10T/h导热油蒸发器的设计文献综述

 2020-04-03 11:04

能源是人类生存和社会发展的重要基础资源,是世界经济的血脉,也是影响国家安全的重要因素。在过去的200多年中,建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料的基础上的能源体系极大地推动了人类社会的发展。目前正在大规模使用的石油、天然气、 煤炭等化石燃料是非再生能源,就目前已探明的储量而言,势必有枯竭之日。据有关资料预测,若按中国2005年的19亿吨标煤开采量计,只够开采46年。与此同时全球石油剩余可采储量加上储量增长潜量为2 297亿吨,加上待发现资源量共3 574亿吨,可用53年;全球天然气剩余可采储量加上储量增长潜量为2 225亿吨,加上待发现资源量共33 696亿吨,可用63年[1]。因此,节约能源,善用能源,提高能源利用率及单位能源产生的综合经济效益,是目前在能源消耗过程中必须解决的现实问题。

我国是一个能源总量比较丰富的国家,能源生产总量居世界第二位,但人均能源储量远远低于世界平均水平,整体的能源使用效率相对于发达国家严重偏低,据有关资料介绍,2011 年我国按汇率计算的单位GDP能耗为512 tec/百万美元,为美国的2.4倍,日本的4.4倍,世界平均值的2.0倍。按购买力平价计算,我国单位GDP 能耗为330 tce/百万美元,为日本和欧盟的2.1倍,美国和世界平均水平的1.5倍 [2]。面对这个现实,节约能源不仅是一件十分迫切的任务,而且是一项大有作为的事业。

1. 导热油的定义和特点

加热有直接加热和间接加热两种方式,导热油是填充在间接加热系统中的一种热载体,用于高温加热过程中精确控制温度、同一系统中加热和冷却过程控制或单一冷却目的。目前,对此称法不一,比较普遍的有热载体、热媒、热介质、道生或导生、加热油等[3]。导热油称法更为全面、明了,即显示出该种热载体是一种油又概括了其作用为导热而不仅仅是加热。

在400℃以下间接加热,主要分蒸汽及导热油两类,而使用蒸汽作为热媒的加热系统与导热油加热系统相比具有投资成本高、维修成本高、系统控制难、能量转换率低、能量损耗大、压力高、安全性差、操作人员要经过特别培训方可上岗、冷天气系统需要特别监测等缺点。并且与直接明火加热相比,使用导热油还具有设计简单、操作方便、维修成本低、投资少、能效高、不易发生火灾,使用安全可靠、可用于加热或冷却目的、温度控制精确及符合环保要求等特点。

2. 导热油的应用领域

导热油的应用领域十分广泛,主要有:纺织、合成纤维、染整工业;石油提炼工业、海洋石油及天然气平台加热;橡胶、塑料、造纸、油脂加工工业;树脂合成、油漆、涂料加工工业;聚合化工、精细化工(如下图所示)[15];医药中间体、医药合成等医药化工;沥青、水泥、石膏板、焦油、木材加工、公寓与楼宇取暖等建材工业;盐水浓缩和蒸馏}烘箱、烤炉、油脂裂解、油脂提炼等食品加工工业;表面涂层、熟化、商业烤炉;金属处理工业;压延机、热卷曲机、热压机等以及余热回收等[3]

3. 国内导热油使用现状和国外导热油发展趋势

(1)国外有机热载体产品的发展概况

20世纪30年代,美国道(Dow)化学公司研究并制造了有机热载体,命名为(Dowther),这便是最早使用的合成型有机热载体。道生由26.5%联苯和73.5%的联苯醛组成,它的常压沸点为258℃,可在385℃下使用[5]。但因其凝固点高(12.3℃)、渗透性强并伴有难闻气味,使其应用受到限制。50年代,美国Monsanto公司研制的三联苯、氢化三联苯型有机热载体(组成为联苯lt;27.2%,邻三联苯lt;54.4%,间三联苯lt;18.4%,对三联苯lt;3%)改进了道生的上述缺点,且使用温度可达350℃,但因其原料来源缺乏、价格昂贵、加工复杂而使应用受到一定的限制。

60年代,日本研究生产了乙基联苯类系列有机热载体,该系列产品热稳定性与联苯-联苯醚相似,沸点为286℃,凝固点为-10℃[6],克服了联苯-联苯醚凝固点高的缺点,成为当时国外比较通用、优质的导热介质。70年代,日本丸善石油株式会社以石油高温裂解过程或催化裂化过程产生的馏份油作为原料,生产出以萘为母体的有机热载体,其结构组份中主要含茚菲、萘、甲萘、甲基萘、二甲基萘等有机化合物。这种有机热载体热稳定性好,无腐蚀性,在高温(320℃)条件可长期使用,是一种良好的导热介质。

进入80年代,国外有机热载体的研究生产有了较大的发展和进步,市场上相继出现了不同国家推出的多种性能更佳的有机热载体产品。

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