熱聚合反應(yīng)因導(dǎo)熱油在加熱系統(tǒng)運行過程受熱而發(fā)生,該反應(yīng)會生成稠環(huán)芳烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等大分子高沸物,其逐漸沉積于加熱器和管路表面,形成結(jié)焦。
熱氧化反應(yīng)主要因開式加熱系統(tǒng)膨脹槽內(nèi)的導(dǎo)熱油接觸空氣或參與循環(huán)而發(fā)生,該反應(yīng)會生成低分子或高分子的醇、醛、酮、酸等酸性組分,并進一步生成膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等粘稠物質(zhì),然后形成結(jié)焦;熱氧化是非正常情況引起的,一旦發(fā)生,會加速熱裂解和熱聚合反應(yīng),使粘度迅速增大,傳熱效率降低,造成過熱和爐管結(jié)焦。產(chǎn)生的酸性物質(zhì)還會造成設(shè)備腐蝕和泄漏。
與水的物理特性不同,雖然在工作條件下導(dǎo)熱油并不會出現(xiàn)高溫與高壓共存的情況,但其可燃性的特性決定了導(dǎo)熱油泄漏的鍋爐及系統(tǒng)容易引發(fā)火災(zāi)和危險事故的事實。排除其他因素的影響,導(dǎo)熱油在使用過程中超溫裂解及氧化變質(zhì)和可燃燒的特性是造成鍋爐材料和結(jié)構(gòu)強度失效以及導(dǎo)熱油泄漏的主要原因。對于導(dǎo)熱油鍋爐及系統(tǒng)而言,需要研究的主要安全問題是鍋爐的鋼材選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造質(zhì)量、安裝規(guī)范。
導(dǎo)熱油鍋爐產(chǎn)生積碳和結(jié)焦的原因:
(1)導(dǎo)熱油鍋爐積碳:導(dǎo)熱油在加熱過程中易被氧化,高溫下油品的酸值增大,運動粘度逐漸增加,滯留時間加長,因此會發(fā)生裂解和熱縮聚反應(yīng)。裂解后產(chǎn)生小分子,在同樣溫度下?lián)]發(fā),熱縮聚反應(yīng)產(chǎn)生高分子產(chǎn)物,從而使油品粘度增大,使管道設(shè)備內(nèi)部生成積碳。
(2)導(dǎo)熱油鍋爐結(jié)焦:導(dǎo)熱油鍋爐導(dǎo)熱油傳遞熱能的同時產(chǎn)生膠質(zhì),膠質(zhì)附著在內(nèi)壁,容易形成結(jié)焦,另外若有空氣進入,容易產(chǎn)生降解和聚合反應(yīng),形成的高沸物在導(dǎo)熱油中的溶解度達(dá)到飽和狀態(tài),從而形成結(jié)焦,操作溫度超過導(dǎo)熱油本身的設(shè)計溫度,腐濁物和雜質(zhì)的污染都會使管內(nèi)壁形成結(jié)焦。
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