浅谈合成导热油MBT 质量分数与理化指标的对应关系

王玉珍

上海久星导热油股份有限公司（上海 200127）

目前国内导热油主要分为两大类，一类是矿物型导热油，一类是化学合成导热油。

矿物型导热油是将原油经过催化裂化、常压减压蒸馏、脱蜡、加氢精制等工艺生产出来的基础油原料，经过加热调和、添加助剂等工艺制成的一种能够作为传热介质的导热油。矿物型导热油是含有长碳链或带支链的多种物质的混合物，其理化指标与碳链长短、支链多少和支链的形式都有很大的关系。在实际生产中，矿物型导热油需要测定多个理化指标来判断是否是同一类物质，费时费力。

化学合成导热油是经过一定的化学合成反应生成的特定组分的导热油，如一苄基甲苯（MBT）、二苄基甲苯、烷基苯、氢化三联苯、联苯-联苯醚等。由于含有稳定的苯环结构，化学合成导热油具有较高的热稳定性，不易发生热分解和聚合反应，闪点降低慢，热传导系数高，不容易产生结焦和积炭，可以在高温下长时间使用。化学合成导热油的特点是挥发性低，热稳定性好，抗热裂化和抗氧化性能高，安全性高，使用寿命更长。

化学合成导热油MBT 是氯化苄与甲苯在催化剂的作用下发生缩合反应生成的化合物[1]。MBT 的化学结构中，在苯环外连接有一个甲基，其理化指标表现出很高的一致性和重现性。MBT 具有很好的耐低温特性，凝固点低于-60 ℃；热稳定性好，320 ℃加热720 h 后外观仍然是浅色透明，变质率仅0.91%；可在冷却和加热系统中使用，使用温度范围宽广。

本研究用数理统计中的方差和标准差来分析气相色谱归一法测定MBT 的质量分数，舍弃偏离3 倍标准差的数值[2]，找到了MBT 导热油的质量分数与其运动黏度、闭口闪点、残炭、酸值、密度的对应关系，最终通过控制MBT 质量分数来控制其运动黏度、闭口闪点、残炭、酸值、密度等理化指标，在生产过程中节省测试时间，省时省力。

1 方差原理

方差是用来表示随机变量与期望值之间离散程度的数值。方差分析的基本原理认为不同处理组的均数间的差别基本来源有两个，即实验条件和随机误差。

方差的计算公式为：

标准差是一组数据平均值分散程度的度量，可用来表征测定精度。因为标准差不仅取决于一组测定中的各个测定值，而且对一组测定中的极值反应比较灵敏，能反应一组数据集的离散程度，是衡量试验精度的重要参数，因此分析时更多地使用标准差。

标准差计算公式为：

在一组测定值中，出现大偏差测定值的概率是很小的。偏差大于2 倍标准差的测定值出现的概率只有5%；偏差大于3 倍标准差的测定值出现的概率更小，只有0.3%。如果出现大偏差测定值，就有理由认为该测定值与其余测定值之间有显著差异，可以将该测定值作为奇异值舍弃。

2 应用

2.1 气相色谱条件

化学合成MBT 导热油的质量分数用气相色谱归一法测定，参数如下：

（1）外在条件

氮气钢瓶稳压压力为0.5 MPa，仪器侧面压力为0.1 MPa；空气泵输出压力为0.4 MPa，仪器侧面压力为0.1 MPa；氢气发生器输出压力为0.3 MPa，仪器侧面压力为0.1 MPa。

（2）内在条件

柱箱初始温度为150 ℃；以10 ℃/min 的速率升温至180 ℃，保持2 min；以30 ℃/min 的速率升温至295 ℃，保持6 min；以30 ℃/min 的速率升温至320℃，保持10 min。降温时间为3 min。

检测器为氢火焰离子化检测器（FID）；放大倍数为109；极性设置+；设置温度为330 ℃，最高温度为410 ℃。

进样实际温度为150 ℃，设置温度为305 ℃，最高温度为410 ℃。

2.2 气相色谱结果

MBT 合成导热油的气相色谱测定结果见图1。

2.3 MBT 的理化指标

化学合成导热油MBT 的理化指标按照GB 23971—2009《有机热载体》[3]中规定的方法测定。

MBT 导热油的气相色谱法质量分数与运动黏度、闭口闪点、残炭、酸值、密度等理化指标的实际测试结果见表1。

MBT 质量分数与各理化指标的标准方差分析汇总见表2。

图1 标样MBT 含量的气相色谱结果

表1 MBT 的质量分数与各理化指标的实测数据

表2 MBT 质量分数与各理化指标的标准方差分析汇总

从表2 可以看出，第1 次方差分析后，表1 中 MBT 质量分数各次的测定结果与平均值的差值唯有8 号数据的差值≥±3σ，该数属于显著差异，应予以舍弃；舍弃后样本数为21，进行第2 次方差分析，同理舍弃了表1 中的5 号数据；根据第3 次方差分析结果舍弃了表1 中的7 号数据；第4 次方差分析没有偏离数，至此方差分析结束。由此确定第1 组对应数据。

同理，根据大量的实验数据确定第2～5 组数据。对各质量分数与理化指标的对应关系进行方差分析后的数据汇总见表3。

根据表3 得出线性方程：

Y1=-6.51+0.09X

Y2=-99.40+2.29X

Y5=-12.6+10.07X

测定结果表明酸值和残炭的数值不受MBT 质量分数的影响。

表3 MBT 的质量分数与各理化指标的实测数据方差分析数据汇总

2.4 实验数据重现性

上海久星导热油股份有限公司的检测数据与中国特种设备检测研究院所做的型式检验报告的数据对比见表4。重现性对比结果表明，实验数据准确可靠。

表4 方差分析后的各理化指标的数据与特检院型式检验报告数据对比表

3 结论

对MBT 合成导热油的气相色谱数据进行标准方差分析，当w（MBT）≥99.010 6%时，其运动黏度（40 ℃）是2.40～2.54 mm2/s，闭口闪点是127～130℃、密度（20 ℃）是984.6～998 kg/m3。这些测试数据都符合型式检验报告的要求。在实际生产中，MBT蒸馏阶段只要关注前后馏分的切换，保证MBT 的质量分数，那么该产品的运动黏度、闭口闪点、密度等理化指标就均落在统计数据范围之内。这样可大量地节省时间和能源，提高生产效率。