热传导液馏程测定的若干影响因素探讨

李光萍+张莉+张祥

摘要：分析了采用GB/T 6536-2010《石油产品常压蒸馏特性测定法》测定热传导液馏程的主要影响因素。试验结果表明，当使用电加热器时，加热丝距离蒸馏烧瓶底部高度应设置为0 cm为宜；应根据不同热传导液产品选择适当的加热温度；冷凝温度在30～60 ℃时，对热传导液馏程测定结果影响不大。

关键词：热传导液；馏出温度；测定；影响因素

中图分类号：TE626.38文献标识码：A

Abstract：The article analyses main factors affecting the distillation range determination of heat transfer fluid with GB/T 6536-2010 Standard Test Method for Distillation of Petroleum Products at Atmospheric Pressure. Test results show that， when using electric heater， the height of heating wire to the distillation flask bottom should be set to 0 cm. The appropriate heating temperature should be selected for different heat transfer fluids. When the condensing temperature is between 30 ℃ and 60 ℃， there is little effect on the distillation range determination of heat transfer fluid.

Key words：heat transfer fluid； distillate temperature； determination； affecting factor

0引言

热传导液（又称有机热载体，俗称导热油）是一种热量传递介质，由于其具有加热均匀、调温控温准确、能在低蒸汽压下产生高温、传热效果好、节能、输送和操作方便等特点，近年来被广泛应用于各种场合。对于在开式系统中使用的热传导液来说，初馏点是一项重要的技术指标。在实际应用中发现，初馏点很低的热传导液产品在开式系统中使用，易出现操作不平稳，挥发损耗相当大，其年补充量可达50%以上。这不仅使用户承担了不必要的经济损失，而且轻组分挥发将造成在用产品黏度增高，传热效率下降，进而导致出现加热设备超温和炉管结焦等一系列问题，降低了传热系统的整体安全性和热传导液的经济性。

馏程的变化表明热传导液分子质量的变化。在大量试验和实践的基础上，规定在开式设备中使用的热传导液的初馏点不低于其最高使用温度。目前热传导液产品标准及在用热传导液监控标准都对其馏程做出了要求：

①GB 23971-2009 《有机热载体》要求使用SH/T 0558-93（2004）《石油馏分沸程分布测定法（气相色谱法）》测定热传导液初馏点，用GB/T 6536-2010《石油产品常压蒸馏特性测定法》测定热传导液2%馏出温度，2项指标的要求都为“报告”。

②GB 24747-2009《有机热载体安全技术条件》对于未使用的有机热载体馏程未作要求；但对于在用有机热载体，允许其在最高工作温度低于未使用有机热载体初馏点的温度下使用，并提出了5%馏出物温度的要求：安全警告质量指标为不大于在用有机热载体的最高工作温度（或未使用有机热载体的2%馏出物温度），停止使用质量指标为不大于在用有机热载体系统的回流温度。

本文探讨了使用GB/T 6536-2010《石油产品常压蒸馏特性测定法》测定热传导液馏程过程中的主要影响因素。

1试验部分

1.1试验仪器及试样

试验使用某仪器厂家生产的符合GB/T 6536、ASTM D86方法要求的自动常压蒸馏仪。该仪器安装了测定软件驱动自动蒸馏仪组成的工作站、温度传感器、刻度量筒和烧瓶。

试样使用某公司生产的L-QB 300导热油。

1.2试验过程

根据L-QB 300导热油试样的组成、蒸气压、预期初馏点和预期终馏点等性质，将试样归类为所规定5个组别中的一组。开启自动蒸馏测定器的电源，启动自动蒸馏仪工作站，运行软件系统，使其处于“准备”状态。准备好试样，设置好系统参数，用量筒准确量取100 mL试样，并倒入蒸馏烧瓶中，按GB/T 6536-2010标准安装好试样。在电脑上选择好测量程序，并按下“测定启动”键开始蒸馏样品。蒸馏结束，查看试验结果。

