导热油

【背景及概况】^[1][2]

导热油作为一种传热介质已被广泛应用于石油化工、造纸纺织、航空航天等各个行业。它具有传热效率高、易于调节控制温度、对设备无腐蚀、投资低等优点。

导热油的发展在国外已有60多年的历史，最初的导热油产于20世纪30年代初，是由美国 Dow化学公司研制的 Dowtherm。50年代，美国采用深度精制工艺生产出矿油型导热油；60年代以来，日、德分别推出了性能优良的乙基联苯系和苄基甲苯系导热油，而后各国相继推出同类产品；60年代末我国开始合成型导热油的研制和生产，但当时工业化水平仍较低，并未受到合理开发， 发展缓慢；70年代国外的一些生产厂家为改善产品的高温性，加入各种类型的添加剂。在我国，随着一些工业装置设备被引进，导热油技术也被带入，与此同时，国内石化行业少数研究生产单位也开始了导热油的研究和试生产；80年代，我国石化、化纤和化学工业飞速发展，新工艺对高温加热的需求也越来越大，于是国内一些企业由开始的生产合成型导热油转而生产矿油型导热油；90年代，国内更多人认识到导热油优点，加之工业应用技术也日渐成熟，使得导热油的应用领域有了较大的扩展。导热油一般在200～400℃之间使用，长期在高温环境运行，油品不可避免地要老化变质，变质后的导热油酸值增大，残炭增多；导热油裂化后形成焦质附着在加热炉管壁上，降低传热效率，带来安全隐患。因此研究导热油性能特点及变质原因，对传热系统安全运行，降低生产成本具有一定意义。

【分类】^[2]

按照国际ISO的分类标准，导热油（又称有机热载体、热传导液、热媒、热介质等）属L类Q组，导热油加热装置分为开式和闭式，根据组成划分为矿物型和合成型。矿物型导热油使用温度不高于 320 ℃，具体的分类规范见表：

【性能】^[2]

1. 使用性能：导热油使用性能包括热稳定性、流动性和传热性（运动粘度、密度、导热系数、比热容和表面传热系数）。

1）导热油使用性能包括热稳定性和传热性（运动粘度、密度、导热系数、比热容和表面传热系数）。热稳定性是导热油区别于其他油品的重要使用性能，反应热载体发生劣化倾向。热稳定性评定标准为SH/T 0680-1999。在一定温度和时间条件下，考察导热油外观合格，变质率（气相分解产物、低沸物、高沸物和不能蒸发产物之和）≤10％，相应的试验温度定义为该产品的最高使用温度。L-QB 和 L-QC 的热稳定性指标为在其最高使用温度下加热 720 h，总变质率≤10％；L-QD 的热稳定性指标为，在其最高使用温度下加热 1000 h，总变质率10％3。导热系数表示物质的导热能力，导热系数和物质的组成、密度、压力和温度等有关。

2）导热油表征流动性指标有倾点、运动粘度。运动粘度反映液体的运动阻力，决定了在一定温度下液体的流动性和泵送性。导热油对运动粘度的要求，是在满足热稳定性、初馏点、闪点等重要指标的同时，具有较低的粘度，很好的高温和低温流动性。倾点和低温粘度决定了导热油的低温流动性。

2. 安全性和蒸发性：导热油安全性和蒸发性指标有初馏点、闪点和自燃点、水分。

1）对于在开式系统中使用的导热油来说，初馏点是一项重要指标。初馏点低的产品在开式系统中使用，挥发损耗相当大，使用户承担了不必要的经济损失，而且降低了传热系统的整体安全性和导热油的经济性。规定在开式设备中使用的热传导液的初馏点不低于其最高使用温度。

2）闪点和自燃点是反映导热油安全性能重要指标。闪点过低，对油品安全运行带来隐患。因此需要对闪点进行控制。

3. 毒性：氯含量与产品毒性相关。在国外，曾使用热稳定性非常好的氯代烃类化合物作为热载体或变压器油，但这些氯化物有很强的致畸性，对环境和人体健康带来危害。在过去标准中未制订相关标准，但在新标准中明确规定氯含量≤0.01%。

