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燃气导热油炉在石油树脂化工生产中的应用

发布日期:2021-1-26
  摘要:提出了导热油系统运行的安全防范措施以及系统安全升温曲线,解决了多套生产装置共用一套供热管网的技术难题,实现了各自装置小循环温度的精确控制,成功地在石油树脂生产装置内利用燃气导热油炉进行热源供应,解决了石油树脂生产过程中由于温度因素造成的产品质量问题。
  关键词:燃气导热油炉;氢化三联苯;导热油;石油树脂
  随着我国石油化工产业的快速发展,燃气导热油炉供热系统在我国已得到广泛应用, 而传统的石油树脂生产企业多数仍采用燃煤蒸气炉供热,由于石油树脂热聚合以及溶剂脱除温度在 240 ~ 290℃左右,其工作温度很难达到其工艺要求,在生产过程中往往由于管道线路长冷凝水排放不畅而降低了系统温度,造成产品软化点偏低、色相恶化等质量问题,而利用导热油加热与利用蒸汽加热相比较有加热均匀、操作简单、安全环保、节约能源、控温精度高、操作压力低等优点,可以很好解决由于温度波动造成的石油树脂产品质量的问题,为此燃气导热油炉供热系统的推广使用尤为重要。
  1 高温导热油炉的供热
  有机热载体导热油炉是以煤、重油、轻油、可燃气体、其他可燃材料为燃料,利用有机热载体—导热油作为传热介质在炉中加热后,利用高温导热油泵进行液相循环将加热后的导热油输送到用热设备,再由用热设备出油口回到导热油炉加热, 形成一个完整的循环加热系统。
  导热油炉系统的组成
  导热油供热系统由导热油系统,燃烧系统,炉控制系统三大部分组成。
  导热油炉的供热特点
  导热油炉的特点与蒸汽锅炉相比,一般可节能 50%左右。 导热油炉是闭路循环,出油温度和回油温度只差 20 ~ 30 ℃,而蒸汽锅炉加入的是冷水,把冷水加热变成蒸汽去加热用热设备,蒸汽变为 60 ~ 70 ℃的冷凝水排出。 能在较低的运行压力下,获得较高的工作温度,具有低压、高温的技术特性。 可实现在各个等级负荷下,热效率均能保持在最佳水平。 具有完备的运行控制和安全监测装置,操作方便、安全可*。 闭路循环,液相输送热能,热损失小,节能效果显著,运行成本低。 炉墙散热损失小和精确的温度调节,满足不同用户的要求。燃煤蒸汽炉燃烧时有烟雾烟尘冒出,成为污染的重要来源;另外煤渣燃烧不充分,能源浪费极为严重。
  2 导热油管网系统
  目前国内石油树脂生产企业,所采用的导热油系统基本由膨胀槽、低位储油槽、热油循环泵、注油泵、油气分离器以及过滤器等组成 1 。其流程如图 1 所示。
燃气导热油炉在石油树脂化工生产中的应用
  从以上供热系统来看,导热油供热为大的循环系统,不同的用户采用各自的小循环,采用此方式,能更好的利用单台导热油炉给多个用户供热。另外,各自的用户可以根据用户需热量的大小,单独进行精确的温度调整控制,不受大的供热系统温度过高的影响,更有利于装置平稳操作。另外根据多年实际生产状况,在导热油主循环线的末端增加过滤器,可以将系统内碳化物及时过滤掉,确保导热油系统长周期运转。
  传热介质的选型
  有机传热介质的选择, 关系到有机热载体油炉的运行安全、经济效益及热转换效率,因此,应严格选择。作为传热介质的导热油备受关注,导热油包括矿油和合成油,合成油常见的有烷基萘、烷基苯、烷基联苯、二苄甲苯、氢化三联苯等 2 。经过对矿油和部分合成油进行热稳定性试验(热稳定性是指导热油在加热时发生分解和聚合,油的酸值和黏度发生变化或产生轻质成分和气体,或生成重质成分的性能),部分试验数据如表 1 所示。
燃气导热油炉在石油树脂化工生产中的应用
  从以上数据可以看出合成油的热稳定性比矿油优越得多,其中联苯—二苯醚与氢化三联苯的热稳定性较好,矿油的热安定性差,它只能用于 250 ℃以下用户使用;而合成导热油可用于 250 ~ 350 ℃。氢化三联苯是三联苯部分加氢的产品,其特点是热稳定性好、液相使用温度高、凝固点低(<-25 ℃)、馏分重(330 ~ 420 ℃)、蒸气压力低等,在高温液相使用时,有操作压力低的明显优点,石油树脂热聚合以及溶剂脱除系统的工艺温度要求为 240 ~ 290 ℃,装置最高使用温度远低于 330 ℃,中国石油大庆石化公司热电厂使用苏州东海化工厂生产的氢化三联苯导热油,使用效果一直很好。
