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導(dǎo)熱油加熱結(jié)焦過程
2019.09.07
導(dǎo)熱油
在系統(tǒng)中加熱運行如同蒸汽鍋爐水側(cè)結(jié)水垢一樣結(jié)焦,這篇文章
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帶大家了解其形成過程,一般分以下4個階段:
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,順著這個反應(yīng)過程,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。分離出來的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)是粘糊狀的,它會起繼續(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進行,化學(xué)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(jié)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(xué)吸附卻只是單分子吸附,它在吸附過程中生成化合物。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,碳與鋼可能會發(fā)生吸附生成化物,此時就要影響爐管質(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硬化、結(jié)焦。結(jié)焦相對來說比較硬,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長橢圓形,破碎時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程。在吸附過程中,瀝青質(zhì)被導(dǎo)熱油系統(tǒng)的管壁金屬表面吸附上去,同時也有瀝青質(zhì)在導(dǎo)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(xué)理論認(rèn)為,雷諾數(shù)R≤2230時,流體在管內(nèi)呈層流狀態(tài);當(dāng)雷諾數(shù)R1>4000時,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。實踐證明,當(dāng)管內(nèi)導(dǎo)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(dǎo)熱油在管內(nèi)結(jié)焦較少,達到強化傳熱。
更多導(dǎo)熱油制作,結(jié)焦等在
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