Безопасное обращение с теплообмена жидкости
Функции предостаточно, но операторы необходимость обеспечения сбалансированности производительности и соображений безопасности.
Каждый теплообмена жидкости частности макияж химической и связанных с этим профилем, что делает его более или менее подходящие для конкретного применения химической обработки. Чаще всего органических жидкостей теплообмена делятся на две категории:
* Минеральные масла: на основе нефти, не содержащий растворителей изысканные жидкостей, а также на основе нефти, сильно гидроочищенные / гидрокрекинга жидкостей
* Синтетики: полиальфаолефинов (PAOs); производных бензола (ароматические соединения), а также полиалкиленгликолей (PAGs).
В этой статье рассматриваются основные химия и производство этих органических жидкостей. (Другие виды теплообмена жидкостей для промышленных приложений, таких как расплавленные соли и organosilicones и фторированные углеводороды, но они не рассматриваются.) Ее целью является помощь пользователям понять сложность различных нефтепродуктов и синтетических жидкостей теплопередачи, объяснить их химии, свойства и поведение, а также предлагает понимание некоторых важных соображений безопасности, связанных с использованием теплопереноса жидкостей. Суть в том, что все нефтяные полученных теплообмена жидкости не созданы равными.
Растворителей изысканные жидкостей
Все минеральные масла должны быть оценены на основе их классификации базовых масел, как это определено Американского института нефти (API), и их существенные различия химического вещества.
Базовых масел в API группа I категории изготавливаются на основе растворителя процесс переработки (рис. 1). Это обычно устраняет 75% до 85% нежелательных молекул, которые присутствуют в сырой нефти, а именно соединения серы, соединения азота и непредельных углеводородов, таких как производные бензола.
Когда ароматических примесей должным образом не удалить из сырой нефти, в результате готовый продукт будет иметь более высокую волатильность (т. е. ниже вспышки огня и самовозгорания точек), низкой термической стабильностью и низкой ответ на антиокислительных присадок, когда по сравнению с более насыщенных запасов нефти. В результате, использование solventrefined масла теплоносителя, как правило, ограничивается максимальной объемной рабочих температурах около 550 ° F (288 ° C) для типичного ISO 32 или 46 классов вязкости жидкости.
Компании, предлагающие API группы I теплоотдачи масла часто рекомендуют использовать более высокой вязкостью нефти (ISO 68 класса вязкости и выше), чтобы удовлетворить потребность в более высокой температурой вспышки жидкости. Тем не менее, использование жидкости с высокой вязкостью могут иметь чистый негативное влияние на общую эффективность теплообмена из-за его низкой общей коэффициент теплоотдачи.
Строго гидроочищенные / гидрокрекинга жидкостей
Минеральные масла, полученные с использованием этой тяжелой процесс переработки намного чище, чем те, сделанные с помощью обычных solventbased процессов нефтепереработки. Серьезность этого процесса (т. е. желаемых насыщенность и чистоту уровня нефтепродукта) устанавливается заводом-изготовителем. Типичный процесс показан на рисунке 2 включает в себя очень высоких температурах и давлениях, чтобы обеспечить лучший уровень насыщения.
В самых требовательных процессов, очистки и насыщения проводятся в присутствии катализатора использованием twostage гидрирования при повышенной температуре и давлении (до 752 ° F (400 ° С) и 3,000 фунтов на квадратный дюйм (207 бар), на этапе 1). Серия дистилляции удаляются остальные летучих ненасыщенных видов и изолятов различных фракций. (В результате химических превращений является настолько важным, что эти типы базовых масел, называются "синтетики" в Европе, но не в Северной Америке).
