本發(fā)明一般涉及導(dǎo)熱油，特別是本發(fā)明涉及導(dǎo)熱油的性能評(píng)價(jià)，更特別的，本發(fā)明涉及一種新型的導(dǎo)熱油氧化安定性測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

在熱力學(xué)的概念中，熱量是指在體系與環(huán)境之間因溫度差而交換的能量，傳熱，就是熱量傳遞的過程。在傳熱過程中，熱量是從溫度較高的物料傳向溫度較低的物料，它包括了加熱和冷卻兩種形式。傳熱一般分為直接傳熱和間接傳熱兩種方式。所謂直接傳熱，就是將高溫(或低溫)熱源的熱量直接傳遞給物料，如明火加熱、電流加熱、太陽能加熱等；所謂間接傳熱，是將上述直接熱源的熱量傳遞給一個(gè)中間熱載體，然后由中間熱載體將熱量再傳遞給物料，間接傳熱常用的熱載體有水、蒸汽、導(dǎo)熱油等。

導(dǎo)熱油，又稱有機(jī)熱載體、熱傳導(dǎo)液或熱媒，是一種以液相或氣相進(jìn)行熱量傳遞的物質(zhì)，它作為間接傳熱系統(tǒng)中的熱載體，是一種優(yōu)良的有機(jī)載熱介質(zhì)。

導(dǎo)熱油傳熱有兩種方式：一種是液相傳熱方式，它的工作溫度低于導(dǎo)熱油操作壓力時(shí)的飽和溫度；另一種是氣相傳熱方式，它的工作溫度就是在導(dǎo)熱油的操作壓力下的飽和溫度，產(chǎn)生的飽和氣體作為傳熱介質(zhì)。工業(yè)生產(chǎn)中，一般根據(jù)所需的工作溫度和控溫精度要求，選擇相應(yīng)的氣相或液相導(dǎo)熱油。大部分導(dǎo)熱油為液相傳熱介質(zhì)，少數(shù)導(dǎo)熱油為氣相傳熱介質(zhì)。液相傳熱方式蒸汽壓低、安全性高、使用更為方便，但在傳熱過程中，由于它傳遞的是導(dǎo)熱介質(zhì)的顯熱，傳熱中伴隨著導(dǎo)熱介質(zhì)的溫度變化，也就產(chǎn)生了溫差；所以，相比之下，氣相傳熱方式能滿足更穩(wěn)定的溫度，更適合控溫精度要求高、被加熱介質(zhì)對(duì)溫度較敏感的情況。目前，氣相系統(tǒng)還不能完全被液相系統(tǒng)取代。

通常，導(dǎo)熱油按照其化學(xué)組成或制造原料的不同分為礦物型和合成型兩大類。

礦物型導(dǎo)熱油是以石油煉制過程中提取出的某段餾份為原料，經(jīng)精制、調(diào)配功能添加劑等工藝制得，是烴類混合物，按組成有長碳鏈飽和烴、芳香烴、混合烴等類型，使用溫度一般為0℃-300℃。由于它的原料來源不同，且是在較寬餾程范圍獲取的產(chǎn)品，所以它是一個(gè)組分非常復(fù)雜的混合物，與合成型導(dǎo)熱油相比，其熱穩(wěn)定性和抗氧化性較差，使用溫度較低。它僅能用于液相系統(tǒng)，不可用于氣相系統(tǒng)；另外，由于它在常溫下的粘度比較大，低溫下的流動(dòng)性很差，所以也不能用于低溫冷卻系統(tǒng)。但它的來源豐富、生產(chǎn)工藝簡單，價(jià)格低廉，所以發(fā)展較快。礦物型導(dǎo)熱油一般不回收。

合成型導(dǎo)熱油是以石油化工或其它化工產(chǎn)品為原料，經(jīng)有機(jī)合成制得。根據(jù)它的化學(xué)組成，有些是純度很高的單一成分的化學(xué)品，有些是幾種同分異構(gòu)體的混合物或幾種化學(xué)性質(zhì)相近的物質(zhì)的混合物，使用溫度一般為-70℃-400℃。它的熱穩(wěn)定性和抗氧化性好，使用溫度較高，可用于液相或氣相系統(tǒng)、高溫加熱和低溫冷卻系統(tǒng)。合成型導(dǎo)熱油使用壽命長，可回收，但制作工藝較復(fù)雜，價(jià)格高。

