長城L-QC320 導(dǎo)熱油在液化氣異構(gòu)化裝置的應(yīng)用

揭斌華 吳曉濤 王鵬 黃夏 潘正華

1 中國石化潤滑油有限公司茂名分公司

2 茂名市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測所

本文介紹了長城L-QC320 導(dǎo)熱油在某石化龍頭企業(yè)20 萬t/a 液化氣異構(gòu)化裝置的導(dǎo)熱油鍋爐上的應(yīng)用情況?，F(xiàn)場使用運(yùn)行75 個月期間不換油、不補(bǔ)油，在用油的指標(biāo)均在GB 24747—2009《有機(jī)熱載體安全技術(shù)條件》的允許使用質(zhì)量指標(biāo)范圍內(nèi)，每年為企業(yè)節(jié)約成本50 余萬元，創(chuàng)造了顯著的生產(chǎn)效益。

隨著我國清潔汽油產(chǎn)品質(zhì)量升級的推進(jìn)，2017 年執(zhí)行國V 標(biāo)準(zhǔn)、2019年1月1日起執(zhí)行國 VIA 汽油標(biāo)準(zhǔn)，硫含量、芳烴含量和烯烴含量等指標(biāo)的要求更趨嚴(yán)格，對優(yōu)質(zhì)汽油調(diào)合組分的需求更加迫切。烷基化油因不含硫、烯烴、芳烴，同時(shí)具有烷值高、蒸氣壓低等特點(diǎn)，作為優(yōu)良的調(diào)合汽油組分，在清潔汽油升級過程中的作用愈發(fā)重要[1]。在市場需求的推動下，我國烷基化裝置出現(xiàn)了井噴式建設(shè)投產(chǎn)，預(yù)計(jì)2020 年我國烷基化油產(chǎn)量為944 萬t，而需求量將達(dá)到1 128 萬t～1 410 萬 t[2]。

同時(shí)，我國烷基化油的產(chǎn)能受到原料及生產(chǎn)成本的制約，由于C4原料短缺，原料價(jià)格逐年增加，致使企業(yè)利潤壓縮，烷基化油裝置開工率較低，因此，企業(yè)對生產(chǎn)過程的節(jié)能減耗、降本增效尤為關(guān)注[3]。某石化龍頭企業(yè)20 萬t/a 液化氣異構(gòu)化裝置以液化氣為原料，主要生產(chǎn)異辛烷等烷基化油，該裝置的核心動力設(shè)備——導(dǎo)熱油鍋爐，選用70 t 長城L-QC320 導(dǎo)熱油作為初裝用油。本文對比了長城L-QC320導(dǎo)熱油與市售L-QC320 導(dǎo)熱油的性能，對其在某石化龍頭企業(yè)液化氣異構(gòu)化裝置導(dǎo)熱油鍋爐的現(xiàn)場使用情況進(jìn)行了介紹。

長城L-QC320 導(dǎo)熱油的性能

理化性能

長城L-QC320 導(dǎo)熱油與市售L-QC320 導(dǎo)熱油的理化性能典型數(shù)據(jù)見表1。

由表 1 可以看出，2 種 L-QC320導(dǎo)熱油均滿足質(zhì)量指標(biāo)要求，但相較市售產(chǎn)品，長城L-QC320 導(dǎo)熱油具有以下優(yōu)勢：

◇長城L-QC320 導(dǎo)熱油為環(huán)保型產(chǎn)品，顏色淡、無臭、無刺激性氣味；而市售產(chǎn)品為重芳烴成分，顏色深、有刺激性氣味，對使用者存在健康與安全風(fēng)險(xiǎn)。

表1 2種L-QC320導(dǎo)熱油的理化數(shù)據(jù)

◇黏度適中，具有優(yōu)異的傳熱效果和良好的設(shè)備潤滑效果，法蘭等連接處不易造成泄漏；而市售產(chǎn)品黏度較小，在流動過程中容易對法蘭、流量控制器等設(shè)備造成磨損、泄漏。

◇2%餾點(diǎn)高，閃點(diǎn)高，蒸氣壓低，揮發(fā)性低，減少油品消耗；而市售產(chǎn)品沸點(diǎn)低，容易汽化，造成循環(huán)泵氣蝕，管線波動劇烈，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。

