在工業(yè)換熱過程中，除非采用熱源（冷源）直接對工藝介質(zhì)進(jìn)行加熱（冷卻）的換熱方式，一般均采用中間傳熱介質(zhì)在熱源（冷源）和工藝介質(zhì)之間作為媒介進(jìn)行換熱。這種通過中間介質(zhì)進(jìn)行換熱的方式稱為間接換熱，間接換熱的最大優(yōu)點(diǎn)是可在換熱過程中對被加熱的工藝介質(zhì)進(jìn)行精確的溫控，有利于實(shí)現(xiàn)工藝過程的有效控制和產(chǎn)品及其質(zhì)量的精細(xì)化。而實(shí)現(xiàn)間接換熱方式最大優(yōu)點(diǎn)的關(guān)鍵是在熱源（冷源）的工作方式和工藝需求之間找到一種適合的中間傳熱介質(zhì)。
傳熱介質(zhì)的比較
導(dǎo)熱油，又稱有機(jī)熱載體或熱介質(zhì)油，作為中間傳熱介質(zhì)在工業(yè)換熱過程中的應(yīng)用已有五十年以上的歷史。與傳統(tǒng)的傳熱介質(zhì)水及水蒸氣相比，導(dǎo)熱油作為工業(yè)傳熱介質(zhì)具有以下特點(diǎn)：
■在幾乎常壓的條件下，可以獲得很高的操作溫度。即可以大大降低高溫加熱系統(tǒng)的操作壓力和安全要求，提高了系統(tǒng)和設(shè)備的可靠性；
■可以在更寬的溫度范圍內(nèi)滿足不同溫度加熱、冷卻的工藝需求，或在同一個系統(tǒng)中用同一種導(dǎo)熱油同時實(shí)現(xiàn)高溫加熱和低溫冷卻的工藝要求。即可以降低系統(tǒng)和操作的復(fù)雜性；
■省略了水處理系統(tǒng)和設(shè)備，提高了系統(tǒng)熱效率，減少了設(shè)備和管線的維護(hù)工作量。即可以減少加熱系統(tǒng)的初投資和操作費(fèi)用；
■在事故原因引起系統(tǒng)泄漏的情況下，導(dǎo)熱油與明火相遇時有可能發(fā)生燃燒，這是導(dǎo)熱油系統(tǒng)與水蒸氣系統(tǒng)相比所存在的問題。但在不發(fā)生泄漏的條件下，由于導(dǎo)熱油系統(tǒng)在低壓條件下工作，故其操作安全性要高于水和蒸汽系統(tǒng)。
導(dǎo)熱油與另一類高溫傳熱介質(zhì)熔鹽相比，在操作溫度為400℃以上時，熔鹽較導(dǎo)熱油在傳熱介質(zhì)的價格及使用壽命方面具有絕對的優(yōu)勢，但在其它方面均處于明顯劣勢，尤其是在系統(tǒng)操作的復(fù)雜性方面。
液態(tài)金屬可作為更高溫度的傳熱介質(zhì)在工業(yè)換熱中使用，但實(shí)際應(yīng)用并不廣泛。
工業(yè)換熱過程所需的中間傳熱介質(zhì)一般可以根據(jù)上述常見的三類傳熱介質(zhì)的特點(diǎn)和工藝要求，按照安全、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)三方面綜合比較的原則，從其中優(yōu)選合適者。三類傳熱介質(zhì)在工業(yè)應(yīng)用中通常使用的溫度適用范圍見表1。
被加熱的工藝介質(zhì)對加熱溫度有嚴(yán)格要求，或需要采用凝結(jié)換熱方式時，汽（氣）相傳熱介質(zhì)應(yīng)被選用。汽（氣）相加熱介質(zhì)可以是水蒸氣或氣相導(dǎo)熱油。
導(dǎo)熱油的分類
導(dǎo)熱油是有機(jī)類傳熱介質(zhì)的統(tǒng)稱。根據(jù)油品的化學(xué)成分及其來源，導(dǎo)熱油通常被分為礦物類和合成類兩大類別。根據(jù)油品的物理性質(zhì)和使用條件，合成類導(dǎo)熱油可被分為液相和氣/液兩相導(dǎo)熱油。
礦物類導(dǎo)熱油是在原油煉制過程中通過分餾直接獲得的，主要化學(xué)成分為直鏈烴類物質(zhì)，是多種物質(zhì)的混合物。受其化學(xué)和物理性質(zhì)限制，礦物類導(dǎo)熱油只能在液相條件下作為傳熱介質(zhì)使用，不可以使用在300℃以上的加熱系統(tǒng)和0℃以下的冷卻系統(tǒng)。由技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個方面原因決定，使用后的礦物油不能通過回收處理的方法重復(fù)使用。