我國的合成型導(dǎo)熱油研究始于60年代末，蘇州溶劑廠已經(jīng)能生產(chǎn)導(dǎo)熱油(聯(lián)苯—聯(lián)苯醚混合物)。礦物型導(dǎo)熱油的研究始于70年代，80年代初開始有一定規(guī)模的生產(chǎn)和使用導(dǎo)熱油，但當(dāng)時(shí)的開發(fā)和應(yīng)用面都很狹窄，合成型導(dǎo)熱油基本上是由進(jìn)口項(xiàng)目帶入的，使用量相當(dāng)小。80年代后期，導(dǎo)熱油的使用已逐步形成規(guī)模。隨著改革開放的不斷深入，不斷引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)，使我國的石化、化纖和化學(xué)工業(yè)飛速發(fā)展，對(duì)高溫加熱和低溫冷卻方面的需求越來越大，合成導(dǎo)熱油在系統(tǒng)加熱和冷卻上的優(yōu)越性被國內(nèi)廣泛認(rèn)識(shí)，同時(shí)導(dǎo)熱油的應(yīng)用技術(shù)也日趨成熟，使其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，用量飛速增長。

專家預(yù)計(jì)世界導(dǎo)熱油的需求將以每年3-5％的速度增加，亞洲的需求旺盛，預(yù)計(jì)年增長率超過35％。2000年以來，中國導(dǎo)熱油行業(yè)出現(xiàn)了一個(gè)非常大的飛躍，市場需求量幾乎增加了100倍，目前估計(jì)中國國內(nèi)的導(dǎo)熱油需求量約保持在50,000-60,000噸的需求水平。

近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，傳熱方式的改變和先進(jìn)生產(chǎn)工藝的需要，導(dǎo)熱油的應(yīng)用范圍越來越廣。從市場的最新動(dòng)態(tài)看，導(dǎo)熱油的工業(yè)應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，例如：使用溫度范圍的擴(kuò)大，應(yīng)用方式從以前單純的加熱、冷卻擴(kuò)大到現(xiàn)在可以用于余熱的回收，甚至可以直接用作化學(xué)溶劑。目前已被大量應(yīng)用在紡織、化纖、印染、造紙、食品、建材、冶金、石油化工等行業(yè)中，并呈不斷快速發(fā)展趨勢(shì)。然而導(dǎo)熱油在高溫運(yùn)行狀態(tài)下容易氧化或過熱而變質(zhì)。已劣化的導(dǎo)熱油，如果不及時(shí)更換或處理，很容易在鍋爐受熱面上炭化結(jié)焦，造成傳熱系統(tǒng)的安全隱患，不僅影響傳熱，浪費(fèi)燃料，而且易燒損爐管，導(dǎo)致爆管或產(chǎn)生裂縫引發(fā)泄漏，嚴(yán)重影響鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。有的甚至引發(fā)火災(zāi)等各種安全事故，造成重大人身傷害和財(cái)產(chǎn)損失。因此，加強(qiáng)導(dǎo)熱油的檢驗(yàn)檢測(cè)，正確合理地選擇導(dǎo)熱油，提高應(yīng)用技術(shù)水平，規(guī)范使用操作，防止有機(jī)熱載體鍋爐受熱面結(jié)焦積炭，對(duì)于確保導(dǎo)熱油鍋爐及傳熱系統(tǒng)的安全、節(jié)能運(yùn)行具有十分重要的意義。

目前氧化安定性的評(píng)價(jià)方法主要依據(jù)GB23971-2009附錄C中描述的方法，該方法包括如下的操作步驟：

1、金屬棒處理。金屬棒用砂紙細(xì)磨至表面光亮，然后用濾紙擦亮，綢布磨光。將磨好擦亮的金屬棒，用丙酮、乙醇等有機(jī)溶劑清洗干凈，后用綢布擦干，放入干燥器內(nèi)，24h內(nèi)使用。

2、測(cè)定試樣在熱試驗(yàn)前40℃運(yùn)動(dòng)黏度，記作v₁；測(cè)定試樣在熱試驗(yàn)前的酸值，記作A₁。

3、將G3型砂芯漏斗放入恒溫干燥箱恒重，其質(zhì)量記作m_l。

4、將180g試樣倒入400mL樣品池中，放入處理過金屬棒。

5、接通自然對(duì)流恒溫箱電源，從室溫開始加熱，試驗(yàn)溫度175℃,加熱時(shí)間72h。

6、試樣冷卻后，將試樣經(jīng)砂芯漏斗過濾，必要時(shí)可連接真空抽濾裝置進(jìn)行抽濾。過濾完成后將裝有沉渣的砂芯漏斗在105℃～110℃下恒重，其質(zhì)量記作m₂。

