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1、1高温合成导热油在氟硅材料生产中的应用高温合成导热油在氟硅材料生产中的应用李存明苏州市凯美化工有限公司摘要摘要: :本文着重介绍导热油分类、比较、氟硅材料导热油的应用历史以及高温合成导热油使用现状和选用依据。高温合成导热油因其独一无二的低温流动性、优异的传热效率、高温热稳定性和长使用寿命， ，非常适合应用于氟硅材料生产装置设计及工艺要求。本文旨在进一步推动现有氟硅材料生产厂家及在建新项目能卓有成效地合理选用高性价比的合成导热油，突破习惯思维，低投入高产出，并利于节能减排环保要求。关键词关键词: : 氟硅材料，高温合成导热油，低温流动性，传热效率、热稳定性。一一. . 中国氟硅材料发展概况中国氟
2、硅材料发展概况我国氟硅产业的研究开始于 20 世纪 50 年代初，是为了应国防对尖端技术的需要而诞生的，随着上世纪 90 年代应用领域的拓展和市场需求的扩大而得到快速发展。被誉为“科技发展催化剂”的氟硅材料已成为 21 世纪化学工业最具发展潜力的新材料之一。含氟材料以优异的耐高低温、耐老化、耐化学品、绝缘、抗粘、低摩擦、不燃等特性，已从最初的军工领域逐步走向民用领域，成为不可缺少的化工新材料；有机硅材料具有耐高低温、耐辐射、耐气候老化、良好的电性能和表面性能以及生理惰性等特点，兼具有机材料和无机材料双重特性，被誉为“工业维生素” 。 作为不依赖于石油的第二化工，氟硅产品这一新兴材料，正以特有的
3、神奇不断提高着人类生活的水准，激发尖端科技的飞速发展。江、浙、沪、鲁、粤一带氟硅化学品产业快速崛起，逐渐成为这些地区的经济亮点，特别是在十五期间氟硅产业增速达到 30。我国有机硅单体产能亦快速增长，即将投产、扩建、新建的产能有近 100 万吨，到明年，预计国内有机硅单体产能将达到 205 万吨。2二二. . 导热油分类导热油分类111 导热油按其使用的加热系统可分为:液相导热油气/液两相导热油2.导热油按其成份一般可分为:矿物型导热油重质烷基苯混合物型导热油合成型导热油三三. . 导热油性能比较导热油性能比较考虑到氟硅材料生产装置工艺要求通常最高使用温度不会超过 330、导热油性价比、运行成本
4、等因素，有以下三类导热油可供选择：1 矿物型导热油2以石油为原料，经蒸馏和精制工艺得到的适当馏分生产的产品，其主要成分为长直链环烷烃和链烷烃混合物添加抗氧剂、抗结垢剂及粘度调节剂等加工调配而成。其主要化学结构式如下：CH3CH2nCH3 和 CH2nCH3 n 202.重质烷基苯混合物型导热油2采用南京烷基苯厂及抚顺洗化厂生产洗涤产品时所产生的副产品含 C14-C30的重质烷基苯混合物塔底油添加抗氧剂、抗结垢剂及粘度调节剂等加工调配而成的。其主要化学结构式如下：CH2nCH3 或 CH2n n 103.合成型导热油23以化学合成工艺生产的、具有一定化学结构和确定的化学名称的产品。其主要成份是由
5、化学单体经特殊合成工艺合成制得单一芳香烃化合物。如德国朗盛化学 DIPHYL DT 合成导热油，推荐使用温度范围为30330，是全球范围内最高使用温度能够达到 330、低温粘度最低、流动性最好、最经济的合成导热油。DIPHYL DT 属单一芳香烃化合物（二甲苯基醚含量97.5%） 。其化学结构式如下：由于矿物型导热油为石油副产物溜出组分经精炼制得, 大致可分为烷基芳香烃型环烷烃型链烷烃型三大类；重质烷基苯混合物型导热油其化学结构和特性参数与矿物型导热油基本相仿。只是较环烷烃型链烷烃型矿物油分子量分布窄一些,分子链短一些，而热稳定性较后者略高一些。 此类油都具有长直链化学结构,高温下热稳定性较差
