熱傳導液(又稱有機熱載體,俗稱導熱油)是一種熱量傳遞介質,由于其具有加熱均勻、調溫控溫準確、能在低蒸汽壓下產生高溫、傳熱效果好、節能、輸送和操作方便等特點,近年來被廣泛應用于各種場合。對于在開式系統中使用的熱傳導液來說,初餾點是一項重要的技術指標。在實際應用中發現,初餾點很低的熱傳導液產品在開式系統中使用,易出現操作不平穩,揮發損耗相當大,其年補充量可達 50% 以上。這不僅使用戶承擔了不必要的經濟損失,而且輕組分揮發將造成在用產品黏度增高,傳熱效率下降,進而導致出現加熱設備超溫和爐管結焦等一系列問題,降低了傳熱系統的整體安全性和熱傳導液的經濟性。
餾程的變化表明熱傳導液分子質量的變化。在大量試驗和實踐的基礎上,規定在開式設備中使用的熱傳導液的初餾點不低于其最高使用溫度。目前熱傳導液產品標準及在用熱傳導液監控標準都對其餾程做出了要求:
①GB 23971 - 2009 《有機熱載體》要 求 使 用SH /T 0558 - 93 (2004) 《石油餾分沸程分布測定法(氣相色譜法)》測定熱傳導液初餾點,用 GB /T 6536- 2010《石油產品常壓蒸餾特性測定法》測定熱傳導液 2% 餾出溫度,2 項指標的要求都為“報告”。
②GB 24747 - 2009《有機熱載體安全技術條件》對于未使用的有機熱載體餾程未作要求;但對于在用有機熱載體,允許其在最高工作溫度低于未使用有機熱載體初餾點的溫度下使用,并提出了 5%餾出物溫度的要求:安全警告質量指標為不大于在用有機熱載體的最高工作溫度(或未使用有機熱載體的 2% 餾出物溫度),停止使用質量指標為不大于在用有機熱載體系統的回流溫度。
試驗使用上海昌吉地質儀器有限公司廠家生產的符合 GB /T 6536、ASTMD86方法要求的自動常壓蒸餾儀(產品如圖一)。該儀器安裝了測定軟件驅動自動蒸餾儀組成的工作站、溫度傳感器、刻度量筒和燒瓶。
試驗中所用的加熱器可以是氣體加熱器,也可以是電加熱器。對于氣體加熱器來說,采用一個靈敏的調節閥和氣體壓力控制器來控制加熱,通過氣體燃燒提供足夠的熱量,使被測試樣按規定的速度進行蒸餾。電加熱器通常采用可調節的加熱電阻絲,用于代替氣體加熱器,使被測試樣按規定的速度進行蒸餾。氣體加熱器通過調節噴燈的位置來得到合適的加熱溫度和速率,在使用時要注意安全。從安全和方便的角度考慮,現在多數自動常壓蒸餾儀采用電加熱器。本試驗采用電加熱器,在考慮加熱器達到試驗要求的加熱溫度的同時,還考慮了加熱器所提供的熱量是否充分地被利用。
電加熱器中加熱絲距離蒸餾燒瓶底部高度對試驗結果有很大的影響:
(1)導熱油的初餾點應大于其最高使用溫度,表 2 中試樣的初餾點和 1% 餾出體積溫度均低于 L- QB 300 導熱油的最高使用溫度 300 ℃,因此電加熱器中加熱絲距離蒸餾燒瓶底部 2 cm 不合適。
(2)當加熱絲與蒸餾燒瓶底部距離 2 cm 時,即使試驗中采用 900 ℃ 的加熱溫度,由于加熱絲的位置低,熱量不能很好地傳遞給蒸餾燒瓶,導致試樣蒸餾速率過低,到達初餾點的時間過長,同時接收量筒內也沒有霧氣現象;當加熱溫度低至 850 ℃ 時,到達初餾點的時間已超過 GB /T 6536 - 2010 標準要求的300 ~ 900 s 的范圍。
(3)當加熱絲與蒸餾燒瓶底部距離 0 cm 時,試驗結果較理想。
問題總結
采用 GB /T 6536 標準測定熱傳導液餾程的結果受加熱溫度、電加熱器中加熱絲距離蒸餾燒瓶底部的距離、冷凝溫度等因素的影響。建議電加熱器中加熱絲距離蒸餾燒瓶底部高度選擇0cm,同時加熱溫度的選擇應適當,以保證測定結果準確可靠。