7、測(cè)定加熱并過濾后的油的黏度，記作v₂。

8、測(cè)定加熱并過濾后的油的酸值，記作A₂。

試樣的總沉渣：X₁＝m₂－m₁

試樣在熱試驗(yàn)前后運(yùn)動(dòng)黏度變化率：

試樣在熱試驗(yàn)前后酸值的增值：Z₂＝A₂－A₁

該裝置測(cè)試導(dǎo)熱油氧化安定性存在如下缺點(diǎn)。

一、控溫方式。該設(shè)備溫度測(cè)量及控制熱電偶位于加熱鋁浴中心位置，其測(cè)量溫度為鋁浴溫度，盛有導(dǎo)熱油樣品的樣品杯置于加熱鋁浴內(nèi)，鋁浴溫度到達(dá)設(shè)定溫度時(shí)，樣品尚未達(dá)到設(shè)定溫度，原設(shè)備無法測(cè)量樣品溫度。

二、氣體流量控制方式。該裝置為導(dǎo)熱油氧化安定性能評(píng)價(jià)，裝置的設(shè)計(jì)為自然對(duì)流條件下導(dǎo)熱油抗氧化的能力，將盛油敞口樣品杯，放入實(shí)驗(yàn)箱體中，在自然對(duì)流的條件下氧化，但作為導(dǎo)熱油氧化安定性能評(píng)價(jià)裝置，自然對(duì)流無統(tǒng)一設(shè)置條件，實(shí)驗(yàn)通風(fēng)狀況對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。

具體表現(xiàn)為：

1、原設(shè)備為圓形加熱鋁浴，同時(shí)可進(jìn)行6組樣品的試驗(yàn)，通風(fēng)口為直徑30mm圓形孔，位于設(shè)備背部。加熱時(shí)，位于通風(fēng)口附近的樣品由于空氣充分，氧化程度較其他孔位深，數(shù)值偏高。同一樣品同一試驗(yàn)箱內(nèi)結(jié)果重復(fù)性差。

2、設(shè)備運(yùn)行過程中，如實(shí)驗(yàn)室無排風(fēng)，加熱過程中不斷產(chǎn)生的油蒸汽布滿試驗(yàn)箱上部，除通風(fēng)口附近的2組樣品外，其它樣品不能充分與空氣接觸，不能滿足方法要求的自然對(duì)流條件，試驗(yàn)結(jié)果不能夠真實(shí)的反應(yīng)樣品的氧化安定性。

3、設(shè)備運(yùn)行過程中，如實(shí)驗(yàn)室無排風(fēng)，試驗(yàn)加熱過程中產(chǎn)生的油蒸汽不能即時(shí)排出，加熱產(chǎn)生的油蒸汽散布于室內(nèi)，不利于實(shí)驗(yàn)環(huán)境的安全及實(shí)驗(yàn)人員的健康。

4、實(shí)驗(yàn)過程中，如打開試驗(yàn)室通風(fēng)設(shè)備，能較好地帶走產(chǎn)生的油蒸汽，但由于無法準(zhǔn)確控制系統(tǒng)的通風(fēng)量，導(dǎo)致與加熱油面接觸的空氣流量不同，對(duì)結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。

三、油蒸汽處理方式。該裝置為將盛油敞口樣品池，放入實(shí)驗(yàn)箱中，在175℃下加熱72h，加熱過程中導(dǎo)熱油中輕組分有不同程度的揮發(fā)，對(duì)輕組分較多的產(chǎn)品其揮發(fā)能達(dá)未加熱樣品質(zhì)量的一半之多。揮發(fā)的油蒸汽或粘附于試驗(yàn)箱加熱內(nèi)壁或揮發(fā)出試驗(yàn)箱外，難以處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)目前導(dǎo)熱油氧化安定性測(cè)試中存在的問題，提出如下的解決方案，設(shè)計(jì)了一種新型的樣品池，即，帶有空氣分布器的樣品池，如附圖1所示，該樣品池包括樣品池6，用于盛待測(cè)試的油品，用于定量通入空氣的進(jìn)氣管1，該進(jìn)氣管位于密封樣品池的樣品池蓋3之上，并穿過樣品池蓋3與空氣分布器7連通，樣品池6上部的樣品池蓋3與樣品池6為磨口4連接，樣品池的磨口4處，相對(duì)樣品池本體部分，成約10-15度的傾角，以增加磨口的密封性，同時(shí)在樣品池蓋3上還設(shè)置有溫度傳感器探測(cè)部5，所述的探測(cè)部上部為敞開口，下部端口密封，用于放置溫度探測(cè)器，出氣管2設(shè)置于樣品池蓋3上，用于排出由空氣分布器進(jìn)入樣品內(nèi)部后排出的空氣，空氣分布器7一端與空氣進(jìn)氣管1連通，另一端設(shè)置的位置要盡量靠近樣品池6底部，但不能與樣品池6底部接觸。