1.3对仪器温度测量系统的校验

为保证试验数据的准确性，首先要保证试验仪器分析的准确性。GB/T 6536-2010标准中说明，在使用规定的玻璃水银温度计以外的温度测量系统时，其温度滞后、测量精度应与规定的玻璃水银温度计相同，应在不超过6个月的时间间隔内对这些温度测量系统的校准予以验证。其中 GB/T 6536-2010标准规定，1、2、3组用甲苯进行校验，4组采用十六烷进行校验。

根据GB/T 6536-2010标准中样品组别的特性，试验用热传导液试样属于4组，因此采用分析纯十六烷为校验液进行了校验，结果见表1。表1十六烷50%回收体积时的温度℃

项目十六烷50%

回收体积时的温度平均值校验要求温度1277.8278.1277.0～280.02278.4278.1277.0～280.0

2结果与讨论

2.1加热器加热丝距离蒸馏烧瓶底部高度的影响endprint

试验中所用的加热器可以是气体加热器，也可以是电加热器。对于气体加热器来说，采用一个灵敏的调节阀和气体压力控制器来控制加热，通过气体燃烧提供足够的热量，使被测试样按规定的速度进行蒸馏。电加热器通常采用可调节的加热电阻丝，用于代替气体加热器，使被测试样按规定的速度进行蒸馏。

气体加热器通过调节喷灯的位置来得到合适的加热温度和速率，在使用时要注意安全。从安全和方便的角度考虑，现在多数自动常压蒸馏仪采用电加热器。本试验采用电加热器，在考虑加热器达到试验要求的加热温度的同时，还考虑了加热器所提供的热量是否充分地被利用。加热温度分别在850 ℃和900 ℃的条件下，考察了电加热器中加热丝距离蒸馏烧

（1）导热油的初馏点应大于其最高使用温度，表2中试样的初馏点和1%馏出体积温度均低于L-QB 300导热油的最高使用温度300 ℃，因此电加热器中加热丝距离蒸馏烧瓶底部2 cm不合适。

（2）当加热丝与蒸馏烧瓶底部距离2 cm时，即使试验中采用900 ℃的加热温度，由于加热丝的位置低，热量不能很好地传递给蒸馏烧瓶，导致试样蒸馏速率过低，到达初馏点的时间过长，同时接收量筒内也没有雾气现象；当加热温度低至850 ℃时，到达初馏点的时间已超过GB/T 6536-2010标准要求的300～900 s的范围。

（3）当加热丝与蒸馏烧瓶底部距离0 cm时，试验结果较理想。

基于以上结论，在考察加热温度时，调整加热丝与蒸馏烧瓶底部距离为0 cm。

2.2加热温度的影响

加热温度对热传导液馏程的测定结果有很大的影响，特别是对初馏点和90%以后馏出点的影响更为显著。

测定热传导液馏程时，必须按GB/T 6536-2010标准要求严格控制加热强度，以保证蒸馏的速度：

（1）如果加热强度过大，产生的大量气体来不及从蒸馏烧瓶的支管逸出，蒸馏烧瓶中的气体分子增多，可使瓶内的气压大于外界大气压，此时读出的蒸馏温度并不是在外界大气压下试样沸腾的温度，而是比正常的蒸馏温度偏高一些；如果加热强度始终较大，会出现过热现象。

（2）如果蒸馏过程加热强度不足，则试样各馏出温度都会偏低。

由于试验中所使用的自动常压蒸馏仪可设置的最高加热温度为950 ℃左右，在保证安全和满足试验要求的前提下，考察了不同加热温度对试验结果的影响，结果见表4。

2.3冷凝温度的影响

在选取合适的加热温度之后，还要选取合适的冷凝温度和接收温度，以保证冷凝液能顺利地流入接收量筒。

GB/T 6536-2010标准中规定第4组的冷凝浴温度为0～60 ℃，接收量筒周围的冷却浴温度为装样温度±3 ℃。由于本试验的环境温度为25 ℃左右，试样温度接近环境温度，因此接收室的温度可以设为25 ℃，而只需变换冷凝温度。

据GB/T 6536-2010标准9.9条，在某些情况下，中间馏分、重馏分油和类似的馏分可能要保持冷凝浴温度在38～60 ℃。由于导热油属于相对重的油品，本试验考察了不同冷凝温度对试验结果的影响，结果见表5。表5不同冷凝温度对馏出温度的影响