合成類導(dǎo)熱油是通過人工合成方法獲得的，主要化學(xué)成分是以苯為基礎(chǔ)物質(zhì)的不同化學(xué)合成物，該類導(dǎo)熱油的組分包括有單純物質(zhì)、同分異構(gòu)物質(zhì)、幾種單純物質(zhì)的混合物質(zhì)或多種合成物質(zhì)的混合物等多種情況。由于合成導(dǎo)熱油的組分可以根據(jù)其熱穩(wěn)定性及物性等條件人為加以選擇，故該類導(dǎo)熱油有多種不同用途的油品，可以滿足工業(yè)換熱中對傳熱介質(zhì)的不同需求。大多數(shù)合成油在使用中品質(zhì)發(fā)生變化到一定程度后，可經(jīng)過回收處理后得以重復(fù)使用。
導(dǎo)熱油的選擇原則
以水及水蒸汽、或熔鹽作為傳熱介質(zhì)，因其化學(xué)成分及物性相對固定，故基本不需要對其進(jìn)行特殊的分類或選擇。但對于導(dǎo)熱油而言，不同的油品因其化學(xué)成分而異，可分為多種不同性質(zhì)、使用條件和功能的油品，故在選擇導(dǎo)熱油為傳熱介質(zhì)時，必須根據(jù)以下原則進(jìn)行正確的選擇。
■熱穩(wěn)定性
熱穩(wěn)定性是導(dǎo)熱油最重要的性質(zhì)之一，它表征了該油品的化學(xué)成分在某一溫度長期作用下的穩(wěn)定程度。同時依據(jù)這特定性質(zhì)確定該油品作為傳熱介質(zhì)使用時的溫度限制條件。
導(dǎo)熱油的熱穩(wěn)定性試驗(yàn)是按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“熱傳導(dǎo)液熱穩(wěn)定性測試方法”進(jìn)行的。它采用安瓿法，將所取得的樣品置于某一恒定的試驗(yàn)溫度下保持一個標(biāo)準(zhǔn)時間段，然后用模擬蒸餾的方法通過氣相色譜儀進(jìn)行分析，然后經(jīng)計(jì)算機(jī)將樣品的分析結(jié)果與未經(jīng)加熱的新油樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以確定被測樣品在試驗(yàn)條件下由于溫度應(yīng)力作用而產(chǎn)生的油品變質(zhì)率（裂解率）。
油品熱穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果評價了該油品隨溫度變化的使用特性，同時也確定了該油品的安全使用限制條件，即該油品的最高允許使用溫度。用戶將依據(jù)此溫度數(shù)據(jù)判斷某類油品是否可以滿足工藝加熱過程中的操作溫度要求。
油品熱穩(wěn)定性與導(dǎo)熱油的使用壽命有直接的關(guān)系。熱穩(wěn)定性高的油品在同樣的操作條件下使用壽命更長，所需補(bǔ)充油品的數(shù)量小，即操作費(fèi)用更低，經(jīng)濟(jì)性和安全性更高。
■安全、健康及環(huán)保性能
導(dǎo)熱油的安全、健康及環(huán)保性能是用戶選擇油品時必須考慮的重要問題，因?yàn)樗x油品的相關(guān)性質(zhì)涉及到對使用該油品系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、設(shè)備的選擇、操作人員的防護(hù)和事故狀態(tài)下的環(huán)境影響等方面因素的考慮，同時與生產(chǎn)過程中的安全操作相關(guān)。導(dǎo)熱油的安全、健康及環(huán)保性能及數(shù)據(jù)可以從供應(yīng)商提供的該油品“材料安全數(shù)據(jù)表”（MSDS）中得到。
■節(jié)能及經(jīng)濟(jì)性
選擇導(dǎo)熱油時，不僅需考慮其熱穩(wěn)定性對操作經(jīng)濟(jì)性的影響，同時還需了解油品的其它性質(zhì)對系統(tǒng)節(jié)能及綜合經(jīng)濟(jì)性的影響。
