导热油的安全隐患、防护及选用

徐兴元

导热油作为一种性能稳定的良好传热介质，被广泛的应用于诸多工业领域。然而，其使用过程中存在有潜在的安全隐患，因此有必要加深对导热油性能的认识，并提出行之有效的防护对策，避免各类安全事故的发生，确保生产安全。该文简单介绍了导热油的性能、国内外主要品牌及导热油加热系统特性，并对导热油系统运行可能发生的隐患进行了分析，总结实际运行经验，提出了7点导热油的防护的建议。

导热油是一种将燃料产生的热量间接传递给用热设备，具有加热均匀，高温低压传热，控温准确，同时可以循环使用的优良传热介质，被广泛的应用于石油化工、造纸纺织、航空航天等工业领域。然而，导热油作为传热介质在工业流程的高温环境下使用时，会给工厂带来潜在的火灾隐患，而制定对导热油的火灾评估指标迫在眉睫。所以，有必要对导热油的性能做进一步的认识。

导热油又称传热油，正规名称为热载体油（GB/T4016-83），英文名称为Heat transfer oil，所以也称热导油，热煤油等。导热油是一种热量的传递介质，由于其具有加热均匀，调温控制温准确，能在低蒸汽压下产生高温，传热效果好，节能，输送和操作方便等特点，近年来被广泛应用于油气集输场站的加热系统，而且其用途和用量越来越多。

目前国内生产导热油的厂家比较多，比较有实力的一线品牌主要有：长城、昆仑、统一、豫航、联远、大洋等厂家；而国外生产导热油的一线品牌主要有：美浮、BP、嘉实多、胜牌等。相比之下国外品牌的产品质量占有一定优势，国内品牌的产品价格占有优势，但近年来随着高科技的不断进步，国内一些知名品牌的产品创新和自主研发，已经逐渐缩小了与国际品牌的差距，不少品牌已经打入国际市场！

2 导热油系统特性：

热油具有抗热裂化和化学氧化的性能，传热效率好，散热快，热稳定性很好。导热油作为工业油传热介质具有以下特点：

可靠性强。在几乎常压的条件下，可以获得很高的操作温度。即可以大大降低高温加热系统的操作压力和安全要求，提高了系统和设备的可靠性。

操作简单。导热油可以在较宽的温度范围内满足不同温度加热、冷却的工艺需求，或在同一个系统中用同一种导热油同时实现高温加热和低温冷却的工艺要求，即可以降低系统和操作的复杂性。导热油与熔盐相比，在操作温度为400℃以上时，熔盐在传热介质的价格及使用寿命方面具有绝对的优势，但在其它方面均处于明显劣势，尤其是在系统操作的复杂性方面。

前期投资少。与蒸气加热系统相比较，导热油系统省略了水处理系统和设备，减小了系统压力等级，提高了系统热效率，减少了设备和管线的维护工作量。即可以减少加热系统的初投资和操作费用。

综合安全性较高。在事故原因引起系统泄漏的情况下，导热油与明火相遇时有可能发生燃烧，这是导热油系统与水蒸气系统相比所存在的问题。但在不发生泄漏的条件下，由于导热油系统在低压条件下工作，故其操作安全性要高于水和蒸汽系统。

3 导热油使用过程中诸性能潜在的危险性

目前，工业应用常见的导热油多为有机介质（烷烃类、芳香烃类），所以导热油的热稳定性和氧化性是影响其使用性能的两个重要指标。

热稳定性。导热油在使用过程中由于加热系统的局部过热，易发生热裂解反应，生成易挥发及较低闪点的低聚物，低聚物间发生聚合反应生成不熔不溶的高聚物，不仅阻碍油品的流动，降低形同的热传导效率，同时会造成管道局部过热变形炸裂的可能。

氧化稳定性。导热油与溶解其中的空气及热载体系统填装是残留的空气在受热情况下发生氧化反应，生成有机酸及胶质物粘附输油管，不仅影响传热介质的使用寿命，堵塞管路，同时易造成管路的酸性腐蚀，增加系统运行泄漏的风险。