В некоторых случаях, запасов готовой содержит менее 0,1 мас.% Ароматических веществ и менее 10 ppmw серы. Чистоты такова, что они отвечают (а в некоторых случаях превышают их) требования, которые должны категории биодеградации в соответствии с Организацией экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) испытаний 301 (/). Это означает, что они разлагаются 20% -70% в течение 28 дней. По сути, эти сильно гидроочищенные API масла группы II базы чисты они могут быть использованы в качестве формы-релиз смазочных материалов в промышленности выпечки или как пищевой ингредиент, согласно их классификации NSF 3-H. Эти выбора базовых масел pharmaceuticalquality также называют белым минеральные масла или масла API группы II базы.
Результате сильного гидроочистки / гидрокрекинга является бледно-желтого до белого воды жидкости с повышенной термостойкостью и повышенной устойчивостью к окислению по сравнению с API группы I минеральных масел (2). Хотя более дорогие в производстве, чем я группа продуктов, так называемых белых минеральных масел и, как правило, имеют более высокий вспышки огня и самовозгорания очков, чем у других жидкостей, эквивалентной вязкости. Между 5000F (2500C) и 6000F (315 ° C). теплообмена эффективности белых минеральных масел на самом деле превосходит то, что многие ароматические (3).
Безопасности, обработки, транспортировки и утилизации требованиям белые минеральные масла являются аналогичными solventrefined жидкостей нефти. Отработанные масла в обеих категориях могут быть утилизированы или отправлено на завод по переработке в соответствии с местными законами и правилами. В большинстве случаев, никаких особых классификации не требуется, если жидкость загрязнена опасными веществами во время использования или содержит токсичных специальные добавки, и в этом случае дополнительные меры предосторожности должны быть приняты.
Это не означает, что работы с горячими минеральными маслами не требует никаких мер предосторожности. Напротив, пользователям настоятельно рекомендуется ознакомиться с материалом жидкости в паспорта безопасности (MSDS) для получения информации о надлежащей обработки и соответствующего личного защитного оборудования.
Полиальфаолефинах
PAOs синтетические жидкости теплообмена, принимаемые контролируемым полимеризации непредельных углеводородов (рис. 3). Начиная мономера нефтяной основе этилена. PAOs владельцем всей API группы IV категории. Из-за короткого мономера используется, готовых PAOs может быть очень низких до очень высокой вязкости - от 3 до нескольких cStokes при температуре 40 ° C (104 ° F).
Непрерывный процесс полимеризации производит чистую базу запасов, которые в основном свободных молекул или химических групп, содержащих азот, кислород или сера. Их кипения уже и они имеют низкую волатильность (например, высокая температура вспышки и воспламенения) по сравнению с минеральными маслами той же вязкости. Их громоздкие структуры позволяет им оставаться свободными от кристаллов даже при очень низких температурах, что объясняется их исключительной работы при низких температурах. В самом деле, PAOs часто используются в качестве добавки к минеральным маслам, чтобы уменьшить момент лить.
PAOs имеют более высокий индекс вязкости (около 30-50 единиц выше), чем нефтяные масла API от группы 1 и II / II, что означает, вязкости нефти является относительно устойчивым к воздействию изменения температуры. Потому что вязкость жидкости остается выше при повышенной температуре (в отличие от минерального масла), общий коэффициент теплоотдачи может повлиять негативным образом при высоких температурах, по сравнению с минеральным маслом или синтетических химических ароматических жидкости той же вязкости при температуре 40 ° C (104 ° F).
Рабочая температура предел PAOs, как правило, эквивалентна особо гидрогенизированных белые минеральные масла (около 600 ° F (316 ° C) объемной температуры масла и 650 ° F (343 ° C) температура кожи фильма), с дополнительным преимуществом легче накачки при низких температурах. В случаях, когда мобильность холодной температуры не вызывает проблем, таких, как самый крытый системы теплообмена, бело-минерально-масляной основе жидкостей оказались эквивалентными или даже превосходят PAOs с точки зрения устойчивость к окислению, при гораздо меньших затратах.
Обработке, транспортировке и утилизации PAOs, как правило, так же, как минеральные масла, так как PAOs как правило, не содержат опасных химических веществ. Всегда проверяйте MSDS быть обязательно.