项目冷凝温度30℃冷凝温度40℃冷凝温度50℃冷凝温度60℃馏程/℃初馏点331.4332.3331.8330.51%馏出体积358.1358.2356.6357.42%馏出体积365.8365.4364.4364.63%馏出体积368.4367.8365.7367.44%馏出体积369.1369.0369.4368.55%馏出体积369.9370.5370.4369.6达到初馏点的时间/s699682679678试验过程中的现象无雾气无雾气无雾气无雾气

近年来，国外采用气相色谱法，以高沸物和低沸物的含量表征热传导液发生裂解和聚合的程度，并与未使用热传导液的馏程进行比较。

SH/T 0558-1993《石油馏分沸程分布测定法（气相色谱法）》是用气相色谱模拟蒸馏测定油品馏程，气相色谱分离则是利用试样中各组分在色谱柱中的气相和固定相的分配系数不同。当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，组分就在其中的两相间进行反复多次（103～106）的分配（吸附-脱附-放出）。由于固定相对各组分的吸附能力不同，因此各组分在色谱柱中的运行速度就不同。经过一定的柱长后，使彼此分离，顺次离开色谱柱进入检测器，产生离子流信号经放大后，在记录器上描绘各组分的色谱峰，最后根据峰面积与温度的关系求取相应收率对应的温度。

本次试验分别考察了不同的实验室采用GB/T 6536方法自动测定统一导热油试样的馏程，以及同一实验室分别采用GB/T 6536和SH/T 0558方法测定导热油试样的馏程，数据见表6。

GB/T 6536标准对试样各馏出温度的测定结果的精密度做了相应的规定，包括手动法和自动法的重复性和再现性。由于本试验采用自动法进行测定，因此只列出了4组采用自动法的初馏点测定结果的再现性以及SH/T 0558-93（2004）方法的初馏点测定结果的再现性，结果见表7。

表7不同试验方法的初馏点测定结果的再现性要求

项目再现性/℃GB/T 6536-2010（4组/自动法）初馏点8.52%馏出体积2.6+1.92Sc5%馏出体积2.0+2.53ScSH/T 0558-93（2004）初馏点155%馏出体积6注：Sc为温度变化率，表示每个回收百分数或蒸发百分数温度的变化。由于采用DRD-100自动常压蒸馏仪测定导热油的馏程时，最大收率只能做到5%，求取Sc需要用到更高的收率对应的温度值，因而无法求取。通过查取资料了解到用自动法测定GB/T 6536-2010标准中4组的馏程时，2%、5%收率对应的Sc数值均大于1，可以估算出2%收率时的再现性大于4.5℃，5%收率时的再现性大于4.5℃。

当2个实验室都采用GB/T 6536标准测定导热油馏程时，由表6可以看出，对于初馏点，两者相差1.6 ℃；2%收率时，两者相差0.1 ℃；5%收率时，两者相差1.5 ℃。结合表7中的数据可以看出，2个实验室相差的数值都在规定的范围内，可以满足再现性的要求。

当分别采用GB/T 6536和SH/T 0558标准测定导热油馏程时，由表6可以看出，同一实验室，其初馏点相差6 ℃；不同实验室，其初馏点相差4.4 ℃。结合表7可知，当采用自动法测定初馏点时，GB/T 6536标准规定初馏点的再现性为不大于8.5 ℃，而SH/T 0558标准规定的初馏点再现性不大于15 ℃，因此，其初馏点差值均在2种方法要求的范围内。由此建议在某些情况下，对于导热油来说，可以用GB/T 6536标准近似代替SH/T 0558标准测定初馏点。

4结论

采用GB/T 6536标准测定热传导液馏程的结果受加热温度、电加热器中加热丝距离蒸馏烧瓶底部的距离、冷凝温度等因素的影响。建议电加热器中加热丝距离蒸馏烧瓶底部高度选择0 cm，同时加热温度的选择应适当，以保证测定结果准确可靠。

比较采用不同标准方法测定热传导液初馏点的结果可知，在某些情况下，可以用GB/T 6536标准近似代替SH/T 0558标准测定热传导液的初馏点。endprint