4. 基础油和添加剂的规范性：导热油基础油和添加剂的规范指标有外观、馏程、残炭、灰分、硫含量、铜片腐蚀、中和值等。馏程是反映产品的沸点范围的指标，蒸馏切割越窄，重组分越少，热稳定性也越好。中和值、硫含量和铜片腐蚀反映产品的精制深度，与设备腐蚀情况相关。残炭和灰分同样是反映原料精制深度的指标。残炭和灰分较高的产品，稠环芳烃等重质成分含量较高，产品颜色较深，热稳定性较差。

【组成】^[2]

基础油的理想组分是以环烷烃、异构烷烃、精制后中质芳香烃组分。基础油要具有良好的热稳定性和适宜的馏程范围，对导热油起决定性作用。导热油长期在高温环境运行，为改善和提高导热油的热稳定性和抗氧化安定性等性能，需在基础油中加入添加剂，主要有高温抗氧剂、复合阻焦剂、降凝剂、降粘剂等。

【选购标准】^[2]

1. 在实际选购中，应选择比加热器出口处的主流体平均温度至少高 20 ℃的油品。

2. 严格按照质量指标的规定，考察产品的蒸发性和安全性-闪点符合标准指标要求，初馏点不低于其最高使用温度，馏程比较窄，自燃点比较高。

3. 考察产品的低温流动性，根据用户所处地区和设备的环境温度情况，选择适宜的低温性能。QB 和 QC 倾点≤ 9 ℃，低温运动粘度（0 ℃或更低温度）相对比较低。

4. 考察产品的传热性能应具有较低的粘度、较大的密度、较高比热容和导热系数。

5. 选用正规企业生产的产品。有条件可实地考察其生产设备和检测手段的完善情况。

6. 在满足技术要求的条件下，考虑价格因素。

【应用】^[2][3]

由于导热油热稳定性好；无毒、无臭、无污染，对设备无腐蚀；热传导性能好；在最高允许使用温度范围内蒸汽压力较低，降低了整个系统受压等级，从而降低了设备成本；凝点低，用于寒冷地区不易堵塞管线；节能效果好，经济效益高，因此应用领域十分广泛。

1. 导热油在沥青加热系统中的应用

沥青加热的传统方式是贮油池内的沥青用蒸气预热，预热后的沥青流入沥青加热锅内，再经燃煤燃烧升温至所需温度。对原有的加热工艺进行技术改造，采用烟煤为燃料，导热油为热载体。改造后彻底消除了沥青在加热过程中容易发生的过热现象，不仅保证了沥青的质量，延长了沥青路面的使用年限，并且节约了大量资金，燃煤的消耗也降低了50%左右。由于供热、用热系统全部在密闭的管道和罐体中封闭式循环，从而减少了污染，保护了环境，经济效益和社会效益显著。

2. 导热油技术在绝缘材料生产中的应用

在绝缘漆高温反应釜中使用导热油加热后，热效率达到75%以上，每吨漆消耗柴油量明显降低，由原来的180 kg降低至80 kg，每吨漆的燃料费比原来降低了55%，节能效果和经济效益显著。

3. 导热油在轻烃回收装置上的应用

采用导热油作为热载体替代原饱和蒸汽为生产装置供热，并对老装置供热管网进行改造，实行全厂两套装置集中供热。改造后提高了装置供热效率及供热质量，热油炉系统热效率可达85%以上，可节约15%左右的锅炉燃气，并且在满足生产的前提下，明显降低了装置能耗，减少了物料损失。

4. 导热油在石油树脂生产装置中的应用

在石油树脂生产工艺过程中，物料需要不间断地换热，除聚合反应过程外均为加热过程，尤其是蒸馏浓缩成树脂的过程是一个激烈的加热工艺过程。改造后导热油供热系统节能效果显著，经济效益明显。

5. 导热油在精苯生产中的应用

精苯生产由蒸汽加热改为导热油加热后，解决了因蒸汽压力波动大、温度低等影响精苯生产的难题，三苯收率由87.55%提高到88.47%，吨苯耗蒸汽由2.35t降为0.68 t，职工劳动强度降低，经济效益显著。

6. 导热油换热技术在焦油蒸馏中的应用

焦油蒸馏装置使用导热油换热技术回收沥青和蒽油的余热，并用于原料焦油和无水焦油的加热，达到了节能降耗的目的。采用导热油回收沥青和蒽油的余热加热原料焦油和无水焦油的技术后，降低煤气耗量及冷却水耗量，增加收益。