所述的空氣分布器7上均勻地分布有細(xì)微的氣孔，氣孔的直徑約1mm或略小一些。圖1中示意的空氣分布器為球形，原則上可以使用任意形狀的分布器。

本發(fā)明的帶有空氣分布器的樣品池，一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案是，在出氣管2之后，連接一個(gè)冷凝系統(tǒng)(圖中未示出)，用以收集從出氣管中帶出的油蒸汽，減少對(duì)外排放，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好。

采用本發(fā)明的帶有空氣分布器的樣品池，由于溫度探測(cè)點(diǎn)位于實(shí)際待測(cè)的油品中，真實(shí)反映了油品在實(shí)際測(cè)定溫度下的氧化安定性，避免了由于溫度測(cè)量不準(zhǔn)產(chǎn)生的測(cè)定誤差。

其二，由于采用了本發(fā)明的帶有空氣分布器的樣品池，空氣流動(dòng)處于連續(xù)密閉的體系中，與待測(cè)的油品本體實(shí)現(xiàn)充分連續(xù)的接觸，并且可以定量調(diào)節(jié)，因此，避免了外界試驗(yàn)室通風(fēng)狀況對(duì)待測(cè)油品表面流動(dòng)空氣的影響。另外，由于可以定量調(diào)節(jié)進(jìn)入空氣分布器中空氣的流量，能夠?qū)崿F(xiàn)更精準(zhǔn)地控制氧化測(cè)定條件，實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)地測(cè)定結(jié)果和平行度。

第三，由于采取了密閉的測(cè)定體系，從空氣分布器中帶出來的空氣及油蒸汽經(jīng)冷凝進(jìn)入了回收裝置中，極大地改善了測(cè)試裝置房間的空氣質(zhì)量，有利于實(shí)驗(yàn)環(huán)境的安全及實(shí)驗(yàn)人員的健康。

本發(fā)明的另一方面涉及導(dǎo)熱油氧化安定性測(cè)試裝置，所述的裝置包括箱體12，箱體包括保溫層10，加熱鋁浴體9，用于加熱帶有空氣分布器的樣品池6，加熱超溫控制傳感器11，還包括壓力調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，氣流調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，和溫度調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，在圖2中未示出，在圖3中給出了示意圖。

本發(fā)明的又一方面涉及改進(jìn)的導(dǎo)熱油氧化安定性測(cè)試方法，改進(jìn)后的測(cè)試步驟，包括：

1、金屬棒處理。金屬棒用砂紙細(xì)磨至表面光亮，然后用濾紙擦亮，綢布磨光。將磨好擦亮的金屬棒，用丙酮、乙醇等有機(jī)溶劑清洗干凈，后用綢布擦干，放入干燥器內(nèi)，24h內(nèi)使用。

2、測(cè)定試樣在熱試驗(yàn)前40℃運(yùn)動(dòng)黏度，記作v₁；測(cè)定試樣在熱試驗(yàn)前的酸值，記作A₁。

3、將快速定量濾紙置于布式漏斗中，并放入恒溫干燥箱恒重，濾紙質(zhì)量記作m_l。

4、將180g樣品倒入容積約400mL的帶有空氣分布器7的樣品池6中，放入處理過的金屬棒，將帶有溫度傳感器探測(cè)部5、空氣分布器7進(jìn)氣管1及出氣管2的樣品池蓋3，蓋在樣品池6的磨口4上，注意空氣分布器7不能接觸到樣品池6底部，然后將樣品池6放入加熱鋁浴內(nèi)。

5、將對(duì)應(yīng)溫度傳感器放入樣品池蓋3上的溫度傳感器探測(cè)部5中，進(jìn)氣管1與箱體氣流調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)連接，出氣管2與箱體氣體回收管路連接。

6、打開空氣瓶，氣體分壓0.5MPa，調(diào)節(jié)控制板流量計(jì)至空氣流量為50mL/min，穩(wěn)定約5min后，開始加熱，設(shè)置加熱溫度為175℃。

7、根據(jù)溫度調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)顯示，記錄樣品溫度，待樣品池樣品溫度達(dá)到175℃，開始計(jì)時(shí)，樣品加熱時(shí)間為72h。

8、停止加熱，待樣品冷卻后，將試樣經(jīng)帶有濾紙的布式漏斗過濾，必要時(shí)可連接真空抽濾裝置進(jìn)行抽濾。過濾完成后將裝有沉渣的漏斗在105℃～110℃下恒重，濾紙質(zhì)量記作m₂。

