高温导热油知识
导热油加热结焦过程
2019.09.07
导热油在系统中加热运行如同蒸汽锅炉水侧结水垢一样结焦,这篇文章濮阳市永龙化工有限公司带大家了解其形成过程，一般分以下4个阶段:
①诱导阶段
烷烃类导热油在导热油炉炉管金属表面受热作用下，可能发生二大类化学反应:一类是裂解反应，另一类是缩合反应。
裂解反应，使烷烃类大分子分解为小分子，导热油理化指标表现为粘度变小，闪点变低;
缩合反应，使烃类大分子缩合成芳烃等更大分子，导热油理化指标表现为粘度增大，闪点增高。
由于导热油炉有膨胀槽，膨胀槽又与空气接触, 使一部分低闪点的油品挥发掉;诱导阶段中，导热油的主要化学反应缩合反应，理化指标中粘度、酸值、残炭值均增大。在这些化学反应中,其主要反应产物路线是:
烷烃——烯烃——芳香烃——稠环芳烃——胶质——沥青质
由此可见，顺着这个反应过程，分子量是逐步增大的。如胶质分子量在600~1 000间，沥青质分子量在700—40000间。这些大分子物质在导热油中是不溶的，并从导热油中分离出来。分离出来的胶质和沥青质是粘糊状的，它会起继续诱导作用。
②吸附阶段
导热油缩合生成沥青质，然后沥青质向炉管金属表面迁移或被金属表面吸附。吸附可分为物理吸附与化学吸附。物理吸附多在较低温度时进行，化学吸附都在较高温度时进行物理吸附是范德华引力作用的结果，没有偶电子的形成。它可以是单分子吸附也可以是多分子吸附。但并不一定在第一层吸满以后才吸附第二层，也不一定在第二层吸满以后再吸附第三层，是不规则吸附。可是化学吸附却只是单分子吸附，它在吸附过程中生成化合物。导热油中沥青质在炉管金属表面主要是物理吸附，而且吸附厚度是不均匀的，很软，粘糊状沥青质。当温度增加后，碳与钢可能会发生吸附生成化物，此时就要影响炉管质量，使炉管发脆。
③硬化阶段
沥青质附着在管壁上在高温下会硬化、结焦。结焦相对来说比较硬,传热系数又很小，是非传热物质。它在金属表面增加--层结焦层后，起到隔热作用。结焦的主要化学反应是脱氢反应，随着脱氢程度不同，生成结焦的形状也不同，主要分以下3种:
(1)海棉状焦，也称无定形焦，C/H比小;焦块疏松，硬度低，结焦中含油量大，在火中易燃烧，在管路中易清除;
(2)蜂窝状焦，也称同性焦，C/ H比中等;焦块内部结构呈蜂窝状，硬度中等，结焦中含油量少，在火中不易燃烧，在管道中清除困难;
(3)针状焦，也称异性焦，C /H比高;焦块内的孔隙是均匀定向且呈细长椭圆形，破碎时焦块裂成针状的焦片或玻璃状，硬度高，结焦中含油量极少，在火中不燃烧，在管路中清焦很困难。
④脱落阶段
脱落是吸附的可逆过程。在吸附过程中，沥青质被导热油系统的管壁金属表面吸附上去，同时也有沥青质在导热油炉的炉管金属表面脱落下来，这是方向相反的两个过程。
在这两个过程进行到速度相等时，就建立起吸附平衡，吸附量达到大值。流体力学理论认为，雷诺数R≤2230时，流体在管内呈层流状态;当雷诺数R1>4000时，流体在管内呈湍流状态。湍流状态下，焦在管壁表面的吸附速度较慢，脱落较多。实践证明，当管内导热油的流速达到1.5~3.0m/ s时，就可以得到较薄的边界层，导热油在管内结焦较少，达到强化传热。
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