Производных бензола
Бензола и других ароматических веществ (так назвали потому, что их заметного запаха) были использованы на протяжении нескольких десятилетий для таких приложений, как холодильного компрессора смазочных материалов, сил-набухания агенты, моющие средства для загрязненной теплообменных систем, а также теплообмена жидкостей. Эта категория включает в себя широкий спектр видов из-за многочисленных возможных групп, которые можно прикрепить на бен /, ен кольцо. Готовой жидкости, как правило, одного компонента или смеси нескольких производных бензола.
Химии, физических свойств и поведения производных бензола, как циркулирующей жидкости, хорошо изучены и документированы. Термическая стабильность бензола результаты кольца очень высокая температура самовоспламенения, позволяющие непрерывно при высоких рабочих температурах (до 650 ° F (343 ° C), в зависимости от жидкости). Некоторые предлагают исключительно широкий температурный диапазон - от -40 ° F до 650 ° F (раз, в зависимости от жидкости) - далеко за пределы возможностей на основе нефти или других синтетических жидкостей. С другой стороны, их запах, относительно высоким давлением паров, низкой температурой вспышки и отсутствие антиоксидантов и других исполнении повышению добавки делают их менее привлекательными, чем многие из минерально-масляной основе теплообмена жидкостей в некоторых ситуациях.
Стойкость к окислению ароматических веществ также относительно низкий по сравнению с некоторыми нефтяных продуктов на основе, как это показано на рисунке 4 (4). Например, в суровых, ускоренные испытания на окисление, типичные синтетические ароматические жидкости, утолщенные на 350%, по сравнению с лишь 15% на основе нефти продукта. Таким образом, система инертных газов, подушки на расширение резервуара для предотвращения ароматические масла от контактов теплый воздух полезен.
Из-за их платежеспособности, одно из преимуществ ароматических жидкостей, что они могут растворить запеченный углерода или окисление остатков загрязненной компонентов системы. Однако с течением времени, например платежеспособности может быть вредным для традиционных печатей графита и прокладки, которые могут увеличить расходы на обслуживание.
По сравнению с нефтяной основе жидкостей, большинство синтетических ароматических веществ на существенный недостаток в связи с простотой в обращении, переработки, доставки и утилизации (3). Есть много потенциальных жидкостей теплообмена в семье ароматических веществ, и необходимо внимательно ознакомиться с MSDS каждой из жидкостей, обращая особое внимание на разделы по нормативной информации и токсичности.
Полиалкиленгликолей
Как показано на рисунке 5 (5), полиалкиленгликолей (PAG) получают путем полимеризации мономера оксида (например, окись пропилена, окись этилена, или др.) в присутствии щелочного катализатора и инициатора алкоголя (RpOH). Начиная алкилена мономеров, содержащих окись R2 группы чаще всего окиси этилена и окиси пропилена; смеси мономеров также возможны.
Свойства готового полимера может быть адаптирована путем контроля условий реакции и оптимизации концентрации и типов, начиная окислов. Физические свойства могут варьироваться от растворимых в воде в нерастворимые в воде и, следовательно, могут быть использованы прямые или смешанной с водой.
PAGs используются в различных приложениях, начиная от смазки высокотемпературных промышленных редукторов и компрессоров природного газа, для ухода за кожей лосьоны и потребительских товаров. Там могут быть изменения в химии PAG, в зависимости от производственного процесса (например, некоторые из них могут содержать отчетные суммы, начиная окиси или этиленгликоля). В результате, пользователи должны рассмотреть MSDS внимательно, когда речь идет PAG основе жидкости.
Вспышки PAGs гораздо выше (до 140 ° F (60 ° C) выше), чем из нефти, полученных минеральные масла той же вязкости (6), а самая высокая из всех типов жидкостей в данной статье. Как таковые, они часто предпочитают для открытых систем, где горячей жидкости, пары прямой контакт с атмосферой.