6、，易产生不同程度热分解从而导致加热系统结焦结炭，低组分易挥发，年添加量大，通常使用在对热稳定性和工艺温度精确度要求不高的加热系统2。上述两种导热油低温粘度很大, 在冬季气候寒冷时, 油泵启动困难, 能耗大，传热效率较低，设备维护成本增加5。 油品劣化后不能再生, 废油可作为燃料处理或用作其它用途。 加热系统需经常性补充和更换新油，更换前必须停车清洗加热系统, 生产效率和企业赢利受到周期性影响。另外如何回收处理大量废旧导热油和清洗废液以达到日益严格的环保要求和承担应尽的社会责任是使用厂家不得不面对的现实问题。 而合成型导热油是专门用于传热合成出来的单一组分芳烃化合物, 它的制作过程采用严格及复杂
7、加工工艺和专利技术，经化学单体直接合成而来，其分子结构和原子间的共轭键具有高热高强稳定性, 因而通常合成芳香烃是目前最重要的合成油种类6。 德国朗盛化学集团 Diphyl DT 产品特性参数及指标6规格试验方法单位狄菲尔 DT商品名:DIPHYL DT化学分子式C14 H14 O化学结构式4二甲苯基醚含量气相色谱法%最低 97.5水卡尔.费歇(coul.)Mg/kg最 高 200特性数据密度(20oC)DIN 51757 ASTM D 4052-91Kg/m3约 1035凝固点DIN ISO 3016oC约 54运动粘度(20oC)DIN 51561 ISO 3104/3105 ASTM D
8、445/446mm2/s约 6.3中和值(酸性)DIN 51558(第 1 部分)ASTM D 974-64Mg KOH/g约 0.01沸点温度(1.013 巴)ISO 918 OECD 测试规格 103oC284-294闪点EN 22719 ASTM D 93-75oC约 135自燃温度DIN 51794 ASTM D 286-58ToC约 545爆炸下限(132oC)-按体积%约 0.8爆炸上限(206oC)-按体积%约 14.5水中溶解度(20oC)Quentin 法Mg/l约 4表面张力(20oC)OECD 圆环法N/m约 0.04导热率(20oC)-W/mK约 0.133平均比热(2
9、0oC)-kJ/kgK约 1.58最高膜层温度-oC约 340总热值 Ho-MJ/kg约 39.1净热值 Hu-MJ/kg约 37.6燃 烧等级VDE 0165-G1 温度等级VDE 0171-T1 危险等级-无热膨胀系数，(-20300oC)-K-110.610-4Diphyl DT 应用特点描述：1.低温运动粘度非常小， 传热效率高， 泵送性和低温/高温流动性表现同样优异3。管壁油膜薄，有利于传热和减少结焦现象。建议选用比通常矿物油和重质烷基苯型导热油原配置功率小一号循环油泵，或加装变频瞬时控制，有利于循环油泵的经济运行，省电节能性优异，立竿见影。5举例说明：400-600 万达卡导热油炉
10、通常配置 75KW 循环油泵，考虑流量和管道阻力等因素，使用 DIPHYL DT 可选用较低功率如 55KW 循环油泵，每小时可省 20 度电，按8000 小时/年，电费 0.8 元/度计，每年可直接节省电费开支：200.88000=128000元/年。2. DIPHYL DT 密度大（20,1035Kg/m3） 。 在同样的加热温度下，单位体积持热量大，输出热负荷就大，传热效率提高4。而矿物油和重烷基苯型导热油比重为0.860.87Kg/m3，持热量低。3. DIPHYL DT 不吸湿且水分少，Max.200 ppm, 通常实际含水率仅 3090 ppm 左右。升温快，煮油时间短，不需长时间
11、脱水排气，亦可高温下加油补充。4. DIPHYL DT 不同于水和其它类型导热油，从液态转变为固态时体积缩减，决不会使设备和管道损坏。5.DIPHYL DT 自燃点高达 545，因此属于油品安定性最好温度级 T1（T450） 。6. DIPHYL DT 年添加量少，理论值约 1%。如系统密封好则基本不需经常性添加补充，而矿物油和重烷基苯型导热油添加量一般为 1020%。7.PHYL DT 使用寿命一般是矿物油和重烷基苯型导热油的 35 倍，长期运行成本低。矿物油和重烷基苯型导热油三年左右需停产清洗加热系统、更换新油。考虑其添加量停车损失清洗费用以及经常性更换新油添加的采购成本，直接和间接使用成
