管道伴热专用导热胶泥

HXD系列导热胶泥的研究及应用
      分析了传统伴热管存在的问题，介绍了HXD系列导热胶泥的优点，提高伴热管和工艺管道间的传热效率，导热胶泥能满足工艺管道的伴热要求。简述了国内外导热胶泥的研究进展，并介绍导热胶泥在山西焦化股份有限公司焦油蒸馏装置的成功应用。
        关键词 导热胶泥，传热效率                                                                                                                                                                             1 传统伴热方式的不足；石油、化工介质在长距离输送过程和长时间的储存过程中，会因散热造成温度下降，温度的下降会使物料的黏度升高或产生结晶，其后果是造成料液的输送困难，甚至会造成管道系统的堵塞。为使物料能顺利地在管道中进行输送，必需对输送管道进行连续不断地供热。传统的供热方法是采用带夹套的管子（在夹套中通热载体）或用通有热载体的伴热管附在工艺管上。前者施工麻烦、投资大，除非迫不得已，一般很少采用；而后者由于投资小、施工方便，目前在石油、化工行业应用非常广泛，但由于伴热管和工艺管道之间理论上仅为线接触，实际上由于工艺管道很长，管道上还有阀门、法兰、弯头等管件，伴热管和工艺管间往往是脱离的，伴热管和工艺管间隔有一层空气，热量的传递只能通过空气进行对流传热。
       传统的伴热管伴热存在以下问题：
    （1）传热效果差，易使物料堵塞管道由于伴热管中的热量不易传到工艺管中，因此工艺介质的温度可能达不到所要求的水平，这就可能会使物料的黏度增加，造成工艺管中的物料流动困难，从而造成管道的弯头、阀门等处的堵塞。
    （2）热载体的消耗量大，浪费能源由于伴热管的传热效果较差，为使工艺管达到预定的温度，则势必增加热载体的流量和热载体的初始温度，从而造成能量的浪费。
    （3）受热面不均匀，易使物料变性由于伴热管和工艺管之间仅为线接触，这就势必会造成工艺管上与伴热管接触的地方温度比较高，对那些对温度非常敏感的物料，提高伴热管中热载体的温度，可能会造成物料的变性，如降解、结炭、失去活性等。
      2 导热胶泥的作用
      导热胶泥是一种具有高导热系数的物质，涂抹在伴热管和工艺管道之间的间隙处，使传统伴热管与工艺管间的空气层由高导热系数的导热胶泥层代替。导热胶泥的应用效果就是将不用导热胶泥时的伴热管和工艺管之间的线接触改为面接触，从而大大增加伴热管和工艺管间的传热面积。导热胶泥的高导热系数使伴热管中的热量很容易地传到工艺管道中，改变伴热管与工艺管间的对流传热方式为热传导方式，提高了伴热管和工艺管间的传热效率，保证了工艺管道的伴热要求。导热胶泥的使用对化工生产装置的安全可靠运行具有重要的意义。导热胶泥的作用主要体现在以下 6 个方面。
       2.1 降低管道及设备的投资，使用导热胶泥的管道，其导热性能基本接近于夹套管，这样通过使用导热胶泥，就可省去加热夹套，同时也使管道的保温层直径减小，整条管道的质量减轻，可使管架和其他费用降低。据测算，采用带导热胶泥的伴热管的投资费用仅为夹套管投资费用的一半。对承受常压的设备，采用带导热胶泥的伴热管，在降低设备投资成本和管理费用方面则更为显著。
        2.2 提高热效率，降低能耗从节能的角度考虑，仅用伴热管而不用导热胶泥伴热，其所能达到的温度仅为用导热胶泥伴热时所能达到温度的一半左右。从热传导的传热效果看，1 根用导热胶泥的伴热管伴热效果相当于 4 根不用导热胶泥的伴热管的伴热水平。另一方面用导热胶泥后，使保温层外壁温度降低 20%，减少 30%的热量损失。
        2.3 防止管道的堵塞，减少停工次数，化工及石油化工中管道堵塞时常发生，特别是在弯头和阀门等部位，使用导热胶泥后，可使伴热管中的热量更易传到工艺管中，从而保证物料的温度，防止了管道的堵塞，减少装置的检修次数。
        2.4 使管道受热均匀，有利于提高产品的质量有些物料对温度非常敏感，温度稍高就会产生降解、结碳、失去活性等。采用导热胶泥，一方面可降低伴热管的温度，另一方面由于传热面积的增加，可使工艺管的受热面受热均匀，有利于提高产品质量。
        2.5 抑制管道的腐蚀，提高管道工作寿命导热胶泥的致密结构可阻止腐蚀性介质与管道的直接接触，另一方面，导热胶泥中有一定量的缓蚀剂，对碳钢管道缓蚀效果特别明显。
        2.6 使用和维修方便伴热管的安装和维护远较夹套管方便，且一旦工艺管发生泄漏，也能及时发现，降低装置运行中的事故隐患。导热胶泥易于拆卸和清理，不会增加伴热管的修复难度。
        3 国内外导热胶泥研究进展
        导热胶泥在国外开展研究较早，应用也相对广泛。以我国从日本进口的聚氯乙烯装置中的氧氯化反应器为例，为防止设备内的水蒸气冷凝，反应器采用外伴管伴热，要求在该反应器上应用的导热胶泥达 3种之多，所用的导热胶泥总重达 3.5 t。在日本，有多家公司生产和经营导热胶泥产品，且形成了自己的产品系列，如 SUNRISE MEISEI 株式会社就有能满足各种不同使用场合的导热胶泥产品（60-R，60-S，60-H），这些不同类型的导热胶泥为石油化工介质的安全可靠输送提供了保证。我国在管道的伴热保温方面的研究相对还较落后。近年来，从国外引进的许多成套装置及采用国外技术建设的装置中的伴热管道大多要求采用导热胶泥，由于我国当时还没有这种产品，因而在这些引进装置中所用的导热胶泥均依赖于进口，其价格约为1万美元 /t~2万美元 /t，这一价格远超过国内企业的正常承受能力。 为此我公司跟华东理工大学对导热胶泥进行系列产品开发。经 3 年多 的 艰 苦 攻 关 ， 研 制 成 功 HXD-D、HXD-C、HXD-S系列3种不同性能的导热胶泥。该系列产品通过化工部组织的专家技术鉴定，研究成果的各项技术指标达到国内领先、国际先进。