導(dǎo)熱油在工業(yè)加熱過程中長期處于高溫狀態(tài)，由于各種因素的影響，油品不可避免地會發(fā)生不同程度的過熱超溫現(xiàn)象，超溫的結(jié)果必然導(dǎo)致油品的部分裂解，裂解產(chǎn)物的性質(zhì)會直接影響到傳熱過程的效率，如管壁及換熱表面的結(jié)焦或裂解產(chǎn)物的沉積等，會造成設(shè)備和系統(tǒng)的熱效率降低，能源消耗上升。故在選擇油品時不僅要選擇熱穩(wěn)定性更高的油品，同時也應(yīng)考慮該油品在超溫裂解后所產(chǎn)生物質(zhì)的特性，即應(yīng)優(yōu)先選擇裂解產(chǎn)物中高沸點(diǎn)物質(zhì)比例小的油品，以減少其結(jié)焦或沉積在換熱表面上的可能性。
此外，導(dǎo)熱油在長期使用中會因過熱、氧化、化學(xué)污染等原因造成油品品質(zhì)的變化，當(dāng)油品變質(zhì)到一定程度或一定的數(shù)量比例時，會造成油品品質(zhì)的急劇惡化，嚴(yán)重的情況下會導(dǎo)致導(dǎo)熱油的報(bào)廢或危害系統(tǒng)及設(shè)備的安全。此種情況下，如果能夠?qū)ψ冑|(zhì)的導(dǎo)熱油經(jīng)回收處理，將處理后的未變質(zhì)油品再加入系統(tǒng)中繼續(xù)使用，便可使導(dǎo)熱油的使用壽命得以延續(xù)，同時也減少了資源的消耗和降低了操作費(fèi)用。由于合成類導(dǎo)熱油的化學(xué)組分明確，油品的組分相對簡單，且其化學(xué)性質(zhì)和物性相近，故從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度考慮，更易于采用簡單的回收工藝對其進(jìn)行加工、處理，以達(dá)到改善和提高油品品質(zhì)，延長其使用壽命的目的。
導(dǎo)熱油的高熱穩(wěn)定性、低結(jié)焦性和可回收性是導(dǎo)熱油系統(tǒng)及設(shè)備節(jié)能及提高操作經(jīng)濟(jì)性的基本條件。
導(dǎo)熱油適用條件及應(yīng)用實(shí)例
適用條件
原則上導(dǎo)熱油適用于工業(yè)加熱（冷卻）過程中要求傳熱介質(zhì)操作溫度不低于-80℃和不高于400℃的所有溫度情況，但從安全、技術(shù)及經(jīng)濟(jì)三個方面分析，在極少數(shù)情況下，導(dǎo)熱油并不適合作為其傳熱介質(zhì)去使用，或?qū)嵊筒⒉灰欢ㄊ瞧渥罴堰x擇。例如，直接對食品進(jìn)行加熱的傳熱介質(zhì)，雖可以選擇食品級的導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì)，但如果被加熱的食品所需的加熱溫度不超過200℃，那么，蒸汽應(yīng)是一種更廉價和適合的傳熱介質(zhì)。但如果所需的加熱溫度超過200℃，則因?yàn)檎羝到y(tǒng)操作壓力較高，轉(zhuǎn)而使用食品級導(dǎo)熱油則更為適當(dāng)。此外，如被加熱工藝介質(zhì)為氧化劑或在導(dǎo)熱油操作溫度下易于發(fā)生相變的介質(zhì)，則應(yīng)考慮系統(tǒng)內(nèi)部泄漏的情況下，氧化劑會導(dǎo)致導(dǎo)熱油的氧化燃燒；而易于發(fā)生相變的工藝介質(zhì)如因泄漏而獲得充足熱量并達(dá)到其飽和溫度時，會發(fā)生驟然氣化導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)壓力超高。當(dāng)然，這種情況可以通過提高設(shè)備及系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)等級加以避免，但如果此條件下工藝加熱要求的溫度并不太高，蒸汽或其它傳熱介質(zhì)便是一種更好的選擇。
由于導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì)最大的優(yōu)勢是在較低的操作壓力下可獲得較高的操作溫度，及在其它傳統(tǒng)傳熱介質(zhì)無法應(yīng)用的低溫條件下可保持良好的流動性，故導(dǎo)熱油在工業(yè)換熱中適用的條件應(yīng)該是：在考慮操作安全及經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，可以廣泛被用于200~400℃的工業(yè)加熱和-80~0℃的工業(yè)冷卻等用途。
