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减压蒸馏在有机热载体再生中的应用

发布人:Admin  浏览次数:  发布日期:2016-05-19

 

减压蒸馏在有机热载体再生中的应用

江苏省特种设备安全监督检验研究院常熟分院  陈宝良

摘 要 本文以部分工作性质处于不合格(或警告状态)的合成型有机热载体在负压力下进行相对低温蒸馏,对得到的再生有机热载体进行主要化学指标分析。

关键词 减压蒸馏 再生 再生有机热载体                                                                                                                                                                                

1

在减压下,压力降至133.322Pa1mmHg)测定液体温度最高达400时,能部分或全部蒸发的石油产品的沸点范围。在133.322Pa1mmHg)绝对压力至1.01325x105Pa760 mmHg)之间,根据再生工艺设备抽真空的实际效果,在一个比较合适的负压力下,参照未使用的有机热载体初馏点值计算出减压沸点也就是加热温度,用一定的蒸馏装置对在用有机热载体(合成型有机热载体为主)进行蒸馏,将得到一定产率的再生有机热载体。

2 减压蒸馏温度的确定

减压蒸馏温度-压力计算图表1

图表1

将液体在1.0Torr(真空压强,1/760个大气压)时的沸点和相同压力下的文献值比较,把标尺C上的压力1.0Torr的点记为Y,从点Y引一线通过760Torr时的已知沸点(标尺B上的点X)直至该直线与标尺A交与点Z。这就是液体在1.0Torr时的沸点值(约77

进行再生的有机热载体的减压蒸馏的工作温度就是减压沸点。理论上,蒸馏装置负压越低,进行再生的有机热载体减压沸点也就越低,但由于技术的限制,蒸馏装置抽真空至压力一般为200 mmHg

以首诺T55为例,其L-QB300有机热载体初馏点为332,负压为200 mmHg时,根据减压蒸馏温度-压力计算图表1,其进行再生的有机热载体减压沸点为250。同理对于朗盛DTLQC310有机热载体初馏点为256℃,负压为200 mmHg时,根据减压蒸馏温度-压力计算图表1,其进行再生的有机热载体减压沸点为170

3 减压蒸馏装置的构成

有机热载体减压蒸馏装置包括下列各部分:加温部分(小型燃油有机热载体锅炉),负压蒸馏部分,抽真空部分,进油出油(包括出油渣)部分,仪表控制部分。如果是在线减压蒸馏的话,要充分利用进行再生的有机热载体的回流温度。

4 合成型有机热载体的主要分类

  合成型有机热载体大体主要是以下三类:单环的L-QB300等级的如首诺T55、道达尔3120等的重质烷基苯类的合成型有机热载体;双苯环的LQC310等级的如德国朗盛DT的二甲苯基醚、博生MT的二芳烃异构等为主要成分的合成型有机热载体;三个苯环的L-QD330以上等级的部分氢化三联苯类等的合成型有机热载体。  

5合成型与矿物型有机热载体蒸馏状态的区别

合成型有机热载体是以化学合成工艺生产,都具有一定化学结构和确定的化学名称,一定压力下其沸点(或共沸点)是固定的,都有一定的馏程范围。当合成型有机热载体的性能达到警告状态或不合格状态时,可以用蒸馏方法将其主要组分分离出来。矿物型有机热载体是以石油为原料,经蒸馏和精制(包括溶剂精制和加氢精制)工艺得到的适当馏分生产的产品,其主要组分为烃类的混合物。这类混合物没有相对固定的沸程,当其性能达到安全警告状态或不合格状态时,很难再用蒸馏方式将有效组分分离出来。

6 再生合成有机热载体与未使用合成有机热载体常压下蒸馏结果的比较    

首诺T55未使用与再生有机热载体部分蒸馏结果比较图表2

  2

未使用

再生

初馏点

316.7

324.8

2%

342.7

329.0

5%

346.0

331.0

10%

346.8

332.4

15%

348.7

334.6

20%

348.1

336.0

25%

350.9

336.8

30%

352.2

338.9

35%

352.6

339.8

40%

355.7

341.2

45%

355.7

342.9

50%

358.6

344.4

朗盛DT未使用与再生有机热载体部分蒸馏结果比较图表3

3

未使用

再生

初馏点

273.6

276.5

2%

275.2

275.4

5%

275.6

276.5

10%

275.6

276.5

15%

275.6

276.5

20%

275.7

276.6

25%

275.7

276.6

30%

275.8

276.5

35%

275.9

276.6

40%

275.9

276.6

45%

276.0

276.7

50%

276.1

276.7

以上实验符合GB/T6536-2010的要求,设置初始加热功率为63%,转折加热功率为45%,初始转折旧时间150sec。初馏点检测方法与有机热载体型式试验报告的方法不一致。