Их естественно высоким индексом вязкости (для некоторых жидкостей, до 200, против 90-100 для минеральных масел), однако, заставляет их оставаться относительно вязкой при высоких температурах. Это определенное преимущество при защите медленного поворота передач при повышенной температуре, а недостаток в тепловых применениях теплообмена. Их относительно низкая температура разложения 482 ° F (250 ° C) (7) может быть ограничивающим фактором в тяжелой или высокой температуры теплоносителя системы.
Соображений безопасности
Безопасность является главным приоритетом в самых химических заводов процесса. Вопросы безопасности должны быть рассмотрены до теплообмена системы даже заполнены. Свойства жидкостей и системных компонентов и дизайн являются ключевыми факторами, влияющими общей безопасности. Использование зондов или других документов, которые контролируют, в частности, нефти расход, температура масла на входе и выходе нагревателя, температуры жидкости в расширительный бачок и т.д., может предупредить операторов, когда параметр выходит за пределы нормальных значений операционной, улучшение общую безопасность работы. После теплоотдачи системы в эксплуатацию и эксплуатация началась, безопасность должна оставаться приоритетной задачей, поскольку подавляющее большинство замкнутых систем теплообмена работать при температуре, которая выше температуры вспышки и воспламенения жидкости, циркулирующей через них.
Когда дело доходит до безопасного обращения с теплообмена жидкостей, наиболее ценным источником информации MSDS жидкости в (8). Подготовлено жидкости производителя или блендер, MSDS содержит такую информацию, как производителя, аварийный номер контактного телефона. Химическая реферативная служба (CAS) номера, физические свойства, опасностей, токсикология, биоразлагаемость, нормативные требования, требования распоряжении, транспорт соображений, первая информация помощи, а также противопожарного информации.
Химическая операций с теплоотдачи системы должны назначить лицо несет ответственность за решение всех связанных MSDSS, как в США безопасности и гигиене труда (OSHA) правила (9). Этот человек должен получить и поддерживать, будь то в связующих веществ в рабочей зоне или в компьютерную базу данных с терминального доступа (или каким-либо другим способом), MSDSS для всех теплоотдачи на объекте жидкости, и он или она должны быть знакомы с эти MSDSS.
Обучение операторов, обслуживание сотрудников, внешних подрядчиков, МЧС и пожарные реагирования экипажа, а также всех тех, потенциально связанных с системой теплообмена является одним из способов активного плана для потенциального инцидента. Это также должно стать частью профессиональной ориентации для новых сотрудников и подрядчиков.
Потому что MSDSS могут периодически обновляется с учетом наиболее тока информацию о материале, некоторые требования могут измениться. Таким образом, это хорошая практика, чтобы поддерживать современный скопировать, и сопоставлять ее с любой предыдущей версии в файле. Продажа жидкости поставщик разъяснения в случае сомнения.
В дополнение к обзору MSDSS. теплоотдачи системы операторов, инженеров и / или обслуживания механики следует регулярно контролировать безопасность и производительность системы и жидкости. Важно, чтобы они знали свои системы - ее характеристики, разработать критерии и исторические работы. Такие параметры, как расход масла, давления масла, потребление энергии, уровень жидкости в расширительный бачок и других водоемов, а также жидкости, температуры в расширительный бачок, а также на входе нагревателя и выход являются важными параметрами для отслеживания.
Цель оперативного контроля является выявление любую зарождающуюся тенденцию, которая может свидетельствовать о растущей проблеме с потенциально негативного воздействия на производительность труда в будущем недель или месяцев. Запись информации, собранной в ходе регулярного наблюдения (путем визуального осмотра и / или процессы, приборы) или в книжке или в базу данных, помогут технических экспертов для выявления тенденций в фактических данных.
