高溫導熱油知識
導熱油加熱結焦過程
2019.09.07
導熱油在系統(tǒng)中加熱運行如同蒸汽鍋爐水側結水垢一樣結焦,這篇文章濮陽市永龍化工有限公司帶大家了解其形成過程，一般分以下4個階段:
①誘導階段
烷烴類導熱油在導熱油爐爐管金屬表面受熱作用下，可能發(fā)生二大類化學反應:一類是裂解反應，另一類是縮合反應。
裂解反應，使烷烴類大分子分解為小分子，導熱油理化指標表現(xiàn)為粘度變小，閃點變低;
縮合反應，使烴類大分子縮合成芳烴等更大分子，導熱油理化指標表現(xiàn)為粘度增大，閃點增高。
由于導熱油爐有膨脹槽，膨脹槽又與空氣接觸, 使一部分低閃點的油品揮發(fā)掉;誘導階段中，導熱油的主要化學反應縮合反應，理化指標中粘度、酸值、殘?zhí)恐稻龃蟆Ｔ谶@些化學反應中,其主要反應產物路線是:
烷烴——烯烴——芳香烴——稠環(huán)芳烴——膠質——瀝青質
由此可見，順著這個反應過程，分子量是逐步增大的。如膠質分子量在600~1 000間，瀝青質分子量在700—40000間。這些大分子物質在導熱油中是不溶的，并從導熱油中分離出來。分離出來的膠質和瀝青質是粘糊狀的，它會起繼續(xù)誘導作用。
②吸附階段
導熱油縮合生成瀝青質，然后瀝青質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吸附。物理吸附多在較低溫度時進行，化學吸附都在較高溫度時進行物理吸附是范德華引力作用的結果，沒有偶電子的形成。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。可是化學吸附卻只是單分子吸附，它在吸附過程中生成化合物。導熱油中瀝青質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。當溫度增加后，碳與鋼可能會發(fā)生吸附生成化物，此時就要影響爐管質量，使爐管發(fā)脆。
③硬化階段
瀝青質附著在管壁上在高溫下會硬化、結焦。結焦相對來說比較硬,傳熱系數(shù)又很小，是非傳熱物質。它在金屬表面增加--層結焦層后，起到隔熱作用。結焦的主要化學反應是脫氫反應，隨著脫氫程度不同，生成結焦的形狀也不同，主要分以下3種:
(1)海棉狀焦，也稱無定形焦，C/H比小;焦塊疏松，硬度低，結焦中含油量大，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;焦塊內部結構呈蜂窩狀，硬度中等，結焦中含油量少，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;焦塊內的孔隙是均勻定向且呈細長橢圓形，破碎時焦塊裂成針狀的焦片或玻璃狀，硬度高，結焦中含油量極少，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程。在吸附過程中，瀝青質被導熱油系統(tǒng)的管壁金屬表面吸附上去，同時也有瀝青質在導熱油爐的爐管金屬表面脫落下來，這是方向相反的兩個過程。
在這兩個過程進行到速度相等時，就建立起吸附平衡，吸附量達到大值。流體力學理論認為，雷諾數(shù)R≤2230時，流體在管內呈層流狀態(tài);當雷諾數(shù)R1>4000時，流體在管內呈湍流狀態(tài)。湍流狀態(tài)下，焦在管壁表面的吸附速度較慢，脫落較多。實踐證明，當管內導熱油的流速達到1.5~3.0m/ s時，就可以得到較薄的邊界層，導熱油在管內結焦較少，達到強化傳熱。
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