除了作為傳熱介質(zhì)在工業(yè)換熱中應(yīng)用外，部分合成類導(dǎo)熱油還可以作為化學(xué)溶劑和工藝中間體在化工工藝中使用。此類工業(yè)用途主要是利用某些合成導(dǎo)熱油的特殊化學(xué)成份對某些工藝介質(zhì)有良好的溶解作用，同時又在高溫條件下二者之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的特殊性質(zhì)加以使用的。當(dāng)然，導(dǎo)熱油與其它化學(xué)物質(zhì)相比具有更高的熱穩(wěn)定性是被選作化學(xué)溶劑和工藝中間體的一個重要原因。
應(yīng)用實(shí)例
由于導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì)有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)導(dǎo)熱油的不同性質(zhì)及功能，導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于加熱、冷卻、余熱回收、太陽能等工業(yè)領(lǐng)域及日常生活之中。近十年以來，在中國工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程中，大量新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝的引進(jìn)及大規(guī)模的工業(yè)技術(shù)改造，為導(dǎo)熱油的工業(yè)應(yīng)用和技術(shù)推廣提供了難得的機(jī)遇，同時，也提高導(dǎo)熱油實(shí)際應(yīng)用水平和技術(shù)裝備水平。目前，導(dǎo)熱油在工業(yè)換熱應(yīng)用方面已經(jīng)具有了相當(dāng)大的規(guī)模，并且圍繞著導(dǎo)熱油的應(yīng)用及相關(guān)服務(wù)在國內(nèi)已形成了一條巨大產(chǎn)業(yè)鏈。
據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國市場上，導(dǎo)熱油在工業(yè)換熱應(yīng)用中的需求量從八十年代平均1000噸/年，發(fā)展到九十年代5000噸/年，2004年增加到約50000噸/年；國內(nèi)導(dǎo)熱油系統(tǒng)最高使用溫度（設(shè)計(jì)）為378℃，最低使用溫度為-60℃；國內(nèi)導(dǎo)熱油最長使用壽命（至今未更換過油品）為25年（THERMINOL 55）；國內(nèi)使用導(dǎo)熱油數(shù)量最多的行業(yè)為聚酯工業(yè)，約有上百個大型導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)（THERMINOL 66）；國內(nèi)最大的導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)一次性用油量為1600噸（THERMINOL 66）；國內(nèi)最大的導(dǎo)熱油用戶在其數(shù)個加熱系統(tǒng)中使用導(dǎo)熱油總數(shù)量為3000噸以上（THERMINOL 66）。以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，導(dǎo)熱油在國內(nèi)工業(yè)換熱應(yīng)用方面的重要性及其使用現(xiàn)狀和應(yīng)用規(guī)模。同時，從另一方面也可以預(yù)測出導(dǎo)熱油在工業(yè)換熱應(yīng)用中的發(fā)展前景。
