摘要：敘述了有機熱載體質(zhì)量劣化的主要表現(xiàn)及原因。

關(guān)鍵詞：有機熱載體 質(zhì)量劣化 表現(xiàn) 原因

有機熱載體在使用不當過程中會發(fā)生質(zhì)量劣化，影響有機熱載體以及傳熱系統(tǒng)的安全、節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟運行[1]，所以對有機熱載體[2]質(zhì)量劣化的主要表現(xiàn)及原因分析具有重要的意義。

1 有機熱載體質(zhì)量劣化的主要表現(xiàn)

1.1 熱劣化

有機熱載體長期處于高溫環(huán)境運行，分子內(nèi)碳鏈會發(fā)生斷裂，導(dǎo)致有機熱載體高分子化合物分解成氣體、低分子化合物（低沸物）及自由基，自由基又能與其他分子發(fā)生聚合而生成高分子聚合物（高沸物）[3]。不僅使其顏色逐漸變深，由黃色到茶褐色，進一步變黑，而且裂解或聚合產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性、閃點、粘度等物理和化學(xué)性質(zhì)都發(fā)生了變化，影響有機熱載體的使用性能。

1.2 氧化劣化

有機熱載體和空氣中的氧接觸后，會氧化生成有機酸，有機酸可進一步促進聚合反應(yīng)，隨著溫度的上升，其氧化速度也會加快，其結(jié)果可導(dǎo)致黏度增加，顏色由黃色至茶褐色進而變?yōu)楹谏?，而且所生產(chǎn)的有機酸遇水后會對設(shè)備有一定的腐蝕作用。

1.3 混入異物的劣化

由系統(tǒng)混入的雜質(zhì)（保括水分）可導(dǎo)致：①所混入的雜質(zhì)可能成為催化劑，催化油品發(fā)生分解、聚合物；②所混入的雜質(zhì)有可能與有機熱載體直接發(fā)生反應(yīng)，生產(chǎn)分解物及聚合物；③混入水分等雜質(zhì)，在高溫下發(fā)生氣化，造成運行壓力不穩(wěn)，嚴重時甚至引起超壓事故；④有的雜質(zhì)混入系統(tǒng)后，會在高溫下發(fā)生沉積，堵塞管道，影響安全運行，有的甚至迫使系統(tǒng)停止運行。

因此，對使用中的有機熱載體必須定期進行檢測，及時掌握其劣化程度，采取必要措施，防止由此而引發(fā)的一些嚴重事故，造成重大的經(jīng)濟損失。

2 有機熱載體劣化的主要原因

2.1 過熱超溫

有機熱載體的使用溫度是有一定范圍的，對某一種有機熱載體而言，在使用過程中一旦超過其最高允許使用溫度，其就會發(fā)生裂解，即部分轉(zhuǎn)化成低沸物、高沸物和不可溶解的裂解產(chǎn)物。裂解率的增加與其所承受的溫度表現(xiàn)出一種指數(shù)關(guān)系，即如果有機熱載體所承受的溫度超溫10℃，則其預(yù)期的裂解率將比正常使用時增加一倍。

影響某種有機熱載體裂解的因素是其化學(xué)分子結(jié)構(gòu)、純度、使用溫度和在換熱設(shè)備中所處的特定條件，也就是溫度的分布狀況和雜質(zhì)的存在情況。實際使用中，有機熱載體開始發(fā)生熱裂解的溫度是其最高允許使用溫度以下約50℃。

溶解在有機熱載體中的低沸物降低了有機熱載體的閃點，并提高了其蒸汽壓。因此，如果系統(tǒng)局部的操作壓力降低，此時將會發(fā)生氣化。高沸物和不易流動的裂解產(chǎn)物會增加有機熱載體的黏度，引起傳熱惡化和流動阻力增大，其后果是導(dǎo)致有機熱載體流速降低和邊界層溫度上升，并進而導(dǎo)致有機熱載體殘?zhí)亢可?，碳聚合形成爐管結(jié)焦，造成爐管材料的破壞和有機熱載體泄露，增加鍋爐損壞或爆炸等不安全因素。

2.2 氧化變質(zhì)

熱氧化穩(wěn)定性不同的有機熱載體與空氣中的氧接觸后發(fā)生不同程度的氧化反應(yīng)，因此對于開式系統(tǒng)的有機熱載體，熱氧化穩(wěn)定性是影響其使用壽命的一項重要指標。

氧化是一個復(fù)雜的化學(xué)過程，氧化速度隨溫度的升高逐漸加快。有機熱載體發(fā)生氧化的原因是氧原子可以直接與碳氫化合物中的碳原子發(fā)生反應(yīng)生成有機酸。氧化表現(xiàn)為生成有機酸和形成聚合物，前者容易產(chǎn)生腐蝕，后者達到一定分子量后，作為淤渣而沉淀出來。產(chǎn)生的氧化產(chǎn)物溶解于有機熱載體中，有機熱載體的黏度就會增加。

由于在用有機熱載體在高溫條件下與空氣接觸會造成其快速且嚴重的氧化變質(zhì)，會引起鍋爐運行事故的發(fā)生和在用有機熱載體使用壽命的縮短，故從安全運行和節(jié)約資源的角度考慮應(yīng)盡量避免有機熱載體與氧接觸。

3 化學(xué)污染

有機熱載體化學(xué)污染的原因是多種多樣的，主要有以下幾方面：①新系統(tǒng)注入有機熱載體前未進行清洗；②設(shè)備或管線被其他化學(xué)物質(zhì)污染；③被加熱工質(zhì)泄露到有機熱載體系統(tǒng)中；④不同化學(xué)性質(zhì)的有機熱載體混用；⑤有機熱載體儲存和設(shè)備檢修過程中發(fā)生的化學(xué)污染。

從有機熱載體化學(xué)污染的原因可以看出有機熱載體污染引起的質(zhì)量變化主要是不同化學(xué)性質(zhì)的物質(zhì)在高溫下有可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或生產(chǎn)熱穩(wěn)定性更低的物質(zhì)，在高溫下會發(fā)生裂解，而不同介質(zhì)的混合又改變了原有的有機熱載體的物性。如裂解產(chǎn)物是低沸物、高沸物和固態(tài)不溶物，它們的存在影響系統(tǒng)運行安全和傳熱效率。同時，裂解也會導(dǎo)致有機熱載體閃點降低和爐管內(nèi)結(jié)焦，引發(fā)鍋爐安全事故。

此外，有機熱載體的質(zhì)量變化不但有上面所述的過熱超溫、氧化、化學(xué)污染引起的變化，還有有機熱載體系統(tǒng)泄漏、系統(tǒng)設(shè)計不合理、系統(tǒng)操作條件改變或操作方式有誤等引起的質(zhì)量變化。

參考文獻：

[1]TSG G5001-2010，鍋爐水（介）質(zhì)處理監(jiān)督管理規(guī)則[S].

[2]GB 23971-2009，有機熱載體[S].

[3]GB 24747-2009，有機熱載體安全技術(shù)條件[S].

作者簡介：

蔡康保（1984-），男，廣東湛江人，檢驗師，工程師，研究方向：鍋爐水（介）質(zhì)處理。