一种抗结焦矿物导热油及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种有机热载体，特别涉及一种具有抗结焦特性的矿物导热油，本发 明同时还提供了一种上述抗结焦矿物导热油的制备方法。
【背景技术】
[0002] 有机热载体主要是指用于热量传导的有机介质，其中以导热油应用最为广泛，涵 盖石油化工、纺织印染、木材加工、食品制药、造纸等各个行业。导热油又称传热油，正规名 称为热载体油（GB/T4016-83)，导热油是一种热量的传递介质，由于其具有加热均匀，调温、 控温准确，能在低压下产生高温，传热效果好，节能，输送和操作方便等特点。
[0003] 导热油具有抗热裂化和化学氧化的性能，传热效率好，散热快，热稳定性很好。导 热油作为工业传热介质具有以下特点：在几乎常压的条件下，可以获得很高的操作温度。可 以大大降低高温加热系统的操作压力和安全要求，提高了系统和设备的可靠性；可以在更 宽的温度范围内满足不同温度加热、冷却的工艺需求，或在同一个系统中用同一种导热油 同时实现高温加热和低温冷却的工艺要求。可以降低系统和操作的复杂性；省略了水处理 系统和设备，提高了系统热效率，减少了设备和管线的维护工作量。在不发生泄漏的条件 下，由于导热油系统在低压条件下工作，其操作安全性要高于水和蒸汽系统。
[0004] 根据导热油的成分及制造过程，导热油可以分为合成型导热油、矿物型导热油和 半合成导热油。合成导热油是人工化学合成的成分单一纯度较高的导热油，主要有以下几 种类型：烷基苯型、烷基萘型、烷基联苯型、联苯和联苯醚低熔混合物型。矿物导热油主要是 石油精制过程某一馏程产物，其主要成分随基础油的成分不同，一般为长链烷烃和环烷烃 的混合物。矿物导热油可以从石油化工的副产物中分离得到，来源较为广泛，成本容易控制 是一种理想的低成本的初级导热油。
[0005] 但是，由于矿物导热油是石油精制过程分离得到的馏分，成分较为复杂，对于氧化 的敏感度较低，但是由于其自身成分的复杂性及石油精制过程中可能残留的杂质成分，使 得矿物导热油在长期使用中热稳定性通常表现不佳。
[0006] 现有的锅炉系统在设计时为了提高矿物导热油在运行过程中的导热油的温度和 稳定性，通常需要封闭系统即封氮隔绝空气以避免导热油氧化变质。氮封系统本身对于设 备的要求较高，且需要专人定期维护密封装置，对于密封设备内部压力进行严格监管，不少 厂家为了节约生产成本，将锅炉氮封系统安装成了直接和空气接触的开式系统，这就导致 导热油的氧化变质。矿物导热油的酸值、残碳、闪点、黏度的恶化。劣化以后的导热油逐渐 在锅炉管道内形成结焦物附着，导致锅炉能耗增加、炉管烧穿、系统停车等一系列的严重生 产事故。所以提供一种性质稳定、抗氧化性能好，不易变质的抗结焦导热油就成了亟需解决 的问题。
[0007] 我国导热油的国家标准GB23971-2009的检测重心在于测定导热油在氮气保护下 的热稳定性，对于既受高温又受氧化的工况条件下测试导热油的综合稳定性国标中未能涉 及；因此，很多达国标的导热油在实际使用中结焦普遍严重、使用寿命很短。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于克服现有技术中矿物导热油综合稳定性较差，并容易结焦的问 题；提供一种抗结焦矿物导热油。该导热油的抗结焦性及综合稳定性好，能够适用于各种开 放式锅炉系统，特别适用于没有氮封的锅炉系统。
[0009] 为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
[0010] -种抗结焦矿物导热油，主要由以下成分组成，精制矿物油、胺类抗氧剂、酚类抗 氧剂、清净剂、分散剂。其中精制矿物油的含量应不少于95wt%。
[0011] 所述精制矿物油是溶剂精制的矿物油：初馏点> 320°C，运动黏度（40°C)小于 35mm2/s，残碳< 0. 04%，酸值< 0. 04mgKOH/g，铜片腐蚀小于1级（按GB/T5096进行测 试，10(TC，3h)〇