12、本远远大于 DIPHYL DT。如矿物油按 8500 元/吨，使用九年，三年更换一次，添加量按 15%计，其直接单位成本为 85003 + 9850015%=36975 元/吨，加上停产损失清洗费用和能耗实际成本将成倍增加。8. PHYL DT 可再生循环使用，矿物油和重烷基苯型导热油不可再生，只能作废油烧掉或作其他用途。四四. . 高温合成导热油在氟硅材料生产领域应用高温合成导热油在氟硅材料生产领域应用粘度对比 运动粘度（mm2/S）温 度2050280300DIPHYL DT 6.33.00.370.35 矿物型导热油4815-280.610.46 重烷基苯型导热油48.7-12213.4
13、6-240.54-0.560.50-0.526氟硅材料是指聚合物中含 FC 键、SiO 键和 SiC 键，而不含 SiF 键的氟化有机硅材料。主要包括 各类硅烷产品、四氟乙烷、五氟乙 氟、二氟甲烷等新型制冷剂等有机氟产品、有机硅单体、改性有机硅、三氯氢硅、多晶硅等产品。我国早期氟硅材料生产因历史原因原大都采用矿物型导热油，其优点是原料来源充分，加工简单，价格低廉，其缺点是高温热稳定性差，容易结焦结炭，低温流动性差、使用寿命短、年添加量较多、需经常性清洗加热系统及更换新油、长期运行成本高。随着我国氟硅材料不断发展以及工艺、设备的不断更新换代，尤其是生产加工或合成温度普遍集中在在 280330温度
14、范围，比如部分硅烷产品加热温度在 270290，四氟乙烷、五氟乙氟、二氟 甲烷等新型制冷剂等有机氟产品加热温度在300320，三氯氢硅生产加热温度在 310320，有机硅单体合成 280350左右，有些改性有机硅生产加热温度也在 300左右，因而矿物型导热油已不能满足其长期安全生产、多个用热单元传热和长距离热输送的需要，高温合成导热油的优点已逐渐被用户了解和认可，已成为大势所趋。苏州市凯美化工有限公司作为德国朗盛化学公司高温合成导热油中国代理商自 2006年初对有机硅原有生产厂、在建有机硅项目及氟硅材料导热油使用情况曾进行了系统市场调查和跟进。调查结果显示在有机硅单体合成生产过程中开车启动时，
15、催化剂一般需要最高 320，持续时间约 5 6 小时，然后正常工作温度在 280左右，主要将反应热通过导热油带走，导热油此时起冷却作用。有时由于生产工艺不稳定或其他因素偶尔会造成导热油温度瞬间升高，因而有机硅单体合成生产过程大都采用热稳定性好的合成导热油作为热媒。据了解早期有机硅生产厂如吉化、蓝星、新安化工等由于当时可选择合成导热油种类很少，基本上别无选择采用矿物油或最高使用温度 345氢化三联苯类合成导热油。但由于矿物油高温热稳定性差、容易结焦结炭，随着合成导热油的引进，基本上已被绝大多数有机硅工厂弃置不用。一般而言，工作温度长期在 330340时，才会用氢化三联苯类导热油，其性价比能充分体
16、现。由于当时没有更适合有机硅生产工艺温度 280330的产品，7用户选择余地不大。 德国朗盛化学集团一直专注于高品质高温合成导热油的生产和开发，目前在国内销售产品见下表，因而可以为氟硅材料用户提供更大的选择空间。型 号产品名称适用加热系统使用温度范围包 装DIPHYL DT二甲苯基醚液相加热系统-30 330220 公斤/桶DIPHYL THT氢化三联苯液相加热系统0 345220 公斤/桶DIPHYL联苯混合物汽/液相加热系统12 400215 公斤/桶德国朗盛化学公司不仅生产目前有机硅普遍使用、全球范围内使用温度最高的液相高温合成导热油氢化三联苯（DIPHYL THT） ，同时亦生产其专利产品 DIPHYL DT 高温合成导热油。DIPHY