Регулярное профилактическое обслуживание
Следующие шаги, хотя и не является исчерпывающим, обеспечить хорошей отправной точкой и могут быть реализованы в рамках обычной системы профилактического обслуживания:
1. Следите за любые тревоги по основным нагревателя. Это могут быть простые мигающие красные огни на нагревателе панели или автоматическое уведомление о пульта оператора, в зависимости от уровня автоматизации в системе теплообмена.
2. Если не собирается автоматически, измерения ключевых параметров (температуры, давления, Расходы, приведенные и т.д.) на датчики в различных местах в системе и обеспечить результаты согласуются с конструктивными спецификациями.
3. Обратите внимание на протекание жидкости и разработки планов их решения. Как уже упоминалось ранее, в ходе операции жидкость может быть горячее, чем температура воспламенения и температура воспламенения. Утечки могут позволить горячем масле, чтобы вступить в контакт с воздуха (кислорода) и создать риск пожара. Возьмите крайней меры предосторожности перед началом работы жидкости просачиваются в изоляции трубопроводов и противопожарные планы готовы активировать. Лучшее время для работы в системе, когда это здорово.
4. Трек энергопотребления (электроэнергия, топливо пользования), жидкость, температура в печи и объемная температура жидкости на выходе. Если процесс температура остается постоянной, но нагреватель необходимо выполнить горячее утверждать, что температура жидкости, это может означать, что жидкость медленно растрескивание под тепловой нагрузки. Треснувший теплообмена жидкости может привести к загрязнению катушку обогреватель или элементов с углеродными остатками.
5. Рекорд температуры жидкости на входе и выходе из источника тепла. Эта разница должна быть в пределах определенных рекомендовал промышленности и производитель принципов.
6. Проверка жидкости периодически. Несколько статей (например, Ref. 10) обсудить общий характер испытаний, проведенных на теплообмена жидкостей. Это поможет вам оценить физические свойства жидкости, в том числе вспышки. Сравните эти значения с свежей жидкости теплообмена. Помните, что система была разработана исходя из свойств свежего жидкости теплоотдачи, поэтому для обеспечения безопасной и предсказуемой операции, очень важно правильно выбрать жидкости, чтобы свести к минимуму - в максимально возможной степени - жидкости деградации с течением времени. Регулярная проверка также выявила загрязнение воды или, возможно, процесс утечки. Важно то, сравнение современного состояния жидкости и то, что можно было бы ожидать от новой жидкости.
(Этот список не является исчерпывающим, и в зависимости от конкретной системы и жидкости, дополнительных или альтернативных мер может быть недоступна или предпочтительным для оптимальной безопасности.)
Как часто вы собирать эту информацию, будет зависеть от услуг и приложений. Большие системы, которые используются в непрерывный стаж не требуют дополнительного тестирования так часто, как небольших системах с более коротким жизненным циклом нефти.
Даже если все идет гладко, было бы полезно, чтобы кто-то "ходить системы". Например, что человек может заметить вибрационных мотора, или увидеть или услышать что-то необычное, которые могли бы обеспечить раннее предупреждение о неминуемой неудачи. Предотвращение возможного катастрофического отказа с помощью запланированная деятельность по обслуживанию будет с лихвой компенсирует затраты на рабочую силу, необходимые для выполнения таких периодической проверки.
Выбор наилучшего жидкости
Очень важно проконсультироваться с продуктом MSDS при рассмотрении конкретного жидкости, теплообмена, чтобы узнать об основных состав, физические свойства, оказание первой помощи вмешательства, эффективные методы борьбы с пожарами, нормативных требований, транспортировка и утилизация соображений, и так далее. План действий должен быть реализован для мониторинга системы и жидкости, используемые для обеспечения текущих безопасности, предотвращения сбоев системы, а также разработать экономически эффективные стратегии технического обслуживания.
