导热油满足了新的应用要求

作者:Sabine Mühlenkamp P 文章来源:PROCESS德文版 发布时间:2012-04-01


过去只考虑投资成本,而现在则更多的关注导热油的质量,如图所示的导热油加热器,是一个能够长久保持低使用运行费用的导热油设备

导热油很大程度上决定了最佳的流程工艺过程并降低了压力要求。但导热油要做到这些的前提是必须选择正确。

为了使流程工艺能够在正确的温度下进行,化工企业经常会使用压力为1MPa和3.2MPa的蒸汽。而使用蒸汽存在一些缺点和不足,例如必须采用有效的反应器和执行器等,且必须采用较大规格尺寸的型号。“使用导热油来保证介质温度的发展趋势已经非常明显,例如利用合成油在温度范围为-40~300℃之间的几乎无压的保温、控温等。”Heat11的负责人Dietmar Hunold博士解释说道。与目前所使用盐溶液、冷凝水或者蒸汽的反应釜加热器、反应釜保温设备相比较,导热油保温设备是一种单流体介质的设备,因为它可以只利用一种液体介质就能满足不同温度范围内的使用要求。Hunold博士说:“这一设备填补了其他设备的不足,防止了反应釜出现锈蚀,避免了盐水、冷凝水和蒸汽加热之间的转换等。”

企业对导热油设备的要求非常多。“导热油在使用时的热稳定性应尽可能的高,这样可以保证设备的使用寿命尽可能长,使设备可以长时间无故地障运行。”Fragol公司负责导热油的Susanne Lauterbach女士说道。另外,所使用的导热油应该是环保型产品,与流程设备常用的原材料兼容。Lauterbach女士补充说道:“导热油在低温环境中使用时,它的性能非常重要,例如Therminol D12,这种导热油的粘度很低,但其闪点却很高。”而且导热油的性价比也必须合适。在过去的10年里,用户对导热油的要求也发生了很大的变化。今天,Fragol公司提高了自己的成本意识。“过去,我们只注意了投资费用;今天,我们则更多地从总寿命周期成本的角度考虑问题,选择高品质的导热油以便长久地降低使用运行费用。” Lauterbach女士说:“在实践中的收益非常明显,很多的流程设备操作者都改用了高温导热油Therminol 66。”


图1 “合成的有机导热油在提高化工产品生产的过程中起着重要的作用。”
——Rundolf Kron,Lanxess公司

流程设备的制造者首先要求的是良好的导热性能,导热油必须有很高的比热容和很高的导热系数。“这就要求导热油的粘度尽可能低,能够使循环泵经济地工作运行;导热油必须有很高的温度稳定性和很高的闪点。” Hunold博士说。作为补充,他呼吁导热油生产厂家在提供高性价比产品的同时还能够提供好的技术咨询和技术服务,包括对导热油的分析服务。

谁也不希望犯错误,Solutia公司MTS经理Matthias Schopf先生,希望导热油能够在整个流程工艺过程中使用。“尽管在整个流程设备的投资中导热油设备仅是很小的一部分投资,但导热油设备的性能对于高效的流程设备运行却起着决定性的作用。降低导热油的质量以获得价格方面的优势会导致生产过程出现故障,带来更多的维护和维修工作。”根据他的经验,很多都是流程设备设计工作中的一些细节问题,例如排气系统和过滤系统等。因此他建议在流程设备的规划设计时始终向这一领域中的专业企业学习。

Sasol O & S公司全球采购和市场经理Thomas Hildebrand博士也有类似的看法,他认为导热油比传统导热介质有明显的优点:“如果导热油与导热系统能够很好地匹配,那么可以节省很多不必要的支出,例如更换零部件所支付的费用。同时,还可以大大地提高导热系统的能源利用率。”导热系统的工作温度范围对导热油、导热系统的使用寿命的影响很大。对此,Hildebrand博士补充说道:“导热油选择不当会导致系统中出现杂质沉淀,甚至出现结垢,清除它们需要很高的费用。”