◇密度小，一次性裝填量較市售產(chǎn)品少10%，同時(shí)循環(huán)泵的軸功率小，節(jié)省電費(fèi)。

熱穩(wěn)定性

導(dǎo)熱油的熱穩(wěn)定性是表征其在高溫下抵抗裂解、縮合傾向的關(guān)鍵指標(biāo)，反映導(dǎo)熱油在使用過程中抗結(jié)焦的能力以及日常補(bǔ)加情況[4]。根據(jù) GB/T 23800—2009 的要求，將導(dǎo)熱油在320 ℃下加熱720 h，通過對比試驗(yàn)前后油樣的蒸餾數(shù)據(jù)，得到導(dǎo)熱油試驗(yàn)后的低沸物、高沸物以及變質(zhì)率數(shù)據(jù)，結(jié)果見圖1。

由圖1 可知，長城L-QC320導(dǎo)熱油的低沸物、高沸物、變質(zhì)率數(shù)據(jù)分別為2.4%、2%、4.4%，其數(shù)值均優(yōu)于市售L-QC320 導(dǎo)熱油，說明L-QC320 導(dǎo)熱油在320 ℃溫度下，抗裂解能力與抗縮合能力性能更優(yōu)。同時(shí)，市售L-QC320 導(dǎo)熱油變質(zhì)率超過10%的質(zhì)量指標(biāo)要求，這是由于市售產(chǎn)品為混合芳烴油，成分復(fù)雜，在高溫作用下容易斷裂分解為輕組分，發(fā)生縮合反應(yīng)形成重組分。

熱氧化安定性

導(dǎo)熱油熱氧化安定性是表征在其在高溫下抗氧化的能力，反映導(dǎo)熱油在使用過程中抑制酸性物質(zhì)的產(chǎn)生、油泥的生成、黏度增長，保障系統(tǒng)高效傳熱，延長導(dǎo)熱油的使用壽命[5]。根據(jù)GB/T 23971—2009附錄C 的要求，將導(dǎo)熱油在175 ℃下加熱72 h，對比試驗(yàn)前后黏度增長（40 ℃）、酸值增加、沉渣變化情況，結(jié)果見表2。

由表2 可知，長城L-QC320導(dǎo)熱油高溫氧化后的黏度增長（40 ℃）、酸值增加、沉渣數(shù)據(jù)均較小，且滿足質(zhì)量指標(biāo)要求，應(yīng)用場合更廣，可應(yīng)用于開式系統(tǒng)或閉式系統(tǒng)。而市售產(chǎn)品由于成分復(fù)雜，初餾點(diǎn)、閃點(diǎn)較低，在試驗(yàn)過程中發(fā)生氧化反應(yīng)、輕組分揮發(fā)，產(chǎn)生較多酸性物質(zhì)與沉渣，同時(shí)，黏度增長71.03%，高于質(zhì)量指標(biāo)，只能用于閉式系統(tǒng)。

長城L-QC320 導(dǎo)熱油的現(xiàn)場使用情況

某石化龍頭企業(yè)20 萬t/a 液化氣異構(gòu)化裝置，以天然氣為原料，生產(chǎn)異辛烷等烷基化油，并于2013年1 月投產(chǎn)，作為該裝置的核心動力設(shè)備，YLW-7200MA 導(dǎo)熱油鍋爐為江陰三杰公司生產(chǎn)制造，初裝70 t長城L-QC320 導(dǎo)熱油，設(shè)備運(yùn)行參數(shù)見表3。

長城L-QC320 導(dǎo)熱油在裝置運(yùn)行75 個月期間，導(dǎo)熱油技術(shù)工程師定期前往現(xiàn)場采集在用油油樣，并對殘?zhí)俊⑺嶂?、閉口閃點(diǎn)、運(yùn)動黏度等重要安全指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測分析，并對照GB 24747—2009《有機(jī)熱載體安全技術(shù)條件》[6]中在用油質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行指導(dǎo)現(xiàn)場鍋爐設(shè)備的運(yùn)行，為企業(yè)實(shí)實(shí)在在地節(jié)省運(yùn)營成本，同時(shí)在環(huán)境、設(shè)備、人員安全等眾多方面也帶來收益。GB 24747—2009《有機(jī)熱載體安全技術(shù)條件》在用導(dǎo)熱油的質(zhì)量指標(biāo)和試驗(yàn)方法見表4。