[0012] 进一步，所述精制矿物油：开口闪点大于180°C。
[0013] 优选的，所述精制矿物油的馏程为320-450°C。优选的，所述精制矿物油：残碳 < 0? 02 %，酸值< 0? 02mgKOH/Kg。
[0014] 进一步，所述精制矿物油：硫含量彡0.15%，氯含量彡20mg/Kg。
[0015] 胺类抗氧剂和酚类抗氧剂具有协同增效作用，具有1+1 > 2的抗氧化效果，可以大 幅度的增强抗氧化性能。
[0016] 进一步，所述抗结焦矿物导热油成分百分比例满足：胺类抗氧剂0. 03% -1. 5%， 酚类抗氧剂〇? 03% -1. 5%、清净剂0? 05% -1. 6%、分散剂0? 05% -1. 8%。
[0017] 进一步，所述矿物油是中性油。优选为HVI100-150,MVI100-150。
[0018] 进一步，所述胺类抗氧剂是烷基二苯胺（T534,括号内为商品号，下同）、辛基/戊 基二苯胺（L57)、对对二异辛基二苯胺（T516,形态为粉末）、N-苯基-a-萘胺（T531)中的 一种或几种。
[0019] 进一步，所述酚类抗氧剂是2,6_二叔丁基对甲酚（T501)、2,2-亚甲基双（4-甲 基-6-叔丁基苯酚）（2246)、0 - (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸异辛醇酯（1135)中的 一种或两种。
[0020] 进一步，所述清净剂是合成磺酸钙、合成磺酸镁和硫化烷基酚钙中的一种或几种。 具体的所述清净剂是高碱值合成磺酸钙（T106)、高碱值合成磺酸镁（T107)和硫化烷基酚 钙（T122)中的一种或几种。优选的，所述高碱值合成磺酸钙碱值大于295mgKOH/g;所述 高碱值合成磺酸镁碱值大于390mgKOH/g;所述硫化烷基酸妈碱值大于300mgKOH/g。
[0021] 进一步，所述分散剂是双烯基丁二酰亚胺（T152)，双掛聚异丁烯丁二酰亚胺 (T154)，多掛聚异丁烯丁二酰亚胺（T155)，高分子量丁二酰亚胺（T161)中的一种或两种。 所述分散剂碱值为15~30mgK0H/g。优选的，所述分散剂是无灰分散剂。
[0022]导热油会发生氧化反应，主要是由于溶解于导热油中的氧引起的，而导热油中溶 解的金属离子会加速氧化反应的进行。加入了烷基化二苯胺和抗氧剂2246可有效中止氧 化游离基的产生，使其变成不活泼的物质，最终达到终止氧化反应的作用。在这里烷基化二 苯胺和抗氧剂2246是作为过氧化物分解剂和链反应终止剂。随着温度的升高和时间的延 长，氧化产物的产生会使油品的酸值增加，酸值增加的这部分物质再受热受氧化会变成酮、 醇、含氧酸、酯等物质，最终成为油泥。这两种抗氧剂的配合使用，可显著提高抗氧化效果， 加入的高碱值合成磺酸钙可以中和氧化所形成的含氧酸，并与分散剂一起，保持在高温下 油品的清洁度，同时减少了高温下金属离子对油品的氧化催化作用。
[0023] 另外，本发明还提供了一种制备上述抗结焦矿物导热油的方法，其包括以下步 骤：
[0024] (1)选用精制矿物油为基础油，加热到110_140°C，最好是120°C左右，保持1-4小 时，优选保温1-2小时，脱除基础油中的水分、轻质组分。基础油中水分含量低于500mg/Kg。
[0025] (2)加入固体的添加剂。所述固体添加剂包括：对对二异辛基二苯胺、2, 6-二叔丁 基对甲酚、2, 2'-亚甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）。搅拌，完全溶解。
[0026] (3)降温至60-80°C，加入其余液态添加剂组分，搅拌，混合均匀得到成品矿物导 热油。搅拌20-120分钟，优选搅拌30-60分钟，最好是45分钟。
[0027] 进一步，最好是将步骤3得到的混合均匀的矿物导热油过滤分装得到成品矿物导 热油。
