[1]. Giới thiệu
So với các phương pháp gia nhiệt truyền thống như gia nhiệt trực tiếp và gia nhiệt bằng hơi nước, gia nhiệt dầu truyền nhiệt có ưu điểm là tiết kiệm năng lượng, gia nhiệt đồng đều, kiểm soát nhiệt độ chính xác cao, áp suất vận hành thấp, an toàn và tiện lợi. Vì vậy, kể từ những năm 1980, việc nghiên cứu và ứng dụng dầu truyền nhiệt ở nước ta đã phát triển nhanh chóng và được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống sưởi ấm khác nhau trong công nghiệp hóa chất, chế biến dầu khí, công nghiệp hóa dầu, sợi hóa học, dệt may, công nghiệp nhẹ, vật liệu xây dựng. , luyện kim, ngũ cốc, dầu và chế biến thực phẩm và các ngành công nghiệp khác.
Bài viết này chủ yếu thảo luận về sự hình thành, mối nguy hiểm, các yếu tố ảnh hưởng và giải pháp luyện cốc của dầu truyền nhiệt trong quá trình sử dụng.

[2]. Sự hình thành cốc cốc
Có ba phản ứng hóa học chính trong quá trình truyền nhiệt của dầu truyền nhiệt: phản ứng oxy hóa nhiệt, phản ứng nứt nhiệt và phản ứng trùng hợp nhiệt. Cốc được tạo ra bằng phản ứng oxy hóa nhiệt và phản ứng trùng hợp nhiệt.
Phản ứng trùng hợp nhiệt xảy ra khi dầu truyền nhiệt được làm nóng trong quá trình vận hành hệ thống sưởi. Phản ứng sẽ tạo ra các đại phân tử có nhiệt độ sôi cao như hydrocacbon thơm đa vòng, chất keo và nhựa đường, dần dần lắng đọng trên bề mặt lò sưởi và đường ống để tạo thành cốc.
Phản ứng oxy hóa nhiệt chủ yếu xảy ra khi dầu truyền nhiệt trong bình giãn nở của hệ thống sưởi hở tiếp xúc với không khí hoặc tham gia tuần hoàn. Phản ứng sẽ tạo ra các rượu, aldehyd, xeton, axit và các thành phần axit khác có phân tử thấp hoặc phân tử cao, đồng thời tạo ra các chất nhớt như keo và atphalten để tạo thành cốc; quá trình oxy hóa nhiệt được gây ra bởi các điều kiện bất thường. Một khi xảy ra sẽ đẩy nhanh tốc độ phản ứng Cracking nhiệt và trùng hợp nhiệt, khiến độ nhớt tăng nhanh, làm giảm hiệu suất truyền nhiệt, gây quá nhiệt và tạo cốc cho ống lò. Các chất có tính axit sinh ra cũng sẽ gây ăn mòn và rò rỉ thiết bị.

[3]. Mối nguy hiểm của luyện cốc
Than cốc do dầu truyền nhiệt tạo ra trong quá trình sử dụng sẽ tạo thành lớp cách nhiệt, khiến hệ số truyền nhiệt giảm, nhiệt độ khí thải tăng và mức tiêu hao nhiên liệu tăng; mặt khác, do nhiệt độ mà quá trình sản xuất yêu cầu không thay đổi nên nhiệt độ của thành ống lò nung sẽ tăng mạnh, khiến ống lò bị phồng lên và vỡ, cuối cùng là cháy qua ống lò, khiến lò nung nóng lên. bốc cháy và phát nổ, gây tai nạn nghiêm trọng như thương tích cá nhân cho thiết bị và người vận hành. Những năm gần đây, những vụ tai nạn như vậy xảy ra thường xuyên.