4 导热油在使用过程中遇到的典型事故案例分析

2008年6月12日××公司导热油锅炉车间发生泄漏导致导热油喷溅引起重大火灾，其载热体管道中使用的是××型导热油，闪点200℃，燃点227℃，属于丙类可燃液体。而热载体中的最高供热温度达275℃，高于导热油的闪点，高温导热油从锅炉管道中泄漏，由于导热油自身温度很高，释放在空气中的导热油物化扩散成大面积的气溶胶，与空气混合后形成爆炸性的混合物。

表一 联苯醚的火灾爆炸指标

名称 闪点/℃ 自燃点/℃ 沸点/℃ 熔点/℃ 爆炸极限/%

联苯 113 577 255 70 0.7 ～3.4

二苯醚 115 695 257.5 27 1.35 ～2.5

联苯醚 102 680 258 13 —

从表一我们可以看出，联苯及二苯醚有很高的自燃温度（550-700℃），这远远超过了工业工艺中典型的加热温度（350-400℃）。而其他导热油的自燃温度都相对较低（235-334℃），从以往工厂里使用这些导热油的经验来看，当系统的密封性能受到破坏，出现泄漏，造成导热油和受热的仪器表面接触，以及被加热的热传导试剂蒸汽与空气混合导致自燃，这些最终都会引起火灾。

闪点是一种用于确定液体在给定工业工艺温度下形成可燃蒸汽和空气混合物能力的标准。作为标准，导热油应在高于他们闪点（110-220℃）的温度（220-350℃）下使用，并且导热油的闪点在使用中会大幅度下降（下降10-90℃），增加其再使用过程中的火灾隐患。

导热油的火焰传播温度范围（110-220℃）处在导热油工作温度范围内。因此，在工业工艺过程中，无论是空气进入热载体内，还是导热油的意外泄漏，都可能形成爆炸性混合物。导热油的热膨胀性较大，温度（123-400℃）时，其液体的体积膨胀率为0.7%-1.5%；若由液态变为气态，其体积将扩大150倍（在标准状态下），这种热胀性是引起管道设备破裂泄漏的原因之一[3]。所以，减敏法被用来确保工业工艺过程中没有爆炸的隐患。该文原载于中国社会科学院文献信息中心主办的《环球市场信息导报》杂志http：//www.ems86.com总第547期2014年第15期-----转载须注名来源使用这种方法就要求使用者了解易燃稀溶液的最低减敏浓度，还要了解最大爆炸压力，以此来确定建筑物的爆炸和火灾隐患级别，从而设计建筑物必须的爆炸防护系统。

对导热油的火灾隐患的分析让我们能够得到以下结论：在使用导热油的工业建筑里火灾和爆炸等危及安全的事故常有发生。对导热油的火灾隐患的评估也提出了如何降低火灾隐患的方法，有两种基本途径可以降低导热油在工业工艺中引起火灾的机率：保持其他技术不变，使用低火灾隐患的热传导试剂；或者保持所使用的导热油不变，改进热传导技术。

这两个方法完全可以同时应用。但是，前一种方法更有使用前景，因为热传导技术已经趋于成熟，短时间内得不到很大的提高；导热油是一些基本化工和能源工艺的一部分，为了保证最终产物，它们是不能改变的。而闪点和燃点作为导热油的重要参数，所以研发低蒸汽压、难燃或是具有较低可燃性的热稳定导热油成为今后的发展目标。

5 导热油在使用过程的防护

避免导热油的结焦。导热油在运行温度超过最高使用温度时，在导油管壁会出现结焦现象，随着结焦层的增厚，导油管壁温偏高又促使粘附结焦，不断增厚的管壁温度进一步提高，随着管壁的不断增厚传热性能恶化，随时可能发生爆炸事故。因此，严格控制热载体出口处导热油的温度不得超过最高使用温度，导热油在加热炉中的最高膜温应小于允许油膜温度，此外还得保证加热炉炉管中导热油的流速，辐射室内导热油流速不低于2m/s。

避免导热油的氧化。 由于导热油在热载体中高温运行的情况下易于发生氧化反应，造成导热油的劣化变质。通常对膨胀罐进行充氮保护，确保热载体系统的封闭，避免导热油与空气接触；在首次充装导热油前需要用氮气置换管道内的空气，以延长导热油的使用寿命。

防止热载体内混入水及其他杂质。 随着热载体的加热，溶解在其中的水分迅速汽化，导热管内的压力急剧上升而导致无法控制的程度，引起爆炸事故。所以，导热油在投入使用前应先缓慢升温（升温速度宜控制在30℃/h左右），脱除导热油中的水和其他轻组分杂质。

