一种光热发电有机热载体热稳定性检测方法与流程

1.本发明涉及有机热载体检测技术领域，具体来说涉及一种光热发电有机热载体热稳定性检测方法。


背景技术：

2.热稳定性是有机热载体最为重要的质量性能，其品质好坏直接影响太阳能光热发电效率(经济效率)和运行安全。当有机热载体发生严重变质时，不但会影响系统负荷，减少发电量，更容易引发爆管、着火等安全事故。有机热载体是作为传热介质使用的有机物质的统称。太阳能光热发电有机热载体主要为联苯-联苯醚有机热载体产品，其热稳定性常采用现有方法gb23800测定。该方法将有机热载体在规定温度下加热，通过测定有机热载体的变质率，评价有机热载体的热稳定性。变质率为高沸物、低沸物、气相分解产物和不能蒸发产物的质量分数之和。未使用过的有机热载体可密封于放置在金属保护管中的玻璃安瓿中，或是加入钢制试验器中并进行密封。装有玻璃安瓿的金属保护管或钢制试验器在规定的试验温度下加热至规定时间。打开玻璃安瓿或钢制试验器，采用sh/t 0558-1993气相色谱方法测定高沸物和低沸物的质量分数，采用球管蒸馏器测定不能蒸发产物含量。对有机热载体加热前后的试验结果进行比较，按照公式进行校正、加和计算出最终变质率含量。该方法需配备加热炉、气相色谱仪、模拟蒸馏软件、球馆蒸馏仪等仪器，成本较高；且需完成高沸物、低沸物、气相分解产物和不能蒸发产物四项测试才能得出结果，过程复杂，步骤多，时间长。该方法气相分解产物与不能蒸发产物低于0.5％时均忽略不计，影响结果精度，结果重复性差。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供了一种光热发电有机热载体的热稳定性检测方法，过程简单、快速、重复性好。
4.本发明的技术方案如下：
5.本发明提供了一种光热发电有机热载体热稳定性检测方法，包括以下步骤：
6.(1)检测有机热载体的纯度；
7.(2)将有机热载体在使用温度的上限范围内加热，检测加热后有机热载体的纯度；
8.(3)拟合加热前后有机热载体纯度的差值与热稳定性变质率的关系，根据上述关系和加热前后有机热载体样品的纯度，计算出该温度下的热稳定性变质率结果。
9.作为一种实施方式，所述有机热载体为联苯-联苯醚。
10.优选的，所述加热前后联苯-联苯醚纯度的差值与热稳定性变质率的关系公式为y＝0.0096x
3-0.0584x2+3.2582x，其中x为加热前后联苯-联苯醚纯度的差值，y为该温度下联苯-联苯醚的热稳定性变质率。
11.作为一种实施方式，所述有机热载体采用气相色谱法进行分离分析，计算有机热载体的纯度。
12.作为一种实施方式，将联苯-联苯醚有机热载体溶于溶剂中，采用气相色谱法进行分离分析，分析结果采用校正峰面积归一法计算出联苯和联苯醚的百分含量，即为联苯-联苯醚有机热载体的纯度。
13.优选的，所述溶剂为二硫化碳或丙酮。
14.优选的，所述气相色谱采用5％二苯基-95％二甲基硅氧烷共聚物的石英毛细管色谱柱，色谱柱的规格为
15.优选的，所述气相色谱仪具有ssi进样口和fid检测器。
16.优选的，所述加热的温度为370-450℃。
17.优选的，所述加热的时间为不低于1000h。
18.与现有技术相比，本发明的优点在于：
19.本发明只需要采用气相色谱法对加热后产物的化学组成进行测定，依据其中化学组成的含量百分比计算出该产品的变质率，仅需一项测试即可得出结果，过程简单，重复性好。
20.本发明的方法只需配备加热炉和气相色谱仪就能完成检测，成本更低。本方法仅需一人，仪器自动运行约1.5小时完成，时间短、分析效率高。
附图说明
21.图1为联苯-联苯醚气相色谱图；
22.图2为在用联苯-联苯醚的气相色谱图；
23.图3为本发明和对比例中有机热载体变质率相关性关系图。
具体实施方式
24.本发明通过对不同劣化程度的在用有机热载体样品进行详细组成的定性、定量分析、热稳定性变质率分析，总结有机热载体以及在用有机热载体变质率与化学组成之间的相关性关系，推导出由化学组成信息计算其热稳定性变质率的依据，最终建立在太阳能光热发电有机热载体热稳定性快速分析方法。