[4]. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình luyện cốc
(1) Chất lượng dầu truyền nhiệt
Sau khi phân tích quá trình hình thành cốc ở trên, người ta thấy rằng độ ổn định oxy hóa và ổn định nhiệt của dầu truyền nhiệt có liên quan chặt chẽ đến tốc độ và số lượng cốc. Nhiều vụ tai nạn cháy nổ là do dầu truyền nhiệt có độ ổn định nhiệt và ổn định oxy hóa kém, gây ra hiện tượng cốc hóa nghiêm trọng trong quá trình vận hành.
(2) Thiết kế và lắp đặt hệ thống sưởi ấm
Các thông số khác nhau do thiết kế hệ thống sưởi cung cấp và việc lắp đặt thiết bị có hợp lý hay không sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến xu hướng luyện cốc của dầu truyền nhiệt.
Điều kiện lắp đặt của mỗi thiết bị là khác nhau, điều này cũng sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ của dầu truyền nhiệt. Việc lắp đặt thiết bị phải hợp lý và cần khắc phục kịp thời trong quá trình vận hành để kéo dài tuổi thọ của dầu truyền nhiệt.
(3) Vận hành và bảo trì hệ thống sưởi hàng ngày
Các nhà khai thác khác nhau có các điều kiện khách quan khác nhau như trình độ học vấn và kỹ thuật. Ngay cả khi họ sử dụng cùng một thiết bị sưởi ấm và dầu truyền nhiệt, mức độ kiểm soát nhiệt độ và tốc độ dòng chảy của hệ thống sưởi ấm của họ cũng không giống nhau.
Nhiệt độ là thông số quan trọng đối với phản ứng oxy hóa nhiệt và phản ứng trùng hợp nhiệt của dầu truyền nhiệt. Khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng của hai phản ứng này sẽ tăng mạnh và xu hướng luyện cốc cũng tăng theo.
Theo các lý thuyết liên quan về nguyên lý kỹ thuật hóa học: khi số Reynolds tăng, tốc độ luyện cốc chậm lại. Số Reynolds tỷ lệ thuận với tốc độ dòng chảy của dầu truyền nhiệt. Do đó, tốc độ dòng chảy của dầu truyền nhiệt càng lớn thì quá trình luyện cốc càng chậm.

[5]. Giải pháp luyện cốc
Để làm chậm quá trình hình thành cốc và kéo dài tuổi thọ của dầu truyền nhiệt, cần thực hiện các biện pháp từ các khía cạnh sau:
(1) Lựa chọn dầu truyền nhiệt có nhãn hiệu phù hợp và theo dõi xu hướng các chỉ số lý hóa của dầu
Dầu truyền nhiệt được chia thành các nhãn hiệu theo nhiệt độ sử dụng. Trong số đó, dầu truyền nhiệt khoáng chủ yếu bao gồm ba nhãn hiệu: L-QB280, L-QB300 và L-QC320, nhiệt độ sử dụng của chúng lần lượt là 280oC, 300oC và 320oC.
Nên chọn dầu truyền nhiệt có nhãn hiệu và chất lượng phù hợp đáp ứng tiêu chuẩn SH/T 0677-1999 "Chất lỏng truyền nhiệt" theo nhiệt độ gia nhiệt của hệ thống sưởi. Hiện nay, nhiệt độ khuyến nghị sử dụng của một số loại dầu truyền nhiệt bán trên thị trường khá khác so với kết quả đo thực tế, khiến người dùng hiểu lầm và thỉnh thoảng xảy ra tai nạn an toàn. Nó sẽ thu hút sự chú ý của đa số người dùng!
Dầu truyền nhiệt phải được làm từ dầu gốc tinh chế có độ ổn định nhiệt tuyệt vời và chất chống oxy hóa ở nhiệt độ cao và các chất phụ gia chống cặn. Chất chống oxy hóa ở nhiệt độ cao có thể trì hoãn hiệu quả quá trình oxy hóa và làm đặc của dầu truyền nhiệt trong quá trình vận hành; chất chống cặn ở nhiệt độ cao có thể hòa tan than cốc trong ống lò và đường ống, phân tán nó trong dầu truyền nhiệt và lọc qua bộ lọc bỏ qua của hệ thống để giữ cho ống lò và đường ống sạch sẽ. Sau mỗi ba tháng hoặc sáu tháng sử dụng, cần theo dõi và phân tích độ nhớt, điểm chớp cháy, giá trị axit và cặn cacbon của dầu truyền nhiệt. Khi hai trong số các chỉ số vượt quá giới hạn quy định (cặn carbon không quá 1,5%, giá trị axit không quá 0,5mgKOH/g, tốc độ thay đổi điểm chớp cháy không quá 20%, tốc độ thay đổi độ nhớt không quá 15%), nên cân nhắc thêm một ít dầu mới hoặc thay toàn bộ dầu.
(2) Thiết kế và lắp đặt hệ thống sưởi hợp lý
Việc thiết kế và lắp đặt hệ thống sưởi dầu truyền nhiệt phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định thiết kế lò dầu nóng do các bộ phận liên quan xây dựng để đảm bảo hệ thống sưởi hoạt động an toàn.
(3) Chuẩn hóa hoạt động hàng ngày của hệ thống sưởi ấm
Hoạt động hàng ngày của hệ thống sưởi dầu truyền nhiệt phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định giám sát kỹ thuật và an toàn đối với lò mang nhiệt hữu cơ do các bộ phận liên quan xây dựng và theo dõi xu hướng thay đổi của các thông số như nhiệt độ và tốc độ dòng chảy của dầu truyền nhiệt trong hệ thống sưởi hệ thống bất cứ lúc nào.
Trong sử dụng thực tế, nhiệt độ trung bình ở đầu ra của lò sưởi phải thấp hơn nhiệt độ vận hành của dầu truyền nhiệt ít nhất 20oC.
Nhiệt độ của dầu truyền nhiệt trong bể giãn nở của hệ thống mở phải thấp hơn 60oC và nhiệt độ không được vượt quá 180oC.
Tốc độ dòng chảy của dầu truyền nhiệt trong lò dầu nóng không được thấp hơn 2,5 m/s để tăng độ xoáy của dầu truyền nhiệt, giảm độ dày của lớp đáy ứ đọng trong lớp ranh giới truyền nhiệt và điện trở nhiệt truyền nhiệt đối lưu và cải thiện hệ số truyền nhiệt đối lưu để đạt được mục đích tăng cường truyền nhiệt chất lỏng.
(4) Vệ sinh hệ thống sưởi
Các sản phẩm oxy hóa nhiệt và trùng hợp nhiệt trước tiên tạo thành các chất nhớt có hàm lượng carbon cao được polyme hóa bám vào thành ống. Những chất như vậy có thể được loại bỏ bằng cách làm sạch bằng hóa chất.
Các chất nhớt có hàm lượng carbon cao tiếp tục hình thành các lớp trầm tích bị grafit hóa không hoàn toàn. Làm sạch bằng hóa chất chỉ có hiệu quả đối với những bộ phận chưa được cacbon hóa. Than cốc được grafit hóa hoàn toàn được hình thành. Làm sạch bằng hóa chất không còn là giải pháp cho loại chất này. Làm sạch cơ học chủ yếu được sử dụng ở nước ngoài. Cần kiểm tra thường xuyên trong quá trình sử dụng. Khi các chất nhớt có hàm lượng carbon cao hình thành chưa bị cacbon hóa, người dùng có thể mua hóa chất tẩy rửa để làm sạch.