图2 “降低导热油的质量以获得价格方面的优势会导致生产过程出现故障,带来更多的维护和维修工作。”
——Mathias Schopf,Solutia公司

除了流程设备的设计以外,流程设备的工作运行方式和控制过程等在正确选择导热油、优化流程工艺过程中有很大的发掘潜力。“尤其是价格低廉的有机合成导热油,它的热传导性能强、温度稳定性好、使用寿命长,在使用时表现良好,这些对提高生产效率起着重要作用。”Lanxess德国公司的技术咨询工程师Rudolf Kron先生根据多年来在热传导技术的实践经验总结说道。

Lauterbach女士说:“低粘度的导热油可以明显地缩短加热-制冷循环的时间。热稳定性好的合成导热油能够保持良好的温度稳定性,也能够提高化工设备的生产能力。”最后,她还列举了余热回收再利用的特殊效能,导热油能够帮助企业降低能源费用,因为它能提高整个生产过程的热效率。这不仅涉及到整个加热系统的热效率,Hunold先生还强调指出:“导热油循环过程中的压力损失很小。只有这样,导热油循环系统的流程泵才能稳定的工作运行,保持尽可能最小的电力需求。”

选择正确的导热油并不是一件容易的事情。Lauterbach女士介绍说:“导热油的品种非常多,仅Fragol公司研发生产的导热油就有40多种,Solutia合成的芳香族导热油产品系列,矿物油基的导热油系列和Zitrec生产线生产出来的Glyole等品牌。”

首先,用户及流程设备的设计者应对导热设备有一个总体要求,以便确定选择导热油的限制条件。“此时,不要只是根据参考文献或者互联网来查询资料和信息,而是应向导热油生产厂家进行咨询。”Hildebrand先生为流程设备的设计者和用户提出建议。专业企业不仅能够在技术方面提供帮助,而且能够协助找出最经济的解决方案。“只有这样才能避免选错导热油,以便获得更高的收益。”

满足新的要求

当前需要解决的问题是导热油的回收再利用。“解决了导热油的回收再利用问题后可以延长导热油的使用寿命。通过几年来的努力,我们的主要产品已经能够为用户提供这种解决方案了。”Hildebrand先生说。

合成导热油还开辟了一些对质量要求很高的新应用领域,例如:气体干燥,近海石油勘探、可再生能源领域等。“例如燃烧生物质发电的现代化发电厂需要利用导热油保持很高的温度稳定性,避免温度峰值对发电的影响。”Kron先生举例说。在现代化的太阳能热电站中,使用的是由联二苯-联苯醚混合物组成的高性能合成导热油。在微量杂质方面,它满足了用户提出的更高要求,这种高性能导热油允许使用温度高达400℃。

一些特殊的流程工艺对导热油提出了一些其他的特殊要求。“在药品生产领域中对药物有效成分的低温制冷要求。其他流程工艺技术,例如聚酯或者聚丙烯纺丝则喜欢导热油保持的温度在沸点温度范围内。”Schopf先生说。因此,在过去的几年里Solutia公司研发生产了适合于这些特殊领域的导热油VLT和VP-3等。

超过普通的使用温度界限

太阳能热电站中使用的导热油应能传导很高的温度。“但是这一很高的温度范围达到了自然界中有机化学的极限,因此只能使用由共聚的联二苯-联苯醚构成的导热油作为这一领域标准的导热油。”Schopf先生说道。

几十年来,有机导热油的最高温度极限始终不变,在导热油没有工作压力的情况下最高温度为350℃,在有压力的环境中使用时可提高到400℃。用户希望导热油的工作温度可以得到进一步的提高,以便进一步提高太阳能热电站发电效率。对Hilderbrand先生来说,这是对他提出的一个非常高的要求,他表示:“我们希望与用户一起努力寻找一种经济的解决方案。”

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