[1]。導入
直接加熱や蒸気加熱などの従来の加熱方法と比較して、熱媒オイル加熱は、省エネ、均一加熱、高い温度制御精度、低い作動圧力、安全性と利便性という利点があります。したがって、1980年代以来、我が国の熱媒油の研究と応用は急速に発展し、化学工業、石油加工、石油化学工業、化学繊維、繊維、軽工業、建材などのさまざまな加熱システムに広く使用されています。 、冶金、穀物、石油、食品加工およびその他の産業。
この記事では主に、使用中の熱媒油のコーキングの生成、危険性、影響要因、および解決策について説明します。

[2]。コークスの生成
熱媒油の伝熱過程には、熱酸化反応、熱分解、熱重合反応という 3 つの主要な化学反応があります。コーキングは熱酸化反応と熱重合反応により生成します。
加熱システムの作動中に熱媒油が加熱されると、熱重合反応が発生します。この反応により、多環芳香族炭化水素、コロイド、アスファルテンなどの高沸点高分子が生成され、ヒーターやパイプラインの表面に徐々に堆積してコークスを形成します。
熱酸化反応は主に、開放型暖房システムの膨張タンク内の熱媒油が空気に触れたり、循環に参加したりすることで発生します。この反応により、低分子または高分子のアルコール、アルデヒド、ケトン、酸、その他の酸性成分が生成され、さらにコロイドやアスファルテンなどの粘性物質が生成してコークスが形成されます。熱酸化は異常な状態によって引き起こされます。一度発生すると、熱分解や熱重合反応が促進され、粘度が急激に上昇して伝熱効率が低下し、過熱や炉管コークスの原因となります。発生した酸性物質も機器の腐食や漏洩の原因となります。

[3]。コークス化の危険性
使用中に熱媒油から発生するコーキングは断熱層を形成し、熱伝達率の低下、排気温度の上昇、燃費の増加を引き起こします。一方で、製造工程で必要な温度は変わらないため、加熱炉管壁の温度が急激に上昇し、炉管が膨らみ、破断し、最終的には炉管が焼き切れて加熱炉が焼損してしまうことがあります。発火、爆発し、装置や作業者への人身傷害などの重大な事故を引き起こす可能性があります。近年、このような事故が多発しています。

[4]。コークス化に影響を与える要因
(1) 熱媒油の品質
上記のコークス形成プロセスを分析した結果、熱媒油の酸化安定性と熱安定性はコークス化の速度と量と密接に関係していることがわかりました。多くの火災や爆発事故は、熱媒油の熱安定性と酸化安定性が低いことが原因で発生し、運転中に深刻なコーキングを引き起こします。
(2) 暖房システムの設計と設置
加熱システムの設計によって提供されるさまざまなパラメータと、機器の設置が合理的であるかどうかは、熱媒油のコーキング傾向に直接影響します。
各機器の設置条件は異なり、熱媒油の寿命にも影響します。機器の設置は合理的である必要があり、熱媒油の寿命を延ばすために試運転中に適時に修正する必要があります。
(3) 暖房システムの日常の運転と保守
オペレーターが異なれば、教育や技術レベルなどの客観的条件も異なります。同じ加熱機器や熱媒油を使用しても、加熱システムの温度や流量の制御レベルは同じではありません。
温度は熱媒油の熱酸化反応や熱重合反応にとって重要なパラメータです。温度が上昇すると、これら 2 つの反応の反応速度が急激に増加し、それに応じてコーキング傾向も増加します。
化学工学原理の関連理論によると、レイノルズ数が増加すると、コークス化速度が遅くなります。レイノルズ数は熱媒油の流量に比例します。したがって、熱媒油の流量が大きいほど、コークス化は遅くなります。