В идеале, пользователь должен выбрать жидкость, которая будет создавать наибольшую ценность, предлагая наиболее высокую рентабельность инвестиций. Многие факторы должны быть рассмотрены в стороне от покупной цены жидкости. Окончательное решение должно быть основано на (но не ограничиваются ими) следующие соображения:
* Общее количество жидкости, которые должны быть приобретены в год для поддержания надлежащего уровня жидкости в системе, с учетом системы утечки и испарения жидкости, связанные с давлением пара
* Услуга жидкости жизни в нормальных условиях эксплуатации
* Трудности и издержки распоряжаться отработанных масел, собранные в процессе изменения системы отказа и / или конденсированных паров, которые собираются в расширительный бачок
* Каких-либо опасных химических веществ в жидкости, которая потребует дополнительных процедур обработки и / или оборудования или профессиональной подготовки сотрудников осведомленности
* Совместимость с жидкостями и поведение по отношению к компонентам системы
* Аналитических и других услуг, которые предоставляет поставщик
* Репутацию жидкости в рынке.
Жизненного цикла стоимостью подхода, такие, как описано в работе. 6, должны быть приняты при выборе между синтетическими жидкостями или минеральных масел.
ЛИТЕРАТУРА
1. Организация экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), "испытаний ОЭСР 301: Готов биологическому разложению". Том 1, № 3, с. 1-8 (1992).
2. Хадсон, J., "Выбор жидкого теплоносителя". Процесс нагревания, <a target="_blank" href="http://www.process-heating.com" rel="nofollow"> www.process-heating.com </> (январь 2007).
3. Sahasranaman. К., "Получите максимум от высокотемпературной теплообмена-Fluid Systems". Химреагент Eng., С. 46-50 (март 2005).
4. "Петро-Канада", Calflo LT Синтетические теплоносителя ". Technical Data Sheet IM-7874E. Петро-Канада ". Mississauga. Ont. Канада, <a target="_blank" href="http://lubricants.petro-canada.ca" rel="nofollow"> http://lubricants.petro-canada.ca </> (июль 200).
5. Общество Tribologists и смазки инженеров, "Образование Курс Инструкция: Синтетические смазочные материалы". 56-й ежегодной совещания. Орландо, Флорида (2001).
6. Ко Dow Chemical, "Укон жидкостей и смазочных материалов". Брошюра Нету 118-01346-1101 AMS, Dow Chemical. Midland. М. И. стр. 7 (ноябрь 2001).
7. Общество Tribologists и смазки инженеров, Альберта разделе "Основные Справочник смазки", второе издание, раздел 3. стр. 8 (2003).
8. Линц, К., "Управление данными по безопасности материалов на рабочем месте". Химреагент Eng., С. 53-55 (ноябрь 2007).
9. США о безопасности и гигиене администрации ", опасности Communication Standard", 29 CFR, часть 1910, <A HREF = "http://www.osha.gov/pls/oshaweb/owadisp.show_document?p_table=S" целевых = "_blank" относительной = "NOFOLLOW"> www.osha.gov/pls/oshaweb/owadisp.show_document?p_table=S </ A> TANDARDS
10. Фукс, HCG, "Понимание термальных жидкостей методы анализа" Chem. Eng. "Прогресс". 93 (12), с. 39-M (декабрь 1997).
ГАСТОН ARSENEAULT
Petro-Canada СМАЗОЧНЫЕ
ГАСТОН ARSENEAULT является старшим техническим консультантом с Петро-Канада смазочных материалов в Ньюарке, штат Нью-Джерси, области (тел.: (973) 673-3164, E-почта: <a href="mailto:gaarsene@petro-canada.ca"> gaarsene@petro-canada.ca </ A>), где он участвует в торговые визиты и технического обслуживания вызовов жидкого теплоносителя пользователей .. Он представляет собой ресурс, по вопросам, касающимся теплообмена жидкости в Петро-Канада ", роль, которую он получил при взаимодействии со многими клиентами, которые воспользовались бесплатной программы анализа масла компании за последние 8 лет, он получил степень бакалавра в области промышленной химии и степень магистра в области аналитической химии, а также является членом общества Tribologists и смазки инженеров.