9、測(cè)定加熱并過濾后樣品的黏度，記作v₂。

10、測(cè)定加熱并過濾后樣品的酸值，記作A₂。

試樣的總沉渣：X₁＝m₂－m₁

試樣在熱試驗(yàn)前后運(yùn)動(dòng)黏度變化率：

試樣在熱試驗(yàn)前后酸值的增值：Z₂＝A₂－A₁

附圖說明

附圖1，是帶有空氣分布器的樣品池，其中1表示進(jìn)氣管，2表示出氣管，3表示樣品池蓋，4表示磨砂連接口，5表示溫度傳感器探測(cè)部，6表示樣品池，7表示空氣分布器。

附圖2，是試驗(yàn)裝置的剖面圖，其中8表示箱體通氣口，9表示加熱鋁浴，10表示保溫層，11表示超溫控制傳感器，12表示箱體，13表示箱體底座；

附圖3，控制板的示意圖，其中14表示進(jìn)氣壓力指示計(jì)，15表示流量計(jì)，16表示進(jìn)氣壓力調(diào)節(jié)閥，17表示流量調(diào)節(jié)閥，18表示溫度顯示器。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

不開啟實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)設(shè)備的情況下，按照本發(fā)明描述的改進(jìn)的方法，在帶有空氣分布器7的樣品池6中加入180g導(dǎo)熱油L-QB300，加入處理好的金屬棒，蓋上樣品池蓋3，注意調(diào)整空氣分布器7位置，將帶有空氣分布器7的樣品池6放入加熱鋁浴內(nèi)，將對(duì)應(yīng)溫度傳感器放入樣品池蓋3上溫度傳感器探測(cè)部5內(nèi)，接通空氣，空氣流量調(diào)節(jié)至50mL/min，出氣口連接箱體出氣管氣路，穩(wěn)定約5min后，開始加熱，樣品溫度至175℃時(shí)開始計(jì)時(shí)，加熱時(shí)間72h，關(guān)閉電源停止加熱，關(guān)閉空氣，待油溫降至室溫，取出油樣過濾，測(cè)定粘度及酸值，計(jì)算粘度變化率及酸值增長。

實(shí)施例2

打開實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)設(shè)備的情況下，按照本發(fā)明描述的改進(jìn)的方法，實(shí)驗(yàn)過程同實(shí)施例1

實(shí)施例3

同一樣品，1-6號(hào)孔位，同時(shí)按照實(shí)施例1，進(jìn)行6組平行性試驗(yàn)。

對(duì)比例1

不開啟實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)設(shè)備的情況下，按照GB23971-2009附錄C中描述的方法，在燒杯中加入180g導(dǎo)熱油L-QB300，加入處理好的金屬棒，將燒杯放入鋁浴內(nèi)，開始加熱，鋁浴溫度至175℃時(shí)開始計(jì)時(shí)，加熱時(shí)間72h，關(guān)閉電源停止加熱，關(guān)閉空氣，待油溫降至室溫，取出油樣過濾，測(cè)定粘度及酸值，計(jì)算粘度變化率及酸值增長。

對(duì)比例2

在打開實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)設(shè)備的情況下，按照GB23971-2009附錄C中描述的方法，在燒杯中加入180g導(dǎo)熱油L-QB300，加入處理好的金屬棒，將燒杯放入鋁浴內(nèi)，開始加熱，鋁浴溫度至175℃時(shí)開始計(jì)時(shí)，加熱時(shí)間72h，關(guān)閉電源停止加熱，關(guān)閉空氣，待油溫降至室溫，取出油樣過濾，測(cè)定粘度及酸值，計(jì)算粘度變化率及酸值增長。

對(duì)比例3

同一樣品，1-6號(hào)孔位，同時(shí)按照對(duì)比例1，進(jìn)行6組平行性試驗(yàn)。

上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)在下表1中。

表1實(shí)施例和對(duì)比例的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

通過上述實(shí)施例1-3和對(duì)比例1-3的比較，清楚可見，本發(fā)明成功地解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。采用本發(fā)明的測(cè)試裝置獲得的檢測(cè)結(jié)果不受外界環(huán)境影響，重復(fù)性、平行性良好。同時(shí)可收集試驗(yàn)過程產(chǎn)生的蒸汽，能夠有效地防止油蒸汽進(jìn)入空氣中，極大地改善了測(cè)試裝置環(huán)境的空氣質(zhì)量，有利于實(shí)驗(yàn)環(huán)境的安全及實(shí)驗(yàn)人員的健康。