根據(jù)國內(nèi)、外的經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用實(shí)例，采用導(dǎo)熱油為傳熱介質(zhì)的加熱及冷卻系統(tǒng)，已經(jīng)在以下工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的、大規(guī)模的和成熟的應(yīng)用：
導(dǎo)熱油應(yīng)用中的幾個問題
導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì)在工業(yè)換熱中已得到廣泛的使用，但近年來在導(dǎo)熱油使用過程中也發(fā)生了一些問題，這些問題往往涉及到系統(tǒng)、設(shè)備、導(dǎo)熱油及操作運(yùn)行方面的缺陷，并給安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和環(huán)保造成一些影響。
■操作過程中導(dǎo)熱油的泄漏
導(dǎo)熱油在操作條件下泄漏會導(dǎo)致油品燃燒或燙傷等嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)及人身傷亡事故，同時還會引發(fā)環(huán)境污染事故。油品的泄漏是導(dǎo)熱油應(yīng)用中絕大多數(shù)事故發(fā)生的根源。引起系統(tǒng)泄漏的原因很多，但究其根本，主要還是由于系統(tǒng)和設(shè)備存在設(shè)計(jì)、制造和安裝缺陷、或操作錯誤所致。
■操作過程中導(dǎo)熱油的過熱、氧化和化學(xué)污染
導(dǎo)熱油的過熱、氧化和化學(xué)污染是導(dǎo)熱油使用中的常見問題，它會造成導(dǎo)熱油變質(zhì)，惡化換熱過程和影響傳熱效率，縮短導(dǎo)熱油的使用壽命，嚴(yán)重者會導(dǎo)致加熱爐爐管結(jié)焦而爆管漏油。造成油品過熱超溫、氧化和化學(xué)污染的主要原因仍然是系統(tǒng)、設(shè)備的缺陷和操作錯誤，油品質(zhì)量差和油品的錯誤選擇也是主要原因之一。
■使用中導(dǎo)熱油品質(zhì)的監(jiān)控
導(dǎo)熱油自從加入系統(tǒng)開始，油品的品質(zhì)就會隨著使用條件和時間的變化而變化。從安全和經(jīng)濟(jì)角度考慮，使用中的導(dǎo)熱油品質(zhì)變化應(yīng)受到充分的重視。因?yàn)槌推吩谡Ｊ褂弥械淖兓陀推纷陨碓蛲猓到y(tǒng)及設(shè)備的缺陷和錯誤操作也會直接導(dǎo)致油品品質(zhì)的變化，故通過對油品品質(zhì)的日常監(jiān)測，會及早的發(fā)現(xiàn)和糾正導(dǎo)熱油系統(tǒng)及設(shè)備所存在的缺陷和操作方面的錯誤，避免了重大事故的發(fā)生和改善了安全操作條件。盡管對使用中油品的品質(zhì)監(jiān)測在安全和經(jīng)濟(jì)方面具有十分重要的意義，但目前國內(nèi)大多數(shù)客戶并沒有對此項(xiàng)工作給予適當(dāng)?shù)闹匾�。同時，大多數(shù)油品供應(yīng)商并不具備相應(yīng)的監(jiān)測手段和技術(shù)服務(wù)能力，故其未向用戶提供這一必需且重要的售后服務(wù)項(xiàng)目。此外，政府安監(jiān)部門目前尚缺少適用于具體操作的相關(guān)法律文件和判定標(biāo)準(zhǔn)，也造成了在導(dǎo)熱油使用過程中對油品質(zhì)量、品質(zhì)及設(shè)備安全監(jiān)控方面的缺失。目前這些問題已引起政府安全監(jiān)察部門及環(huán)保部門的關(guān)注，并將采用規(guī)范設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢驗(yàn)和操作標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)監(jiān)督及管理的方式減少和杜絕這類問題的發(fā)生。
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