[0028] 进一步，上述步骤中搅拌速度为60-80转/分钟。
[0029] 本发明的最大特点是：导热油的热稳定性好、热氧化安定性好，不易结焦，不易堵 管道，无毒无臭，操作安全，能长时间保持导热效率，最经济的使用寿命五年以上不结焦。
[0030] 与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0031] 1.本发明使用精制矿物油作为基础油，加入优选配方添加剂，保证制备得到的抗 结焦矿物导热油品质稳定可靠，能够长期在高温环境下工作不发生变质结焦。
[0032] 2.本发明的抗结焦矿物导热油不但热稳定性好，而且导热油的黏度适中，导热传 质效率高，对于锅炉燃料消耗量的减少具有突出实质性意义。
[0033] 3.本发明的抗结焦矿物导热油具有一定的自洁性，在锅炉管道中长时间使用后不 易产生结焦物、附着物，对于锅炉管道中导热油的流动性良好，锅炉管不易老化，不易穿孔 泄漏，提高了锅炉的安全操作性，延长了锅炉的使用寿命。
[0034] 4.本发明的抗结焦矿物导热油具有一定的环保意义，使用寿命增长，减少了换油 和清洗锅炉的次数，从而减少污染物的排放。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合试验例及【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解 为本发明，上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
【发明内容】
所实现的技术均属于 本发明的范围。本发明中未特别说明的百分比均为重量百分比。
[0036] 以下实施例中部分添加剂采用缩写解释如下：
[0037] T534一烷基二苯胺；L57-辛基/戊基二苯胺；T531-N-苯基-a-蔡胺
[0038] T516-对对二异辛基二苯胺；T501-2, 6-二叔丁基对甲酚；
[0039] 1135- 0 _(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸异辛醇酯；
[0040] 2246- 2, 2-亚甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）；T106-高碱值合成磺酸钙；
[0041] T107-高碱值合成磺酸镁；T122-硫化烷基酚钙；
[0042] T152-双烯基丁二酰亚胺，T154-双掛聚异丁烯丁二酰亚胺，
[0043] T155-多掛聚异丁烯丁二酰亚胺；T161-高分子量丁二酰亚胺。
[0044] 实施例1-1
[0045]抗结焦矿物导热油共计lOOOKg，精制矿物油976Kg加热到120°C，保持1小时，脱 除基础油中的水分、轻质组分，分析显示基础油中水分含量60mg/Kg。加入固体的添加剂： 2246 5Kg搅拌至完全溶解。降温至80°C，加入T534 5Kg、T106 6Kg、T155 8Kg制成。所述 精制矿物油HVI150基础矿物油，所述精制矿物油是溶剂精制的高粘度指数矿物基础油。初 馏点：335°C，运动黏度（40°C):31. 5mm2/s，残碳：0. 02%，酸值：0. 03mgKOH/g，铜片腐蚀1 级。
[0046] 对比例2-1(成分缺少酚类抗氧剂）
[0047] 矿物导热油共计lOOKg，精制矿物98.Ikg加入烧杯中，在120°C搅拌lh脱水。降温 至80°C依次加入T534 0. 5Kg、T106 0. 6Kg、T155 0. 8Kg制成。所述精制矿物油HVI150基础 矿物油，所述精制矿物油是溶剂精制的矿物油。初馏点：335°C，运动黏度（40°C):31. 5mm2/ s，残碳：0. 02%，酸值：0. 03mgK0H/g，铜片腐蚀1级。
[0048] 实施例1-2
[0049] 抗结焦矿物导热油共计1000Kg，由精制矿物油969Kg、L57