圖1 2種L-QC320導(dǎo)熱油的低沸物、高沸物、變質(zhì)率數(shù)據(jù)對比

表2 兩種L-QC320導(dǎo)熱油的熱氧化安定性數(shù)據(jù)對比

表3 導(dǎo)熱油鍋爐設(shè)備運(yùn)行參數(shù)

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殘?zhí)渴怯脕肀O(jiān)測油品使用過程中的結(jié)焦變質(zhì)程度，油品在使用過程中會因局部過熱、高溫氧化產(chǎn)生炭渣和油泥沉淀，影響油品流動性，造成設(shè)備結(jié)焦，造成熱量損失，降低系統(tǒng)熱傳導(dǎo)效率。殘?zhí)恐笜?biāo)監(jiān)測情況見圖2。

從圖2可以看出，長城L-QC320 導(dǎo)熱油憑借優(yōu)異的抗結(jié)焦性能與抗裂解性能，殘?zhí)康哪暝鲩L速率緩慢，且一直處于允許使用質(zhì)量指標(biāo)范圍內(nèi)，確保系統(tǒng)內(nèi)無需補(bǔ)充新油。

酸值

酸值變化用來監(jiān)測油品使用過程中的氧化變質(zhì)程度，油品在使用過程中會因高溫氧化產(chǎn)生酸性物質(zhì)，導(dǎo)致油品酸值的升高，對設(shè)備造成腐蝕性危害。酸值指標(biāo)監(jiān)測情況見圖3。

從圖3可以看出，長城L-QC320 導(dǎo)熱油憑借其優(yōu)異的抗氧化性能，酸值的年增長速率非常緩慢，一直處于較低的水平，且在允許使用質(zhì)量指標(biāo)范圍內(nèi)。

閃點(diǎn)

閉口閃點(diǎn)是反映導(dǎo)熱油安全使用最重要的安全指標(biāo)，也反映導(dǎo)熱油運(yùn)行中輕組分的多少；導(dǎo)熱油在使用過程中，因局部受熱均勻、導(dǎo)熱油本身抗裂解性差等，導(dǎo)致產(chǎn)生輕組分，使在用油的閉口閃點(diǎn)下降。閉口閃點(diǎn)指標(biāo)監(jiān)測情況見圖4。

表4 在用導(dǎo)熱油的質(zhì)量指標(biāo)和試驗(yàn)方法

圖2 殘?zhí)恐笜?biāo)監(jiān)測情況

從圖4 可以看出，閉口閃點(diǎn)雖然隨時(shí)間波動變化，但一直處于允許使用質(zhì)量指標(biāo)范圍內(nèi)。

運(yùn)動黏度

運(yùn)動黏度是表征流動性的指標(biāo)。油品在使用過程中，高溫裂解和聚合將導(dǎo)致運(yùn)動黏度的降低或升高，因此，運(yùn)動黏度的變化可反映出油品變質(zhì)程度的大小。運(yùn)動黏度指標(biāo)監(jiān)測情況見圖5。

圖3 酸值指標(biāo)監(jiān)測情況

圖4 閉口閃點(diǎn)指標(biāo)監(jiān)測情況

圖5 運(yùn)動黏度指標(biāo)監(jiān)測情況

從圖5可以看出，長城L-QC320 導(dǎo)熱油的運(yùn)動黏度保持穩(wěn)定，但一直處于允許使用質(zhì)量指標(biāo)范圍內(nèi)，是導(dǎo)熱油鍋爐高效熱量傳遞、節(jié)約運(yùn)行成本的強(qiáng)力保障。

結(jié)論

長城L-QC320 導(dǎo)熱油在某石化龍頭企業(yè)20 萬t/a 液化氣異構(gòu)化裝置應(yīng)用結(jié)果表明，運(yùn)行75 個月期間不換油、不補(bǔ)油，在用油的指標(biāo)均在允許使用質(zhì)量指標(biāo)范圍內(nèi)；設(shè)備運(yùn)行情況良好，在滿負(fù)荷生產(chǎn)的情況下，依然滿足用油要求。長城L-QC320 導(dǎo)熱油具有不易結(jié)焦、傳熱快、熱效率高的特點(diǎn)，能確保設(shè)備系統(tǒng) “安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”運(yùn)行，為企業(yè)節(jié)省了成本，創(chuàng)造了生產(chǎn)效益。