[6]. Phần kết luận
1. Quá trình luyện cốc của dầu truyền nhiệt trong quá trình truyền nhiệt là sản phẩm của phản ứng oxy hóa nhiệt và phản ứng trùng hợp nhiệt.
2. Quá trình luyện cốc của dầu truyền nhiệt sẽ làm cho hệ số truyền nhiệt của hệ thống sưởi giảm, nhiệt độ khí thải tăng và mức tiêu hao nhiên liệu tăng. Trong trường hợp nghiêm trọng sẽ dẫn đến xảy ra các tai nạn như cháy, nổ và thương tích cá nhân của người vận hành lò sưởi.
3. Để làm chậm quá trình hình thành cốc, nên chọn dầu truyền nhiệt được điều chế bằng dầu gốc tinh chế có độ ổn định nhiệt tuyệt vời và các chất phụ gia chống oxy hóa và chống bẩn ở nhiệt độ cao. Đối với người sử dụng nên lựa chọn những sản phẩm có nhiệt độ sử dụng được cơ quan có thẩm quyền xác định.
4. Hệ thống sưởi ấm phải được thiết kế và lắp đặt hợp lý, đồng thời tiêu chuẩn hóa hoạt động hàng ngày của hệ thống sưởi ấm trong quá trình sử dụng. Độ nhớt, điểm chớp cháy, giá trị axit và lượng carbon dư của dầu truyền nhiệt đang hoạt động cần được kiểm tra thường xuyên để quan sát xu hướng thay đổi của chúng.
5. Có thể sử dụng chất tẩy rửa hóa học để làm sạch than cốc chưa được cacbon hóa trong hệ thống sưởi.