25.本发明的光热发电有机热载体热稳定性检测方法，包括以下步骤：
26.(1)检测有机热载体的纯度；
27.(2)将有机热载体在使用温度的上限范围内加热，检测加热后有机热载体的纯度；
28.(3)拟合加热前后有机热载体纯度的差值与热稳定性变质率的关系，根据上述关系和加热前后有机热载体样品的纯度，计算出该温度下的热稳定性变质率结果。
29.作为一种实施方式，本发明的有机热载体为联苯-联苯醚，是太阳能光热发电最典型的有机热载体。本发明中，作为一种优选的实施例，所述加热前后联苯-联苯醚纯度的差值与热稳定性变质率的关系公式为y＝0.0096x
3-0.0584x2+3.2582x，其中x为加热前后联苯-联苯醚纯度的差值，y为该温度下联苯-联苯醚的热稳定性变质率。
30.作为一种实施方式，本发明的有机热载体化学组成及成分分析优选采用气相色谱法进行分离分析，计算有机热载体的纯度。本领域技术人员可根据有机热载体的具体成分不同选择其它合适的测定方式。
31.以联苯-联苯醚为例，具体纯度测定方式包括：将联苯-联苯醚有机热载体溶于溶
剂中，采用气相色谱法进行分离分析，分析结果采用校正峰面积归一法计算出联苯和联苯醚的百分含量，即为联苯-联苯醚有机热载体的纯度。
32.优选的，所述溶剂为二硫化碳或丙酮。优选有机热载体在溶剂中的质量分数为8％-12％。
33.本发明的气相色谱法可以选择市面已知的气相色谱仪进行检测，优选的气相色谱仪具有ssi(分流/不分流)进样口和fid(氢火焰离子化)检测器的气相色谱仪。
34.优选的，所述气相色谱采用5％二苯基-95％二甲基硅氧烷共聚物的石英毛细管色谱柱，色谱柱的规格为或能达到分离要求的毛细管色谱柱。
35.本发明采用的气相色谱仪选择能够达到联苯与联苯醚的分离度r≥1.5且进样量和仪器的灵敏度应控制在联苯醚组分的线性响应范围内。
36.本发明对加热温度和时间没有特别限定，本领域技术人员可根据实际需求设定加热的温度和时间。基本原则是加热温度在有机热载体使用温度的上限范围内，优选的，所述加热温度为370-450℃，更优选为390-400℃。优选的，所述加热的时间为不低于1000h，更优选为1000-1200h。
37.下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
39.下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
40.下述实施例中所有实验结果均为三次实验结果的平均值。
41.实施例1
42.选择至少40组在用联苯-联苯醚样品，取约0.5ml样品，用二硫化碳溶剂稀释后，采用气相色谱法进行分离分析，分析结果采用校正峰面积归一法得到加热前联苯含量、联苯醚含量，计算出联苯和联苯醚的质量百分含量，即为加热前纯度。
43.将联苯-联苯醚有机热载体样品在400℃加热1000h后，采用相同的方法得到加热后联苯含量、联苯醚含量，计算出联苯和联苯醚的质量百分含量，即为加热后纯度。
44.计算联苯-联苯醚加热前后纯度的变化量。采用gb/t 23800-2009方法测定每组联苯-联苯醚样品的热稳定性变质率。
45.根据联苯-联苯醚加热前后纯度的变化量与热稳定性变质率的关联，拟合出计算公式，如下：
46.y＝0.0096x
3-0.0584x2+3.2582x
47.其中，x为加热前后有机热载体纯度的差值，y为该温度下的热稳定性变质率，由样品加热前后纯度的变化量可计算出变质率。
48.实施例2
49.选择在用联苯-联苯醚样品，取约0.5ml样品，用二硫化碳溶剂稀释后，采用气相色谱法进行分离分析，分析结果采用校正峰面积归一法得到加热前联苯含量、联苯醚含量，计算出联苯和联苯醚的质量百分含量，即为加热前纯度。
50.将上述在用联苯-联苯醚有机热载体样品在400℃加热1200h，采用相同的方法得
到加热后联苯含量、联苯醚含量，计算出联苯和联苯醚的质量百分含量，即为加热后纯度。
51.计算在用联苯-联苯醚加热前后纯度的变化量。根据公式y＝0.0096x
