水分和其他杂质。
去除系统中水及其他低沸物的关键是在导热油系统投运时，应先缓慢升温至110～130 ℃（超过水及其他低沸物的沸点）时，关闭主火嘴，在该温度下维持循环2～3 h，以便将热媒油管线中可能残存的水分（或其他低沸物）通过膨胀槽的手动放空口蒸发出去。如果膨胀槽的手动放空口看到水汽很多，应延长蒸发时间，直到无水汽出来后1 h为止，再为主火嘴供燃气，继续升温至所需温度。上海天然气处理厂在日常的运行中，也让膨胀槽参与热油循环，并采用氮气对膨胀槽进行密封，保障了低沸物及时排出系统外，排除了系统操作压力过高及热油氧化变质等隐患。
2.5定期化验导热油指标
为使导热油性能长期保持优良，应定期进行检测，以掌握系统的运行状况、油品的污染程度、水分含量和热分解情况，以及影响系统性能的其他情况。如上海天然气处理厂委托了导热油生产厂家定期检测和分析导热油的黏度、水分、丙酮不溶物、中和值、低沸物和高沸物含量等理化指标，及时掌握其品质变化情况，如表1和表2所示。当指标超过警示指标时，应及时分析变化原因，并采取相应的措施。
表2使用中的导热油试验结果解释
试验项目可能的原因潜在效应黏度变化污染、热降解、氧化传热速率变化、沉淀、高蒸汽压、泵气蚀总酸值变化严重氧化、被酸或碱污染系统腐蚀、沉淀水分增加
系统泄漏、在新的或清理过的系统中有残余水，放空口或贮存无保护措施腐蚀、系统超压、泵气蚀
丙酮不溶物增加污染、污物、腐蚀、氧化、热应力传热差、泵密封磨损、堵塞狭窄的流动通道低沸点物和高沸点物的增加污染、热应力泵气蚀、传热差、系统超压、沉淀
3结论
综上所述，延长导热油的使用寿命应从导热油的选用、避免过热结焦、延缓氧化变质、避免污染、定期化验导热油指标等角度综合考虑并采取措施，所用导热油18年来各项指标稳定正常，证明以上措施对于延长导热油使用寿命是有效的。
参考文献：
[1] 姚志忠.导热油的应用[J].印染机械，1997（2）：22-24.
[2] 黄春芳.导热油的优选方法[J].油气储运，1997（6）：50-53.
[3] 任凤翔，康爱琴.热媒炉氮封系统的改造[J].油气储运热媒炉氮封系统的改造，1997（6）：48-49.
转载请注明出处学文网 » 天然气处理厂导热油延长使用寿命方法探讨