Неизбежным закономерным процессом является постоянное ухудшение качества термомасла в ходе эксплуатации. Основными причинами деградации являются три фактора: высокая температура, окисление и примеси. Ухудшение качества термомасла не только снижает эффективность теплопередачи, но и угрожает безопасной работе оборудования. Нормативное использование и обслуживание термомасла может продлить срок его службы, а регенерация позволяет увеличить период эксплуатации.
1. Окисление
Под воздействием кислорода термомасло окисляется и превращается в различные оксиды. Процесс окисления происходит следующим образом: углеводороды под действием молекулярного кислорода образуют свободные радикалы и пероксиды (реакция 1); свободные радикалы соединяются с кислородом, образуя пероксидные радикалы (реакция 2); пероксидные радикалы реагируют с углеводородами (реакция 3), создавая тем самым порочный круг. Уравнения реакций следующие:
Реакция 1：
Реакция 2：
Реакция 3：
Таким образом, в этой цепочке реакций скорость процесса определяется содержанием кислорода и активностью свободных радикалов, причем активность радикалов значительно возрастает с повышением температуры. При наличии металлов и других примесей, выступающих в качестве катализаторов, скорость окисления также увеличивается.
В реальном производственном процессе необходимо избегать присутствия цветных металлов в системе, поскольку некоторые из них, обладая высокой химической активностью, при высоких температурах катализируют радикальные реакции окисления термомасла. Рекомендуется использовать закрытые системы с инертным газом или установками жидкостного затвора для предотвращения проникновения кислорода в систему.
2. Крекинг и конденсация
Основными компонентами термомасла являются углеводороды, которые при высоких температурах подвергаются двум основным типам химических реакций: крекингу и конденсации. При крекинге молекулярная масса уменьшается, а образующиеся легкие фракции удаляются из верхнего бака. При конденсации молекулярная масса увеличивается, образуются смолы и асфальтены, которые постепенно отделяются от термомасла. Как продукты крекинга, так и конденсации выступают в роли индукторов, способствуя дальнейшему протеканию этих реакций в термомасле. Образующиеся асфальтены адсорбируются на стенках металлических труб, при нагреве дополнительно дегидрируются, образуя кокс. В этих реакциях высокая температура и примеси несомненно ускоряют процесс.
В реальном производственном процессе следует выбирать подходящий тип термомасла Manto в соответствии с фактическими рабочими температурами, чтобы минимизировать явления крекинга и полимеризации, вызванные перегревом, и избежать дальнейшего развития порочного круга. В случае возникновения крекинга и полимеризации своевременное удаление легких фракций и смол может эффективно предотвратить дальнейшее ухудшение качества масла.
3. Влияние примесей
Примеси оказывают многостороннее воздействие на термомасло. С одной стороны, некоторые примеси непосредственно вступают в химические реакции с термомаслом. С другой стороны, такие примеси, как металлы, могут повышать активность свободных радикалов в термомасле, выступая в качестве катализаторов и ускоряя процесс его деградации. Некоторые примеси, не растворяясь в термомасле, накапливаются и осаждаются, взаимодействуя с нерастворимыми веществами, такими как асфальтены, и оседая на стенках труб, образуя застойный слой, что ускоряет процесс коксообразования и серьезно ухудшает характеристики термомасла.
В реальном производственном процессе, в случае чрезмерного содержания нерастворимых примесей в масле, своевременная фильтрация и удаление примесей могут эффективно предотвратить ухудшение качества масла и сохранить превосходные характеристики термомасла.
