Высокотемпературные органические теплоносители (ВОТ)

Главная / Каталог / Теплоносители / Высокотемпературные органические теплоносители (ВОТ)

Отображение 1–24 из 67

Высокотемпературный органический теплоноситель (ВОТ) — жидкость для передачи тепла в системах косвенного нагрева при температурах, недоступных воде и пару низкого давления. ВОТ нагревается в термомасляном котле или электронагревателе и по замкнутому контуру отдаёт тепло потребителям — реакторам, теплообменникам, прессам, сушилкам. К ВОТ относятся минеральные термомасла, синтетические ароматические жидкости и кремнийорганические (силиконовые) теплоносители; в зависимости от состава они работают при температуре до 300–400 °C и при этом требуют намного меньшего давления в системе, чем пар той же температуры.

Назначение высокотемпературных теплоносителей

  • Химия и нефтехимия: обогрев реакторов через рубашку или змеевик, ректификационных колонн, трубопроводов.
  • Производство полимеров и волокон: установки получения ПЭТ, полиамидов, синтетических волокон и смол.
  • Нефтегазовая отрасль: подогрев нефти и газа, регенерация абсорбентов, установки подготовки газа.
  • Переработка и производство материалов: прессы для ДСП и МДФ, каландры, сушилки, битумные и асфальтовые установки.
  • Энергетика: солнечные тепловые электростанции (CSP), установки органического цикла Ренкина (ORC), утилизация тепла.

Виды высокотемпературных органических теплоносителей

Тип теплоносителя Верхний предел, как правило Фаза Особенности
Минеральные термомасла до 300–320 °C Жидкая Самый доступный вариант; быстрее окисляются и образуют отложения при перегреве
Алкилбензолы и другая алкилароматика до 300–330 °C Жидкая Низкая вязкость, хорошая прокачиваемость при низких температурах
Гидрированные и модифицированные терфенилы до 340–345 °C Жидкая Низкое давление паров, контур без избыточного давления
Дибензилтолуол, бензилтолуол до 350 °C Жидкая; бензилтолуол — также паровая Высокая термостабильность; у дибензилтолуола низкое давление паров, бензилтолуол выше ~290 °C требует контура под давлением
Эвтектика дифенила и дифенилоксида до 400 °C Жидкая и паровая Самый высокий температурный предел; кристаллизуется около 12 °C

Отдельную группу составляют теплоносители для совмещённых схем нагрева и охлаждения с широким диапазоном рабочих температур — от отрицательных до 300 °C и выше.

Характеристики ВОТ

  • Максимальная температура объёма: предельная температура жидкости в контуре, выше которой ускоряется термическое разложение.
  • Максимальная температура плёнки: допустимая температура пристенного слоя в нагревателе; её превышение ведёт к крекингу и закоксовыванию труб.
  • Давление насыщенных паров и температура кипения: определяют, нужен ли наддув контура и на какое давление его рассчитывают.
  • Температура застывания или кристаллизации: от неё зависит пуск холодной системы и необходимость обогрева линий.
  • Термическая стабильность: скорость образования низкокипящих и высококипящих продуктов разложения; оценивается, например, по ASTM D6743.
  • Теплофизические свойства: вязкость, плотность, теплоёмкость и теплопроводность при рабочей температуре — они определяют коэффициент теплоотдачи и мощность насосов.
  • Пожарные характеристики: температура вспышки и самовоспламенения; ВОТ не являются огнестойкими жидкостями.

Как выбрать высокотемпературный теплоноситель

  • Рабочая температура: температура теплоносителя на выходе из нагревателя должна быть с запасом ниже его максимальной температуры объёма, а тепловой поток и скорость потока в нагревателе — такими, чтобы не превышалась допустимая температура плёнки.
  • Тип системы: жидкофазная или парофазная, с азотной подушкой в расширительном баке или открытая, с принудительной или естественной циркуляцией.
  • Минимальная температура: при пуске зимой или работе на охлаждение выбирают жидкости с низкой температурой застывания.
  • Давление в контуре: для систем без наддува нужен теплоноситель с низким давлением паров при рабочей температуре.
  • Совместимость: с материалами уплотнений и с теплоносителем, который уже залит в систему.

Стандарты и спецификации

  • ISO 6743-12: классификация теплоносителей, семейство Q.
  • DIN 51522: требования к теплоносителям и методам их испытаний.
  • DIN 4754: требования безопасности к установкам с органическими теплоносителями.
  • ASTM D6743: метод оценки термической стабильности органических теплоносителей.

Эксплуатация высокотемпературного теплоносителя

  • Анализ теплоносителя: периодически проверяют вязкость, кислотное число, содержание низко- и высококипящих фракций и твёрдого остатка.
  • Защита от окисления: горячий теплоноситель не должен контактировать с воздухом — расширительный бак держат под инертным газом или охлаждённым.
  • Долив и замена: доливают жидкость того же химического состава; разные классы смешивают только при подтверждении производителя. При переходе с минерального масла на синтетику систему промывают и удаляют отложения.
  • Уплотнения: в горячей зоне применяют спирально-навитые и графитовые прокладки с металлом, металлические прокладки, сильфонную арматуру, насосы с охлаждаемым торцевым уплотнением или магнитной муфтой; PTFE и фторэластомеры — только там, где температура ниже их предела.
  • Признаки неполадок: коксование труб нагревателя из-за перегрева плёнки, рост вязкости и шлам при окислении, накопление лёгких фракций и снижение температуры вспышки.

Вопросы и ответы

  • Чем ВОТ лучше пара? Для тех же температур пару нужно высокое давление, а многие жидкофазные системы на ВОТ работают при атмосферном или небольшом избыточном давлении — это проще и дешевле в оборудовании.
  • Можно ли на 350 °C использовать минеральное термомасло? Нет. Для такой температуры нужен дибензилтолуол (до 350 °C) или дифенильная смесь (до 400 °C); гидрированные терфенилы рассчитаны на 340–345 °C.
  • Можно ли смешивать теплоносители разных производителей? Жидкости одного химического состава, как правило, смешиваются; разные классы — только по подтверждению производителя.
  • Как понять, что теплоноситель пора менять? По анализу: росту вязкости и кислотного числа, увеличению доли высококипящих продуктов и твёрдого остатка, снижению температуры вспышки.