[1]. معرفی
در مقایسه با روش های گرمایش سنتی مانند گرمایش مستقیم و گرمایش بخار، گرمایش روغن انتقال حرارت دارای مزایای صرفه جویی در انرژی، گرمایش یکنواخت، دقت کنترل دمای بالا، فشار عملیاتی کم، ایمنی و راحتی است. بنابراین، از دهه 1980، تحقیقات و کاربرد روغن انتقال حرارت در کشور من به سرعت توسعه یافت و به طور گسترده در سیستم های گرمایشی مختلف در صنایع شیمیایی، فرآوری نفت، صنایع پتروشیمی، الیاف شیمیایی، نساجی، صنایع سبک، مصالح ساختمانی استفاده شد. ، متالورژی، غلات، روغن و صنایع غذایی و سایر صنایع.
این مقاله عمدتاً در مورد تشکیل، خطرات، عوامل مؤثر و محلول‌های کک‌سازی روغن انتقال حرارت در حین استفاده بحث می‌کند.

[2]. تشکیل کک
سه واکنش شیمیایی اصلی در فرآیند انتقال حرارت روغن انتقال حرارت وجود دارد: واکنش اکسیداسیون حرارتی، ترک حرارتی و واکنش پلیمریزاسیون حرارتی. کک سازی توسط واکنش اکسیداسیون حرارتی و واکنش پلیمریزاسیون حرارتی تولید می شود.
واکنش پلیمریزاسیون حرارتی زمانی رخ می دهد که روغن انتقال حرارت در حین کار سیستم گرمایش گرم شود. این واکنش باعث تولید ماکرومولکول‌های با جوش بالا مانند هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای، کلوئیدها و آسفالتین می‌شود که به تدریج روی سطح بخاری و خط لوله رسوب می‌کنند و کک ایجاد می‌کنند.
واکنش اکسیداسیون حرارتی عمدتا زمانی اتفاق می افتد که روغن انتقال حرارت در مخزن انبساط سیستم گرمایش باز با هوا تماس می گیرد یا در گردش شرکت می کند. این واکنش الکل‌های کم مولکولی یا با مولکولی بالا، آلدئیدها، کتون‌ها، اسیدها و سایر اجزای اسیدی تولید می‌کند و مواد چسبناکی مانند کلوئیدها و آسفالتین را برای تشکیل کک تولید می‌کند. اکسیداسیون حرارتی ناشی از شرایط غیر طبیعی است. هنگامی که رخ می دهد، ترک های حرارتی و واکنش های پلیمریزاسیون حرارتی را تسریع می کند، باعث افزایش سریع ویسکوزیته، کاهش راندمان انتقال حرارت، باعث گرم شدن بیش از حد و کک شدن لوله کوره می شود. مواد اسیدی تولید شده نیز باعث خوردگی و نشت تجهیزات می شود.

[3]. خطرات کک کردن
کک تولید شده توسط روغن انتقال حرارت در حین استفاده یک لایه عایق تشکیل می دهد که باعث کاهش ضریب انتقال حرارت، افزایش دمای اگزوز و افزایش مصرف سوخت می شود. از سوی دیگر، از آنجایی که دمای مورد نیاز فرآیند تولید بدون تغییر باقی می ماند، دمای دیواره لوله کوره گرمایش به شدت افزایش می یابد و باعث برآمدگی و پارگی لوله کوره می شود و در نهایت از طریق لوله کوره می سوزد و باعث می شود که کوره گرمایشی آتش بگیرد و منفجر شود و باعث بروز حوادث جدی مانند صدمات شخصی به تجهیزات و اپراتورها شود. در سال های اخیر چنین حوادثی رایج بوده است.

