高溫導(dǎo)熱油知識(shí)
導(dǎo)熱油加熱結(jié)焦過(guò)程
2019.09.07
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,這篇文章濮陽(yáng)市永龍化工有限公司帶大家了解其形成過(guò)程，一般分以下4個(gè)階段:
①誘導(dǎo)階段
烷烴類導(dǎo)熱油在導(dǎo)熱油爐爐管金屬表面受熱作用下，可能發(fā)生二大類化學(xué)反應(yīng):一類是裂解反應(yīng)，另一類是縮合反應(yīng)。
裂解反應(yīng)，使烷烴類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)縮合反應(yīng)，理化指標(biāo)中粘度、酸值、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——芳香烴——稠環(huán)芳烴——膠質(zhì)——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—40000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。
②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。但并不一定在第一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)生吸附生成化物，此時(shí)就要影響爐管質(zhì)量，使?fàn)t管發(fā)脆。
③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--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:
(1)海棉狀焦，也稱無(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;
(2)蜂窩狀焦，也稱同性焦，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;
(3)針狀焦，也稱異性焦，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，硬度高，結(jié)焦中含油量極少，在火中不燃燒，在管路中清焦很困難。
④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)到大值。流體力學(xué)理論認(rèn)為，雷諾數(shù)R≤2230時(shí)，流體在管內(nèi)呈層流狀態(tài);當(dāng)雷諾數(shù)R1>4000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1.5~3.0m/ 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。
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