Нефтяные масла как теплоносители для промышленных процессов
Содержание статьи
Введение в масла-теплоносители
Современные химические процессы и производство синтетических волокон активно используют жидкие теплоносители и рабочие среды с уникальными химическими, теплофизическими и реологическими свойствами. В некоторых случаях в этих производствах применяются нетоксичные нефтяные масла-теплоносители с высокой термической стабильностью и температурой самовоспламенения.
Высокотемпературные нефтяные масла-теплоносители, работающие в диапазоне температур от 280 до 320°С, представляют собой продукты глубокой переработки нефти, полученные благодаря специальным технологическим процессам с высоким содержанием ароматических углеводородов. Такие масла часто обозначают аббревиатурой АМТ (ароматизированное масло-теплоноситель), где следующая цифра указывает на максимальную допустимую температуру длительного использования.
Существуют органические масла-теплоносители, которые подразделяются на минеральные и синтетические. Они могут использоваться как в закрытых (безвоздушных), так и в открытых системах (ванна, двойной котел). Температурный диапазон их применения варьируется от -115 °С до 410 °С.
При выборе масла-теплоносителя важно учитывать рекомендуемые температурные диапазоны, чтобы обеспечить максимальную эффективность в технологических процессах.
Теплоносители могут служить долго, если их эксплуатировать в соответствии с нормальными условиями и не превышать рекомендованные температуры. Однако фактический срок службы жидкости зависит от нескольких факторов: наличия или отсутствия температурных перепадов в системе, равномерного нагрева различных её компонентов, а также избежания контакта с воздухом в расширительной камере.
В правильно спроектированной и отлаженной системе теплоносители могут использоваться на протяжении нескольких лет. Они могут находиться как в жидком, так и в парообразном состоянии.
В процессе передачи тепла с помощью органических теплоносителей применяются либо минеральные, либо синтетические масла. Максимальная температура, которую могут достичь синтетические масла, составляет около 410 °C. Оборудование, использующее такие теплоносители, является отличной основой для различных производственных процессов.
Нагревательные процессы с использованием теплоносителей в парообразном состоянии обеспечивают равномерное распределение постоянного тепла между несколькими потребителями. Оборудование этого типа имеет спектр мощностей от 100 кВт до 45 МВт (для одного нагревателя) и может удовлетворить самые различные потребности. Объединяя несколько нагревателей, можно достичь ещё больших мощностей.
Преимущества термомасел
По сравнению с водой и паром термомасла имеют ряд преимуществ:
- Работают в широком температурном диапазоне от 50 °C до 410 °C
- Имеют широкий спектр мощности: до 45 МВт для одного нагревателя
- Обеспечивают оптимальное распределение тепла
- Обладают высокой теплоемкостью и коэффициентом теплоотдачи
- Предотвращают коррозию в отопительных системах и другом оборудовании
- Не требуют предварительного изменения химического состава (в отличие от водоподготовки для производства пара)
- Не нуждаются в котлах высокого давления (термомасло, благодаря высокой температуре кипения, циркулирует в системе почти без давления)
- Экологически чисты (весь технологический цикл замкнут, что исключает выбросы в окружающую среду)
Системы, использующие термомасла
Масляные термостаты. Эти устройства предназначены для поддержания заданной температуры пресс-форм и каландров и применяются в различных промышленных процессах, таких как литье, экструзия и ковка. Максимальная рабочая температура термостата составляет 300°С.
Парогенераторы с непрямым нагревом. Для них используются специальные термомасла. Комбинированное использование таких систем с парогенераторами является простым способом получения пара, необходимого для производства.
Воздухонагреватели. Во многих промышленных установках, где требуется горячий воздух, например, в сушилках, можно эффективно использовать воздухонагреватели на основе термомасла. Термомасло циркулирует по трубам, омываемым холодным воздухом, что приводит к получению горячего воздуха для использования в промышленных системах.
Термомасляные котлы. Они в основном используются в промышленности вместо паровых котельных. Применяются для разогрева мазута в нефтехранилищах, получения тепла, осуществления химических реакций и горячего прессования. Термомасляные котлы обеспечивают наибольшее потребление термомасел.
Использование термомасел в качестве теплоносителей для передачи тепловой энергии в различных промышленных процессах предпочтительнее, чем пар, поскольку это позволяет получить высокие температуры при низких давлениях, что снижает стоимость основного оборудования.
Благодаря высокой гибкости термомасел многие новые промышленные технологии, разработанные за последнее десятилетие (например, производство полиэстерных смол, синтетических смол, термопластических материалов и т. д.), используют их при температурах, превышающих 340 °С.
Теплоносительные установки. Установки, работающие на термомаслах, находят широкое применение в Западной Европе и используются во всех областях энергетики, где необходим равномерный процесс нагрева при температуре до 450 °С.
Термомасляные котельные (котельные термального масла). Используются в различных отраслях, включая пищевую, бумажную, деревообрабатывающую, металлообрабатывающую, строительную и химическую. Такие котельные позволяют создавать рабочие температуры до 350 °С при невысоком давлении в трубопроводах (около 6 бар).
Комплекс верхнего разогрева и слива темных нефтепродуктов. Этот комплекс предназначен для разогрева и слива мазута, нефти и битума из ж/д цистерн через верхний люк. В качестве теплоносителя используется специальное термомасло. Нормы потребления масла зависят от мощности установки, объема расширительного бака, обогреваемой площади и условий эксплуатации.
При правильной эксплуатации минеральный органический теплоноситель служит около 10000 часов, синтетический – в 5 раз дольше.
Обнаружить и контролировать термическую деструкцию теплоносителя (при превышении температур его эксплуатации) можно с помощью периодического анализа.
Ниже представлены краткие описания наиболее распространенных отечественных масел-теплоносителей.
АМТ-300
Жидкий нефтяной теплоноситель, используемый в закрытых системах, исключающих контакт с воздухом. Максимально допустимая температура масла при интенсивной принудительной циркуляции – не выше 280°С.
АМТ-300Т
Нефтяное масло для закрытых систем обогрева, оборудованных устройствами для удаления легкокипящих продуктов разложения, образующихся при длительной эксплуатации теплоносителя. Рекомендуется для заводов химизделий и других производств. Максимально допустимая температура масла при интенсивной принудительной циркуляции в условиях длительной эксплуатации – до 300 °С.
ЛЗ-ТК-2
Применяется в системах терморегулирования в температурных диапазонах от -100 °С до 80 °С и проявляет высокие антикоррозионные свойства по отношению к конструкционным материалам изделий.
ТЕМП-К
Предназначено для систем терморегулирования, функционирующих в интервале температур от -18 °С до 100 °С.
Ариан АТ-4зс
Разработано специально для использования в закрытых системах обогрева оборудования, исключая контакт с воздухом в горячем виде.
Ариан АТ-4е
Специально разработано для маслонаполненных электрорадиаторов, что исключает контакт масла с воздухом в горячем виде.