[4]. عوامل موثر بر کک سازی
(1) کیفیت روغن انتقال حرارت
پس از تجزیه و تحلیل فرآیند تشکیل کک سازی فوق، مشخص شد که پایداری اکسیداسیون و پایداری حرارتی روغن انتقال حرارت ارتباط نزدیکی با سرعت و کمیت کک سازی دارد. بسیاری از حوادث آتش سوزی و انفجار ناشی از پایداری حرارتی ضعیف و پایداری اکسیداسیون روغن انتقال حرارت است که باعث کک شدن جدی در حین کار می شود.
(2) طراحی و نصب سیستم گرمایش
پارامترهای مختلف ارائه شده توسط طراحی سیستم گرمایش و منطقی بودن نصب تجهیزات به طور مستقیم بر تمایل کک سازی روغن انتقال حرارت تأثیر می گذارد.
شرایط نصب هر یک از تجهیزات متفاوت است که بر عمر روغن انتقال حرارت نیز تاثیر خواهد گذاشت. نصب تجهیزات باید معقول باشد و در طول راه اندازی به اصلاح به موقع نیاز است تا عمر روغن انتقال حرارت افزایش یابد.
(3) بهره برداری و نگهداری روزانه سیستم گرمایش
اپراتورهای مختلف شرایط عینی متفاوتی مانند سطح تحصیلات و سطح فنی دارند. حتی اگر از تجهیزات گرمایشی و روغن انتقال حرارت یکسان استفاده کنند، سطح کنترل دمای سیستم گرمایش و سرعت جریان آنها یکسان نیست.
دما یک پارامتر مهم برای واکنش اکسیداسیون حرارتی و واکنش پلیمریزاسیون حرارتی روغن انتقال حرارت است. با افزایش دما، سرعت واکنش این دو واکنش به شدت افزایش می‌یابد و تمایل به کک‌سازی نیز به همین نسبت افزایش می‌یابد.
با توجه به نظریه های مربوطه اصول مهندسی شیمی: با افزایش عدد رینولدز، سرعت کک شدن کاهش می یابد. عدد رینولدز متناسب با دبی روغن انتقال حرارت است. بنابراین، هر چه سرعت جریان روغن انتقال حرارت بیشتر باشد، کک شدن کندتر است.