3-0.0584x2+3.2582x计算出该温度下的热稳定性变质率结果，其中x为加热前后联苯-联苯醚纯度的差值，y为该温度下的热稳定性变质率。
52.实施例3
53.选择在用联苯-联苯醚样品，取约0.5ml样品，用二硫化碳溶剂稀释后，采用气相色谱法进行分离分析，分析结果采用校正峰面积归一法得到加热前联苯含量、联苯醚含量，计算出联苯和联苯醚的质量百分含量，即为加热前纯度。
54.将上述在用联苯-联苯醚有机热载体样品在405℃加热1000h，采用相同的方法得到加热后联苯含量、联苯醚含量，计算出联苯和联苯醚的质量百分含量，即为加热后纯度。
55.计算在用联苯-联苯醚加热前后纯度的变化量。根据公式y＝0.0096x
3-0.0584x2+3.2582x计算出该温度下的热稳定性变质率结果，其中x为加热前后联苯-联苯醚纯度的差值，y为该温度下的热稳定性变质率。
56.实施例4
57.选择在用联苯-联苯醚样品，取约0.5ml样品，用二硫化碳溶剂稀释后，采用气相色谱法进行分离分析，分析结果采用校正峰面积归一法得到加热前联苯含量、联苯醚含量，计算出联苯和联苯醚的质量百分含量，即为加热前纯度。
58.将上述在用联苯-联苯醚有机热载体样品在395℃加热1000h，采用相同的方法得到加热后联苯含量、联苯醚含量，计算出联苯和联苯醚的质量百分含量，即为加热后纯度。
59.计算在用联苯-联苯醚加热前后纯度的变化量。根据公式y＝0.0096x
3-0.0584x2+3.2582x计算出该温度下的热稳定性变质率结果，其中x为加热前后联苯-联苯醚纯度的差值，y为该温度下的热稳定性变质率。
60.实施例5
61.选择在用联苯-联苯醚样品，取约0.5ml样品，用丙酮溶剂稀释后，采用气相色谱法进行分离分析，分析结果采用校正峰面积归一法得到加热前联苯含量、联苯醚含量，计算出联苯和联苯醚的质量百分含量，即为加热前纯度。
62.将上述在用联苯-联苯醚有机热载体样品在385℃加热1400h，采用相同的方法得到加热后联苯含量、联苯醚含量，计算出联苯和联苯醚的质量百分含量，即为加热后纯度。
63.计算在用联苯-联苯醚加热前后纯度的变化量。根据公式y＝0.0096x
3-0.0584x2+3.2582x计算出该温度下的热稳定性变质率结果，其中x为加热前后联苯-联苯醚纯度的差值，y为该温度下的热稳定性变质率。
64.实施例6
65.选择在用联苯-联苯醚样品，取约0.5ml样品，用丙酮溶剂稀释后，采用气相色谱法进行分离分析，分析结果采用校正峰面积归一法得到加热前联苯含量、联苯醚含量，计算出联苯和联苯醚的质量百分含量，即为加热前纯度。
66.将上述在用联苯-联苯醚有机热载体样品在395℃加热1500h，采用相同的方法得到加热后联苯含量、联苯醚含量，计算出联苯和联苯醚的质量百分含量，即为加热后纯度。
67.计算在用联苯-联苯醚加热前后纯度的变化量。根据公式y＝0.0096x
3-0.0584x2+3.2582x计算出该温度下的热稳定性变质率结果，其中x为加热前后联苯-联苯醚纯度的差
值，y为该温度下的热稳定性变质率。
68.对比例
69.采用gb/t 23800-2009的方法测定实施例2-6联苯-联苯醚有机热载体样品的热稳定性变质率。
70.试样变质率(质量分数)z(％)按下式计算：
71.z＝g+n+h+u
72.式中：
73.g—试样的气相分解产物含量(质量分数)，％；
74.n—校正后试样的低沸物含量(质量分数)，％；
75.h—校正后试样的高沸物含量(质量分数)，％；
76.u—试样不能蒸发产物含量(质量分数)，％。
77.其中，气相分解产物含量g(wt％)和不能蒸发物含量u(wt％)小于0.5忽略不计；
78.n＝n'
×
(100-g-u)/100；
79.h＝h'
×
(100-g-u)/100；
80.n'为未校正的低沸物含量(质量分数)(％)，h'为未校正的高沸物含量(质量分数)(％)。
81.表2实施例2-6不同方法测定热稳定性变质率对比
[0082][0083]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。