燃?xì)鈱?dǎo)熱油爐在石油樹脂化工生產(chǎn)中的應(yīng)用
發(fā)布日期：2021-1-26
摘要：提出了導(dǎo)熱油系統(tǒng)運(yùn)行的安全防范措施以及系統(tǒng)安全升溫曲線，解決了多套生產(chǎn)裝置共用一套供熱管網(wǎng)的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了各自裝置小循環(huán)溫度的精確控制，成功地在石油樹脂生產(chǎn)裝置內(nèi)利用燃?xì)鈱?dǎo)熱油爐進(jìn)行熱源供應(yīng)，解決了石油樹脂生產(chǎn)過程中由于溫度因素造成的產(chǎn)品質(zhì)量問題。
關(guān)鍵詞：燃?xì)鈱?dǎo)熱油爐；氫化三聯(lián)苯；導(dǎo)熱油；石油樹脂
隨著我國石油化工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，燃?xì)鈱?dǎo)熱油爐供熱系統(tǒng)在我國已得到廣泛應(yīng)用, 而傳統(tǒng)的石油樹脂生產(chǎn)企業(yè)多數(shù)仍采用燃煤蒸氣爐供熱，由于石油樹脂熱聚合以及溶劑脫除溫度在 240 ～ 290℃左右，其工作溫度很難達(dá)到其工藝要求，在生產(chǎn)過程中往往由于管道線路長冷凝水排放不暢而降低了系統(tǒng)溫度，造成產(chǎn)品軟化點(diǎn)偏低、色相惡化等質(zhì)量問題，而利用導(dǎo)熱油加熱與利用蒸汽加熱相比較有加熱均勻、操作簡單、安全環(huán)保、節(jié)約能源、控溫精度高、操作壓力低等優(yōu)點(diǎn)，可以很好解決由于溫度波動造成的石油樹脂產(chǎn)品質(zhì)量的問題，為此燃?xì)鈱?dǎo)熱油爐供熱系統(tǒng)的推廣使用尤為重要。
1 高溫導(dǎo)熱油爐的供熱
有機(jī)熱載體導(dǎo)熱油爐是以煤、重油、輕油、可燃?xì)怏w、其他可燃材料為燃料，利用有機(jī)熱載體—導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì)在爐中加熱后，利用高溫導(dǎo)熱油泵進(jìn)行液相循環(huán)將加熱后的導(dǎo)熱油輸送到用熱設(shè)備，再由用熱設(shè)備出油口回到導(dǎo)熱油爐加熱, 形成一個完整的循環(huán)加熱系統(tǒng)。
導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)的組成
導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)由導(dǎo)熱油系統(tǒng)，燃燒系統(tǒng)，爐控制系統(tǒng)三大部分組成。
導(dǎo)熱油爐的供熱特點(diǎn)
導(dǎo)熱油爐的特點(diǎn)與蒸汽鍋爐相比，一般可節(jié)能 50%左右。 導(dǎo)熱油爐是閉路循環(huán)，出油溫度和回油溫度只差 20 ～ 30 ℃，而蒸汽鍋爐加入的是冷水，把冷水加熱變成蒸汽去加熱用熱設(shè)備，蒸汽變?yōu)?60 ～ 70 ℃的冷凝水排出。 能在較低的運(yùn)行壓力下，獲得較高的工作溫度，具有低壓、高溫的技術(shù)特性。 可實(shí)現(xiàn)在各個等級負(fù)荷下，熱效率均能保持在最佳水平。 具有完備的運(yùn)行控制和安全監(jiān)測裝置，操作方便、安全可*。 閉路循環(huán)，液相輸送熱能，熱損失小，節(jié)能效果顯著，運(yùn)行成本低。 爐墻散熱損失小和精確的溫度調(diào)節(jié)，滿足不同用戶的要求。燃煤蒸汽爐燃燒時有煙霧煙塵冒出，成為污染的重要來源；另外煤渣燃燒不充分，能源浪費(fèi)極為嚴(yán)重。
2 導(dǎo)熱油管網(wǎng)系統(tǒng)
目前國內(nèi)石油樹脂生產(chǎn)企業(yè)，所采用的導(dǎo)熱油系統(tǒng)基本由膨脹槽、低位儲油槽、熱油循環(huán)泵、注油泵、油氣分離器以及過濾器等組成 1 。其流程如圖 1 所示。
