г. Бийск Алтайского края, ООО "БийскОргСинтез" Тел/факс: (3854)30-67-10 Тел сот.: 8-909-503-5333 E-Mail: polyester@biysk.net
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИНТЕТИЧЕСКОМ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕ ТЛВ-330
Высокотемпературные органические теплоносители. Общие сведения. Канд. хим. наук Юрьев В.М.
В настоящее время Высокотемпературные Органические Теплоносители (ВОТ) широко применяются во многих отраслях промышленности для обеспечения теплообмена и нагрева вплоть до температур 4000С [1-3]. Основные характеристики наиболее широко применяемых ВОТ приведены в таблице.
В качестве ВОТ обычно используются термостабильные органические вещества, обладающие высокой температурой кипения и низкой вязкостью. Как правило, молекулы этих веществ содержат одно или несколько ароматических ядер с алкильными заместителями. Увеличение длины цепи алкильных заместителей обычно приводит к уменьшению термостабильности. Однако в некоторых случаях высшие алкилароматические соединения обладают достаточной устойчивостью при высоких температурах и успешно применяются в качестве ВОТ. Здесь следует упомянуть хорошо зарекомендовавшие себя при эксплуатации диалкилбензолы - теплоноситель ТЛВ-330, высшие алкилнафталины - теплоноситель Термолан, алкилдифенилы - теплоноситель Алотерм [4].
Все ВОТ можно разделить на синтетические и минеральные. Синтетические теплоносители производятся на основе специально полученных с помощью химического синтеза термостойких веществ. Минеральные теплоносители - продукт вакуум-дистиляции нефтяных масел. Поэтому в минеральных маслах - теплоносителях, наряду с термостойкими, в значительных количествах присутствуют вещества с низкой термической устойчивостью, что приводит при эксплуатации к более быстрому, чем в случае синтетических ВОТ, ухудшению эксплутационных свойств. Главным недостатком минеральных масел является то, что при термодеструкции они разлагаются преимущественно с образованием смолообразных веществ, что приводит к увеличению вязкости, ухудшению теплообменных свойств и закоксовыванию поверхностей теплообменников. Эксплуатация этих масел при температурах выше 2000С требует полной замены раз в один-два года (из-за увеличения вязкости и ухудшения теплофизических параметров) и, вследствие отложения коксующих элементов, периодической замены теплообменной обвязки. Наиболее широко используется минеральное масло - теплоноситель АМТ-300. Поскольку минеральные масла в несколько раз дешевле синтетических, многие предприятия предпочитают их синтетическим, особенно при больших объёмах потребления и сравнительно невысоких температурах эксплуатации (2500С) и даже, в некоторых случаях, практикуют ежегодную полную замену ВОТ из-за резкого ухудшения эксплутационных свойств и закоксовывания теплообменной аппаратуры.
В случае синтетических ВОТ, при условии правильной эксплуатации, можно избежать закоксовывания и добиться многолетнего сохранения эксплутационных свойств при небольшой (3-5%) ежегодной подпитке системы. При температурах эксплуатации до 3300С хорошо зарекомендовали себя вышеупомянутые синтетические ВОТ - ТЛВ-330, АЛОТЕРМ, Термолан, термодеструкция, которых протекает в основном с выделением легколетучих продуктов, которые не трудно удалить из системы. Особый интерес вызывает факт меньшего смолообразования, ведущего к закоксовыванию теплообменников, по сравнению с другими ВОТ [4]. При более высоких температурах применяются ВОТ на основе дифенил-дифенилоксидной смеси и терфенилов, к недостаткам которых относятся неприятный запах, токсичность и необходимость работы под давлением.
Различают в основном, два вида работы с ВОТ.
Первый - это непрерывный режим. Этот режим является щадящим. Отсутствие сильных перегревов на поверхности нагревателей (не более 500С) при рабочих температурах 200-3300С подогрев при низких температурах, то есть при условиях высокой вязкости и низкой теплопередачи, что способствует сильным локальным перегревам. Форсированный нагрев в этих случаях допустим. Здесь необходимы совершенно другие решения разогрева ВОТ, которые сводятся в основном к подбору ВОТ.
Второй - это периодический режим работы, который равносилен многократному пуску и остановке процесса. Особенностью этого режима является, что необходимо многократно производить нагрев ВОТ при низких температурах, то есть при условиях высокой вязкости и низкой теплопередачи, способствует сильным локальным перегревам. Форсированный нагрев в этих случаях недопустим. Здесь необходимы совершенно другие решения разогрева ВОТ, которые сводятся в основном к подбору ВОТ с наименьшей вязкостью, увеличению поверхности нагрева и скорости прокачки у поверхности теплонагревателей, строгая автоматическая регулировка подъема температуры, исключающая сильные локальные перегревы, использование двухконтурной схемы нагрева и охлаждения ВОТ и т.д. При всех режимах не допускается работа установки с ВОТ без азотной подушки (требуется азотное дыхание).
В общем случае, в ходе эксплуатации систем с ВОТ, наблюдается уменьшение температуры вспышки (Твсп) из-за появления низкокипящих углеводородов. Поэтому возможность удаления легколетучих продуктов должна быть предусмотрена при проектировании. Также, при длительной эксплуатации, в ходе термодеструкции появляются твердые частицы и смолы, увеличивается вязкость. Поэтому требуется постоянная фильтрация и вывод из системы коксующихся веществ. В противном случае они отлагаются не только на поверхности нагревателей, но и по всему контуру, из-за чего снижается теплопередача и мощность. При форсированной же мощности ухудшение теплообменных процессов происходит автоускоренно, и за короткое время установка закоксовывается, что приводит к необходимости замены нагревательных элементов и теплообменной аппаратуры.
В заключение отметим, что условия правильной эксплуатации, позволяющие свести к минимуму процессы термодеструкции и их последствия, и решающую роль. Во многих случаях конструктивное решение системы, обеспечивающее условия правильной эксплуатации, имеет гораздо больше значение, чем выбор какого-либо конкретного ВОТ. Поэтому проектирование установок, монтаж и пуск установок с ВОТ должен быть проведен только квалифицированными специалистами, имеющими многолетний опыт работы.
Список литературы:
Чечеткин А. В. Высокотемпературные теплоносители. М., Энергия, 1971.
Singh J.// Chem. Eng. (USA). 1981. V. 88. № 11, P. 53.
Рауд Э. А.,Фейгин Е. А., Романова Е. Г. и др. Разработка и использование в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности высокотемпературных теплоносителей. М., ЦНИИТЭ Нефтехим, 1990, стр. 4.
Маргулис М. А.,Анпилогов Ю. Е., Черных С. П. // Хим. пром. 1993, № 5. стр.53.