定期排查泄漏点。 加强现场检查，要确保热载体系统完好不漏，在首次升温时法兰连接处应进行在不同温度下的再次紧固操作；定期排查设备的腐蚀渗漏情况，发现渗漏及时检修。因此，热载体系统要合理设计，使用中要定期检测设备壁厚和耐压强度，并在设备和管道上加装压力表、安全阀和放空管。

定期化验导热油指标。 定期测定和分析导热油的馏程、残碳、酸值、粘度、闪点、熔点等理化指标，及时掌握其品质变化情况，分析变化原因。当酸值超过0.5mgKOH/g，粘度变化达到15%，闪点变化达到20%，残碳（质量分数）达到1.5%时，证明导热油性能已发生了变化。定期适当补充新的热载体，使系统中的残碳量基本保持稳定。

保持膨胀罐液位。膨胀罐中应有足够的导热油及气象空间，能保证导热油的膨胀、放空和维持泵入口的正压头。导热油在常温与运行温度下体积会发生很大变化，要求膨胀罐设计容量能满足常温下膨胀罐液位在1/4，运行温度下，体积膨胀后液位在3/4左右。导热油运行中液位不足应及时补充导热油，避免系统停运后气体进入导热油系统，对循环泵造成不必要的损坏。

导热油选择。在选择导热油前，首先应确定适当的加热工艺流程。如果系统已经结焦，需要再次选型，则应认真找出结焦的原因，对系统设计、部件设置和操作管理中的问题纠正，同时再次重装前必须对系统进行认真清洗。

6 导热油的选用

如何选用导热油，以达到热效率高，性能稳定安全可靠，使用寿合长，经济效益好的目的，应该从以下几个方面考虑：

导热油的导热系数大、比热高、热效率高、经济效益好；导热油在允许的最高使用温度下，提供良好的热稳定性和抗氧化安定性，有较长的使用寿命。导热油为有机物质，无论是合成型导热油还是矿油型导热油，它们都属烃类（烷烃、环烷烃或芳烃及其衍生物），因此，在加热的条件下，烃类会发生热裂解反应和氧化反应，使导热油变质。热裂解反应的结果，产生低沸点物，低沸点物会导致闪点下降，安全性降低；低沸点物还会发生聚合（或缩合），形成高分子物质胶质等，导致粘度和残碳增加，会引起结焦。氧化反应产生有机酸，使导热油酸值增加，深度氧化还会产生不溶性的酸泥，使导热油粘度增加它覆盖在热油炉管壁上，还会增加热阻，降低导热率。减免热裂解反应及氧化反应，导热油的使用寿命就会延长；

应有较高的闪点、自燃点和沸点。导热油的闪点，自燃点较高，可避免引起火灾危险，对液相使用的导热油，较高的沸点（初馏点），较低的低沸点物的含量，可确保导热油在液相状态下的安全使用；

导热油应有较低的酸值及残炭，对系统内设备与管道的材料不发生化学反应和腐蚀作用。导热油为高温状态下使用，在导热油加热系统长期运行，如果它对系统的材料及设备发生化学反应或发生腐蚀作用，将造成设备与管道的提前报废。酸值是导热油中有机酸的总和。酸值高，当油中有微量水分存在时，会对设备造成腐蚀作用。残炭是导热油裂解产物聚合（或缩合）后形成的胶质或沥青质，继续受热后形成的炭状物质。残炭高要引起结焦，影响传热效果，严重时要堵塞设备及管道；

5）粘度及凝固点要低，粘度表示导热油在一定温度下的稀稠程度和流动性。粘度大，内摩擦力就大，热油泵的输送能力也就差，同时，粘度大，传热效果也降低。凝固点表示导热油低温的物化性能。凝固点低，位于北方寒科地区的热油设备仍然可以正常启动运转；

选用的导热油，要从各方面来评估产品质量和经济效益。

导热油系统作为油气集输联合站的辅助系统，目前应用已十分广泛，利用导热油为用热设备加热是较为安全、经济的运行方式。通过对导热油系统安全性能的分析及操作注意事项的总结，对保障联合站安全、平稳、高效、节约运行，具有积极的作用。

（作者单位：盘锦辽河综研化学有限公司）