從以上供熱系統(tǒng)來看，導(dǎo)熱油供熱為大的循環(huán)系統(tǒng)，不同的用戶采用各自的小循環(huán)，采用此方式，能更好的利用單臺導(dǎo)熱油爐給多個用戶供熱。另外，各自的用戶可以根據(jù)用戶需熱量的大小，單獨(dú)進(jìn)行精確的溫度調(diào)整控制，不受大的供熱系統(tǒng)溫度過高的影響，更有利于裝置平穩(wěn)操作。另外根據(jù)多年實(shí)際生產(chǎn)狀況，在導(dǎo)熱油主循環(huán)線的末端增加過濾器，可以將系統(tǒng)內(nèi)碳化物及時過濾掉，確保導(dǎo)熱油系統(tǒng)長周期運(yùn)轉(zhuǎn)。
傳熱介質(zhì)的選型
有機(jī)傳熱介質(zhì)的選擇, 關(guān)系到有機(jī)熱載體油爐的運(yùn)行安全、經(jīng)濟(jì)效益及熱轉(zhuǎn)換效率，因此，應(yīng)嚴(yán)格選擇。作為傳熱介質(zhì)的導(dǎo)熱油備受關(guān)注，導(dǎo)熱油包括礦油和合成油，合成油常見的有烷基萘、烷基苯、烷基聯(lián)苯、二芐甲苯、氫化三聯(lián)苯等 2 。經(jīng)過對礦油和部分合成油進(jìn)行熱穩(wěn)定性試驗(yàn)（熱穩(wěn)定性是指導(dǎo)熱油在加熱時發(fā)生分解和聚合，油的酸值和黏度發(fā)生變化或產(chǎn)生輕質(zhì)成分和氣體，或生成重質(zhì)成分的性能），部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表 1 所示。
從以上數(shù)據(jù)可以看出合成油的熱穩(wěn)定性比礦油優(yōu)越得多，其中聯(lián)苯—二苯醚與氫化三聯(lián)苯的熱穩(wěn)定性較好，礦油的熱安定性差，它只能用于 250 ℃以下用戶使用；而合成導(dǎo)熱油可用于 250 ～ 350 ℃。氫化三聯(lián)苯是三聯(lián)苯部分加氫的產(chǎn)品，其特點(diǎn)是熱穩(wěn)定性好、液相使用溫度高、凝固點(diǎn)低（<－25 ℃）、餾分重（330 ～ 420 ℃）、蒸氣壓力低等，在高溫液相使用時，有操作壓力低的明顯優(yōu)點(diǎn)，石油樹脂熱聚合以及溶劑脫除系統(tǒng)的工藝溫度要求為 240 ～ 290 ℃，裝置最高使用溫度遠(yuǎn)低于 330 ℃，中國石油大慶石化公司熱電廠使用蘇州東�；S生產(chǎn)的氫化三聯(lián)苯導(dǎo)熱油，使用效果一直很好。
導(dǎo)熱油爐設(shè)備選型及安裝
導(dǎo)熱油爐的設(shè)計(jì)制造必須遵守有機(jī)熱載體爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，GB/T17410 2008 有機(jī)熱載體爐中相應(yīng)要求。根據(jù)石油樹脂裝置用熱的特點(diǎn)，選擇節(jié)能油爐型號和油爐的臺數(shù)。首先要正確地確定總的熱負(fù)荷，其大小應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)、采暖的每小時最大耗熱量，并且還要考慮同時使用系數(shù)、管網(wǎng)熱損失（管網(wǎng)阻力損失）和節(jié)能油爐房自用熱量等因素。另外要根據(jù)燃料情況，有針對性地選擇合適的節(jié)能鍋爐燃燒設(shè)備，每種燃燒設(shè)備對燃料的適應(yīng)性都是有一定限度的，如果所選的燃燒設(shè)備不合適，則會影響節(jié)能油爐的使用效果，同時選用的導(dǎo)熱油爐是符合當(dāng)?shù)丨h(huán)保指標(biāo)要求的節(jié)能油爐。導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)工藝管道設(shè)計(jì)中，用熱設(shè)備應(yīng)盡量*近加熱爐，這樣整個系統(tǒng)的存油量較少，升溫速度較快，消耗動力小。直管部分長度＞ 20 m，必須設(shè)置膨脹節(jié)，整個管路系統(tǒng)應(yīng)盡可能減少閥門，以減少阻力和泄漏點(diǎn)，但每個循環(huán)單元進(jìn)出口油管應(yīng)安裝閥門，以控制導(dǎo)熱油的流量。所有管道全部用法蘭連接，其密封墊片采用不銹鋼金屬纏繞石墨墊圈，管道的焊接質(zhì)量要高，不得有滲漏現(xiàn)象。