[5]。コークス化の解決策
コーキングの発生を遅らせ、熱媒油の寿命を延ばすためには、次のような観点から対策を講じる必要があります。
(1) 適切なブランドの熱媒油を選択し、その物理的および化学的指標の傾向を監視します
熱媒油は使用温度に応じて銘柄が分かれています。このうち鉱物性熱媒油には主にL-QB280、L-QB300、L-QC320の3銘柄があり、使用温度はそれぞれ280℃、300℃、320℃です。
加熱システムの加熱温度に応じて、SH/T 0677-1999「熱伝達流体」規格を満たす適切なブランドと品質の熱伝達オイルを選択する必要があります。現在、一部の市販熱媒油の推奨使用温度が実際の測定結果と大きく異なっており、ユーザーに誤解を与え、安全事故が発生することがあります。大多数のユーザーの注目を集めるはずです。
熱媒体油は、優れた熱安定性と高温酸化防止剤およびスケール防止添加剤を備えた精製基油で作られている必要があります。高温酸化防止剤は、運転中の熱媒油の酸化と濃化を効果的に遅らせることができます。高温スケール防止剤は、炉管やパイプライン内のコーキングを溶解し、熱媒油中に分散させ、システムのバイパスフィルターで濾過して炉管やパイプラインを清潔に保ちます。 3 か月または 6 か月ごとの使用後に、熱媒油の粘度、引火点、酸価、および残留炭素を追跡し、分析する必要があります。指標のうち2つが規定値（残留炭素量1.5％以下、酸価0.5mgKOH/g以下、引火点変化率20％以下、粘度変化率15％以下）を超えた場合、新しいオイルを追加するか、すべてのオイルを交換することを検討する必要があります。
(2) 暖房システムの合理的な設計と設置
熱媒油加熱システムの設計と設置は、加熱システムの安全な動作を確保するために、関連部門によって策定された熱油炉の設計規則に厳密に従う必要があります。
(3) 暖房システムの日常的な操作を標準化する
サーマルオイル加熱システムの日常操作は、関係部門が策定した有機熱媒体炉の安全および技術監督規則に厳密に従い、加熱中のサーマルオイルの温度や流量などのパラメータの変化傾向を監視する必要があります。いつでもシステム。
実際の使用においては、加熱炉出口の平均温度が熱媒油の使用温度より20℃以上低い温度が必要です。
開放系の膨張タンク内の熱媒油の温度は60℃以下、180℃を超えないようにしてください。
熱油炉内の熱媒体油の流量は、熱媒体油の乱流を増加させ、熱媒体境界層の停滞底層の厚さを減少させ、対流熱伝達の熱抵抗を高め、対流熱伝達係数を改善して、流体の熱伝達を高めるという目的を達成します。
(4) 暖房システムの清掃
熱酸化生成物と熱重合生成物は、最初に重合した高炭素粘性物質を形成し、これがパイプ壁に付着します。このような物質は化学洗浄により除去できます。
高炭素粘性物質はさらに不完全に黒鉛化した堆積物を形成します。化学洗浄は炭化していない部分にのみ効果があります。完全に黒鉛化したコークスが形成される。化学洗浄はもはやこの種の物質に対する解決策ではありません。海外では機械洗浄が主流です。使用中は頻繁にチェックする必要があります。形成された高炭素粘性物質がまだ炭化していない場合は、化学洗浄剤を購入して洗浄することができます。

[6]。結論
1. 熱伝達プロセス中の熱媒油のコーキングは、熱酸化反応と熱重合反応の反応生成物に由来します。
2. 熱媒油のコークス化により、暖房システムの熱伝達率が低下し、排気温度が上昇し、燃料消費量が増加します。ひどい場合には、加熱炉内での火災、爆発、作業者の傷害などの事故の発生につながります。
3. コーキングの生成を遅らせるために、熱安定性に優れた精製基油と高温酸化防止剤および防汚添加剤を使用して調製された熱媒油を選択する必要があります。ユーザーにとっては、使用温度が当局によって定められている製品を選択する必要があります。
4. 暖房システムは合理的に設計および設置され、使用中の暖房システムの毎日の操作は標準化される必要があります。運転中の熱媒油の粘度、引火点、酸価、残留炭素を定期的に検査して、その変化傾向を観察する必要があります。
5. 化学洗浄剤を使用して、加熱システム内でまだ炭化していないコーキングを洗浄できます。