[5]. راه حل های کک سازی
به منظور کاهش سرعت تشکیل کک و افزایش طول عمر روغن انتقال حرارت، اقداماتی باید از جنبه های زیر انجام شود:
(1) روغن انتقال حرارت با نام تجاری مناسب را انتخاب کنید و روند شاخص های فیزیکی و شیمیایی آن را نظارت کنید
روغن انتقال حرارت با توجه به دمای استفاده به برندهایی تقسیم می شود. در میان آنها روغن انتقال حرارت معدنی عمدتاً شامل سه مارک L-QB280، L-QB300 و L-QC320 است و دمای استفاده از آنها به ترتیب 280 درجه سانتیگراد، 300 درجه سانتیگراد و 320 درجه سانتیگراد است.
روغن انتقال حرارت با نام تجاری و کیفیت مناسب و مطابق با استاندارد SH/T 0677-1999 "Heat Transfer Fluid" باید با توجه به دمای گرمایش سیستم گرمایش انتخاب شود. در حال حاضر، دمای استفاده توصیه شده برای برخی از روغن‌های انتقال حرارت تجاری موجود، کاملاً متفاوت از نتایج اندازه‌گیری واقعی است، که کاربران را گمراه می‌کند و هر از گاهی حوادث ایمنی رخ می‌دهد. باید توجه اکثر کاربران را به خود جلب کند!
روغن انتقال حرارت باید از روغن پایه تصفیه شده با پایداری حرارتی عالی و آنتی اکسیدان های با دمای بالا و مواد افزودنی ضد جرم گیری ساخته شود. آنتی اکسیدان با دمای بالا می تواند به طور موثر اکسیداسیون و ضخیم شدن روغن انتقال حرارت را در حین کار به تاخیر بیندازد. عامل ضد رسوب با دمای بالا می تواند کک را در لوله ها و خطوط لوله کوره حل کند، آن را در روغن انتقال حرارت پخش کند و آن را از طریق فیلتر بای پس سیستم فیلتر کند تا لوله ها و خطوط لوله کوره تمیز بماند. پس از هر سه ماه یا شش ماه استفاده، ویسکوزیته، نقطه اشتعال، مقدار اسید و باقیمانده کربن روغن انتقال حرارت باید ردیابی و تجزیه و تحلیل شود. هنگامی که دو تا از شاخص ها از حد تعیین شده فراتر می روند (باقی مانده کربن نه بیشتر از 1.5٪، مقدار اسید نه بیشتر از 0.5mgKOH/g، نرخ تغییر نقطه اشتعال نه بیشتر از 20٪، نرخ تغییر ویسکوزیته نه بیشتر از 15٪)، باید در نظر داشت که مقداری روغن جدید اضافه کنید یا تمام روغن را جایگزین کنید.
(2) طراحی و نصب منطقی سیستم گرمایش
طراحی و نصب سیستم گرمایش نفت انتقال حرارت باید دقیقاً از مقررات طراحی کوره روغن داغ که توسط بخش های مربوطه تدوین شده است پیروی کند تا از عملکرد ایمن سیستم گرمایش اطمینان حاصل شود.
(3) استاندارد کردن عملکرد روزانه سیستم گرمایش
عملکرد روزانه سیستم گرمایش روغن حرارتی باید به شدت از مقررات ایمنی و نظارت فنی برای کوره های حامل حرارت آلی که توسط ادارات مربوطه فرموله شده است پیروی کند و روند تغییر پارامترهایی مانند دما و دبی روغن حرارتی در گرمایش را نظارت کند. سیستم در هر زمان
در استفاده واقعی، دمای متوسط ​​در خروجی کوره گرمایش باید حداقل 20 درجه سانتیگراد کمتر از دمای عملیاتی روغن انتقال حرارت باشد.
دمای روغن انتقال حرارت در مخزن انبساط سیستم باز باید کمتر از 60 درجه سانتیگراد باشد و دما نباید از 180 درجه سانتیگراد تجاوز کند.
سرعت جریان روغن انتقال حرارت در کوره روغن داغ نباید کمتر از 2.5 m/s باشد تا تلاطم روغن انتقال حرارت افزایش یابد، ضخامت لایه پایین راکد در لایه مرزی انتقال حرارت کاهش یابد و مقاومت حرارتی انتقال حرارت همرفتی و بهبود ضریب انتقال حرارت همرفتی برای دستیابی به هدف افزایش انتقال حرارت سیال.
(4) تمیز کردن سیستم گرمایش
محصولات اکسیداسیون حرارتی و پلیمریزاسیون حرارتی ابتدا مواد چسبناک پلیمریزه شده با کربن بالا را تشکیل می دهند که به دیواره لوله می چسبند. چنین موادی را می توان با تمیز کردن شیمیایی حذف کرد.
مواد چسبناک با کربن بالا رسوبات گرافیتی ناقص را تشکیل می دهند. تمیز کردن شیمیایی فقط برای قطعاتی که هنوز کربن نشده اند موثر است. کک کاملا گرافیتی شده تشکیل می شود. تمیز کردن شیمیایی دیگر راه حلی برای این نوع مواد نیست. نظافت مکانیکی بیشتر در خارج از کشور استفاده می شود. در حین استفاده باید مرتباً بررسی شود. هنگامی که مواد ویسکوز با کربن بالا تشکیل شده هنوز کربن نشده اند، کاربران می توانند مواد پاک کننده شیمیایی را برای تمیز کردن خریداری کنند.

[6]. نتیجه
1. کک شدن روغن انتقال حرارت در طی فرآیند انتقال حرارت از محصولات واکنش واکنش اکسیداسیون حرارتی و واکنش پلیمریزاسیون حرارتی حاصل می شود.
2. کک شدن روغن انتقال حرارت باعث کاهش ضریب انتقال حرارت سیستم گرمایش، افزایش دمای اگزوز و افزایش مصرف سوخت می شود. در موارد شدید منجر به بروز حوادثی مانند آتش سوزی، انفجار و آسیب جانی اپراتور در کوره گرمایشی می شود.
3. به منظور کاهش سرعت تشکیل کک، روغن انتقال حرارت تهیه شده با روغن پایه تصفیه شده با پایداری حرارتی عالی و مواد افزودنی ضد اکسیداسیون و ضد رسوب در دمای بالا انتخاب شود. برای کاربران، محصولاتی که دمای استفاده آنها توسط مرجع تعیین می شود باید انتخاب شوند.
4. سیستم گرمایش باید به طور معقول طراحی و نصب شود و عملکرد روزانه سیستم گرمایش در هنگام استفاده استاندارد شود. ویسکوزیته، نقطه اشتعال، مقدار اسید و کربن باقیمانده روغن انتقال حرارت در حال کار باید به طور منظم آزمایش شود تا روند تغییر آنها مشاهده شود.
5. برای تمیز کردن کک هایی که هنوز در سیستم گرمایش کربن نشده اند، می توان از مواد پاک کننده شیمیایی استفاده کرد.