導(dǎo)熱油爐設(shè)備就位后，澆灌地腳螺栓，進(jìn)行找正找平，然后緊固地腳螺栓。導(dǎo)熱油爐爐體與底座聯(lián)接處應(yīng)布 10 ～ 20 mm 石棉繩，緊固聯(lián)接螺栓達(dá)到密封要求。導(dǎo)熱油爐爐體與爐座聯(lián)接后，必須用耐火磚砌筑，并用耐火澆注料與爐管密封，高過爐管 1 ～ 2 圈。
導(dǎo)熱油系統(tǒng)管道保溫
由于導(dǎo)熱油供熱管網(wǎng)溫度較高，如果保溫效果不好，則會出現(xiàn)嚴(yán)重的熱量損失，直接導(dǎo)致企業(yè)能源成本增加、經(jīng)濟(jì)效益下降，而且由于車間溫度過高，造成工人工作環(huán)境差，為此選用何種保溫材料及其重要。采用兩種不同的保溫材料 3 ，測試保溫外表面溫度的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表 2所示。
從以上數(shù)據(jù)可以看出，在基本相同的保溫條件下應(yīng)用復(fù)合硅酸鋁保溫涂料可大大降低表面溫度，取得顯著的節(jié)能效果，并可改善工人的操作環(huán)境。同時也很大程度的降低了熱能的損耗，降低了企業(yè)的能源成本。
3 導(dǎo)熱油系統(tǒng)運(yùn)行及安全防范
導(dǎo)熱油系統(tǒng)運(yùn)行
導(dǎo)熱油系統(tǒng)運(yùn)行，分為系統(tǒng)注油、升溫脫水、脫輕、排氣、裝置導(dǎo)熱油系統(tǒng)螺栓熱緊等步驟。首先利用注油泵將低位油槽內(nèi)的導(dǎo)熱油向系統(tǒng)內(nèi)填充導(dǎo)熱油，各系統(tǒng)高點(diǎn)排氣引油將系統(tǒng)填充滿，之后按一定的溫度階段進(jìn)行逐步升溫，當(dāng)溫度升至 150 ℃和 250 ℃時，對導(dǎo)熱油系統(tǒng)法蘭連接處進(jìn)行兩次螺栓緊固。
導(dǎo)熱油系統(tǒng)升溫一定要按階段緩慢進(jìn)行，如果升溫過快，系統(tǒng)內(nèi)的水份以及輕組分無法及時排出系統(tǒng)，會造成高位油槽由于氣相過多，造成高位油槽導(dǎo)熱油噴濺，嚴(yán)重時也能導(dǎo)致安全生產(chǎn)事故。下面給出了熱電廠多年使用的升溫曲線，如圖 2 所示。
導(dǎo)熱油系統(tǒng)安全防范
導(dǎo)熱油系統(tǒng)在使用過程中，一是要定期對其酸值、閃點(diǎn)、運(yùn)動黏度以及殘?zhí)剂窟M(jìn)行檢測，當(dāng)單項(xiàng)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)比較超出 10%以上時，需要對其進(jìn)行再生處理。二是定期對導(dǎo)熱油爐管進(jìn)行清洗，由于導(dǎo)熱油在高溫下長周期運(yùn)行，副反應(yīng)產(chǎn)生的高沸物會積聚在管壁上、積累、增厚、焦化，不但影響傳熱，也會影響加熱流量，長期積累很可能導(dǎo)致管道堵塞，發(fā)生事故。三是定期對導(dǎo)熱油系統(tǒng)進(jìn)行安全檢查，對所有管道、閥門以及法蘭等處進(jìn)行全面的檢查，發(fā)現(xiàn)小的泄漏及時處理，另外生產(chǎn)裝置其他物料由于泄漏等原因滲入高溫導(dǎo)熱油管道保溫棉內(nèi)的，發(fā)現(xiàn)后要及時更換保溫棉，防止由于管道溫度高造成保溫棉內(nèi)發(fā)生陰燃引起火災(zāi)事故。
4 結(jié) 語
經(jīng)過試驗(yàn)測試選出了優(yōu)質(zhì)的傳熱介質(zhì)——氫化三聯(lián)苯作為熱媒，并提出了導(dǎo)熱油系統(tǒng)運(yùn)行的安全防范措施以及系統(tǒng)安全升溫曲線，解決了多套生產(chǎn)裝置公用一套供熱管網(wǎng)的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了各自裝置小循環(huán)溫度的精確控制，成功的在石油樹脂生產(chǎn)裝置內(nèi)利用燃?xì)鈱?dǎo)熱油爐進(jìn)行熱源供應(yīng)，既提高了樹脂產(chǎn)品的質(zhì)量，降低了企業(yè)能源成本，也改善了工人的操作環(huán)境，為此燃?xì)鈱?dǎo)熱油爐供熱系統(tǒng)很值得在石油樹脂生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)進(jìn)行廣泛的推廣。