7. 导热油在油脂工业中的应用[14]

近年来以高温导热油作传热介质，以平板烘干机取代了蒸炒锅，达到了既节约能源又提高产量的效果。油脂工业上应用导热油，解决了高水分油料入榨问题，扩大了投料量，节约了能源，取得了较好的经济效益。

8. 导热油在SAV装置二甲基甲酰胺精制系统中的应用

将现有加热介质1.0MPa蒸汽改为装置内已有的0.35 MPa、285℃导热油，并调整了流程。精制系统改造后，不仅精制出合格DMF产品，由于设计时利用了装置内导热油的余热，还节约了1.0 MPa蒸汽用量，经济效益显著。

9. 导热油在橡胶工业节能技术改造中的应用

在橡胶工业生产中，热能所占成本比例高达18%左右，通过对橡胶制品车间使用导热油供热节能改造，使加热设备技术性能大大提高，生产效率可提高20%，与改造前蒸汽加热比较，可节约能源60%左右。

10. 导热油加热技术在蒸氨系统中的应用

蒸氨工序采用导热油加热技术，该工艺不仅能自产蒸汽，而且不会增加外排废水量。改造后，节省污水处理费，增加收益

【延缓劣化措施】

1. 改善导热油的高温劣化倾向

保持热媒系统工艺参数稳定，要控制好导热油运行温度及流速。在满足工艺要求的条件下，应尽可能降低导热油的运行温度，这样可有效地提高导热油的使用寿命。在 320 ℃时，多数矿物油都会发生热分解。导热油的使用关键是避免局部过热。导热油流动会形成一个边界层，边界层的厚度直接影响边界层的介质温度。边界层越厚，边界层温度比导热油主体温度高得越多，将使边界层超温，导致导热油降解，形成结焦块聚集于管壁，进一步影响传热，结焦严重时可引发穿管爆炸。

2. 导热油的氧化

为避免导热油与空气接触发生氧化，膨胀罐应采取惰性气体密封。保持热媒系统工艺稳定对导热油的氧化也同等重要。流量、压力、温度的变化会引起导热油膨胀罐液面的波动，造成膨胀罐氮封不严。

3. 防止导热油的异物混入

避免导热油被污染非常重要，应着手做好以下几项工作：保证导热油储油罐的清洁，防止异物介入；新建导热油系统投入热运前要清洗干净，重点是排除系统内水分；系统中途换油，必须对系统进行清洁，保证加热系统内无残余废油、杂质；安装导热油过滤器，其作用是可滤去导热油中的杂质、胶质、焦炭粒，保护热媒泵、确保导热油的清洁。

4. 利用测控仪表，对导热油实施有效监控

导热油系统属于锅炉压力容器，设计应严格按技术监察规程设计了燃烧自动控制和自动保护装置以及运行监测仪表。在运行中，对系统进出口压差及进出口油温进行监测。在工艺负荷没有变化时，压差的变化，预示炉管内流量变化和炉管中结垢状况。如果压差变化>30%，应及时进行系统检查：检测系统导热油质量状况；检查系统过滤网；检查系统泵的运行状况；对系统进行检测，确定系统内的结焦状况。

5. 规范热媒系统的日常操作，提高操作人员的技能水导热油加热系统的日

常操作应严格执行国家有关部门制定的有机热载体炉安全技术监察规程，随时监测加热系统中导热油的温度和流速等参数的变化趋势。建立完整的技术档案，对导热油加热炉的各种运行参数进行追踪分析，定期（半年一次）监测分析油品指标变化情况（残炭≤1.5%，酸值≤0.5 mg KOH/g，闪点变化≤20%，粘度变化≤15%），若达到报废指标一定要更换新油。对负责热媒系统的技术人员和操作人员都应接受热媒炉使用的取证培训，具备处理系统故障的能力。加强人员培训，熟练掌握操作技能是保障热媒系统安全运行的首要环节。

【参考文献】

[1] 郭玉, 金洪光, 牛远方, 等. 国内外导热油的研究进展[J]. 河北化工, 2008, 31(6): 17-19.

[2] 唐琼英, 柯友胜. 导热油特性及使用中若干问题的分析[J]. 工業加熱, 2007, 36(4): 61-64.

[3] 冯蕾. 导热油技术及其应用实例[J]. 润滑油, 2005, 20(6): 58-62.