  导热油炉设备选型及安装
  导热油炉的设计制造必须遵守有机热载体炉安全技术监察规程,GB/T17410 2008 有机热载体炉中相应要求。根据石油树脂装置用热的特点,选择节能油炉型号和油炉的台数。首先要正确地确定总的热负荷,其大小应根据生产、采暖的每小时最大耗热量,并且还要考虑同时使用系数、管网热损失(管网阻力损失)和节能油炉房自用热量等因素。另外要根据燃料情况,有针对性地选择合适的节能锅炉燃烧设备,每种燃烧设备对燃料的适应性都是有一定限度的,如果所选的燃烧设备不合适,则会影响节能油炉的使用效果,同时选用的导热油炉是符合当地环保指标要求的节能油炉。导热油供热系统工艺管道设计中,用热设备应尽量*近加热炉,这样整个系统的存油量较少,升温速度较快,消耗动力小。直管部分长度> 20 m,必须设置膨胀节,整个管路系统应尽可能减少阀门,以减少阻力和泄漏点,但每个循环单元进出口油管应安装阀门,以控制导热油的流量。所有管道全部用法兰连接,其密封垫片采用不锈钢金属缠绕石墨垫圈,管道的焊接质量要高,不得有渗漏现象。
  导热油炉设备就位后,浇灌地脚螺栓,进行找正找平,然后紧固地脚螺栓。导热油炉炉体与底座联接处应布 10 ~ 20 mm 石棉绳,紧固联接螺栓达到密封要求。导热油炉炉体与炉座联接后,必须用耐火砖砌筑,并用耐火浇注料与炉管密封,高过炉管 1 ~ 2 圈。
  导热油系统管道保温
  由于导热油供热管网温度较高,如果保温效果不好,则会出现严重的热量损失,直接导致企业能源成本增加、经济效益下降,而且由于车间温度过高,造成工人工作环境差,为此选用何种保温材料及其重要。采用两种不同的保温材料 3 ,测试保温外表面温度的部分数据如表 2所示。
燃气导热油炉在石油树脂化工生产中的应用
  从以上数据可以看出,在基本相同的保温条件下应用复合硅酸铝保温涂料可大大降低表面温度,取得显著的节能效果,并可改善工人的操作环境。同时也很大程度的降低了热能的损耗,降低了企业的能源成本。
  3 导热油系统运行及安全防范
  导热油系统运行
  导热油系统运行,分为系统注油、升温脱水、脱轻、排气、装置导热油系统螺栓热紧等步骤。首先利用注油泵将低位油槽内的导热油向系统内填充导热油,各系统高点排气引油将系统填充满,之后按一定的温度阶段进行逐步升温,当温度升至 150 ℃和 250 ℃时,对导热油系统法兰连接处进行两次螺栓紧固。
导热油系统升温一定要按阶段缓慢进行,如果升温过快,系统内的水份以及轻组分无法及时排出系统,会造成高位油槽由于气相过多,造成高位油槽导热油喷溅,严重时也能导致安全生产事故。下面给出了热电厂多年使用的升温曲线,如图 2 所示。
燃气导热油炉在石油树脂化工生产中的应用
  导热油系统安全防范
  导热油系统在使用过程中,一是要定期对其酸值、闪点、运动黏度以及残碳量进行检测,当单项指标与标准比较超出 10%以上时,需要对其进行再生处理。二是定期对导热油炉管进行清洗,由于导热油在高温下长周期运行,副反应产生的高沸物会积聚在管壁上、积累、增厚、焦化,不但影响传热,也会影响加热流量,长期积累很可能导致管道堵塞,发生事故。三是定期对导热油系统进行安全检查,对所有管道、阀门以及法兰等处进行全面的检查,发现小的泄漏及时处理,另外生产装置其他物料由于泄漏等原因渗入高温导热油管道保温棉内的,发现后要及时更换保温棉,防止由于管道温度高造成保温棉内发生阴燃引起火灾事故。
  4 结 语
  经过试验测试选出了优质的传热介质——氢化三联苯作为热媒,并提出了导热油系统运行的安全防范措施以及系统安全升温曲线,解决了多套生产装置公用一套供热管网的技术难题,实现了各自装置小循环温度的精确控制,成功的在石油树脂生产装置内利用燃气导热油炉进行热源供应,既提高了树脂产品的质量,降低了企业能源成本,也改善了工人的操作环境,为此燃气导热油炉供热系统很值得在石油树脂生产企业内进行广泛的推广。
 
 
 

 

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