从以上部分蒸馏结果中可以看出,再生有机热载体馏程范围比较集中,证明再生有机热载体的化学组份比较一致,沸点的微小差别源自分子结构的异构。朗盛DT二甲苯基醚单一组份的有机热载体。

7有机热载体在线再生的应用和再生有机热载体化学性质的分析

有机热载体在线再生就是从锅炉循环系统中抽出在用的有机热载体泵入再生装置,同时将再生好的有机热载体泵入锅炉高位槽装置进入循环系统工作,实现锅炉不停炉其介质实现在线再生。目前再生装置可以做到每小时再生0.6吨量有机热载体。在线再生不能实现有机热载体残碳值降到很低,整个系统全部量有机热载体再生一次,残碳值指标要达到0.3以下就算有不错的再生效果。图表4是以一个系统150吨左右在用有机热载体在线再生为例的各个时间点,锅炉循环系统中的有机热载体的主要指标分析。(3090150分别表示对系统里的有机热载体再生了30吨、90吨、150吨)

4

再生前

30

90

150

再生后

残碳

1.33

1.11

0.81

0.28

0.02

酸值

0.61

0.29

0.28

0.26

0.13

粘度

26.0

26.0

23.5

21.5

21.4

闪点

136

160

162

168

190

从图表4可以看出,由于再生有机热载体和部分未使用有机热载体不断补充进锅炉循环系统,系统中有机热载体的粘度值不断下降,酸值也不断下降,残碳也不断下降,但闪点因系统中低沸物的排出,其闪点值会不断上升。再生过程中,剩下的残渣油主要成分为超过正常组分的高沸点物和残渣。在线再生过程中分离出的残渣油的量就是系统补足新油的量,本次在线再生分离出的残渣油量为10.8吨,占再生工作量的约7%

8 再生有机热载体常温下部分结晶的分析

单个苯环与双苯坏的合成型有机热载体再生后得到的再生有机热载体没有常温下结晶的问题,但是有些三个苯环的含氢键的合成型有机热载体再生后得到的再生产有机热载体会发生常温下部分结晶现象,但此种再生有机热载体在受热后结晶现象马上消失。笔者认为,三个苯环合成有机热载体在使用过程中发生了部分氯键断裂,这是导致再生有机热载体发生常温下部分结晶现象的原因。

9锅炉节能减排与有机热载体再生的意义

有机热载体正常使用后其化学组分与结构一定会发生变化,若有机热载体发生过热现象,其工作时温度超过其最高使用温度,或者受到空气氧化,其工作性能必然会发生骤然改变,其传热性能下降,残碳值增高,粘度值增大,酸值增大,其正常馏程会变宽,大量出现的低沸物和高沸物混溶于有机热载体中。当有机热载体变质达到一定量时,有机热载体锅炉的管道受热面开始积碳结焦,传热性能下降,能源转换率下降,其本身作为热媒的主要性能也下降,甚至于锅炉管子过热烧穿,发生有机热载体泄漏引起燃烧事故。对达到一定变质程度的有机热载体进行再生,就是从变质了的有机热载体中分离出正常馏程的部分,与混溶的低沸物和高沸物区分,使其正常的工作性能恢复从前。一方面节省大量更换新有机热载体的资金,另一方面,让大部分已存在安全隐患的有机热载体恢复功能,对节能减排意义重大。

10结论

合成型有机热载体因其相对沸程窄,可以采用蒸馏方法蒸馏出其一定沸程的组分,蒸馏时蒸馏容器内若负压力则蒸馏温度较常压时能降低很多。变质的合成型有机热载体应当采用减压蒸馏法再生,确保其安全使用和有一定的使用周期。

参考文献

[1]常减压蒸馏装置技术问答》 唐孟海 胡兆灵,中国石化出版社

[2]GB/T24747-2009《有机热载体安全技术条件》 中国标准出版社

 

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