1

Техническая Брошюра

Теплоноситель Dowtherm RP

2

Теплоноситель DOWTHERM RP Теплоноситель DOWTHERM RP обеспечивает высокую эффективность работы в системах без избыточного давления Теплоноситель DOWTHERM RP, представляющий собой высокоочищенный диарилалкил, обеспечивает высокую эффективность работы в теплообменных системах при рабочих температурах от -20 до 350 °С. На сегодняшний день это наиболее термически стабильный жидкофазный теплоноситель с низким давлением паров. Продуктами термического разложения DOWTHERM RP, которое имеет место при нормальных условиях эксплуатации, являются почти исключительно низкокипящие соединения, которые легко улетучиваются из системы. В результате высококипящие отложения не образуются в течение длительного времени. При нормальных рабочих условиях потребность в замене теплоносителя отсутствует. Затруднения при запуске установки минимизируются благодаря превосходной текучести теплоносителя при низких температурах, снижая тем самым потребность в подогреве системы. DOWTHERM RP имеет высокие температуры вспышки, воспламенения и самовоспламенения и не представляет пожароопасности при комнатной температуре. Dow предоставляет сервис, включающий техническую поддержку в проектировании системы и при ее эксплуатации. Кроме того, бесплатный физико-химический анализ обеспечивает текущий мониторинг состояния теплоносителя. Если, по каким-либо причинам, требуется замена вашего теплоносителя DOWTHERM RP, программа Dow по возврату теплоносителей позволит вам вернуть старый теплоноситель и получить кредит для приобретения нового теплоносителя для замены. Критерии выбора теплоносителя Стабильность. Теплоноситель DOWTHERM RP обладает превосходной термической стабильностью при температурах до 350 °С. Давление паров. DOWTHERM RP может использоваться в жидкофазных теплообменных установках до температуры 350 °С с давлением паров всего 96 кПа. Термическая стабильность Термическая устойчивость теплоносителя зависит не только от химической структуры, но и от конструкции и рабочих температур системы, в которой он применяется. Максимальный срок эксплуатации теплоносителя может быть достигнут при соблюдении нижеследующих технических особенностей конструкции теплообменной системы. Внимание должно быть сосредоточено на трех ключевых нюансах: конструкции и эксплуатации нагревателя и/или потребителя энергии; предотвращении химического загрязнения; исключения контакта теплоносителя с воздухом. Конструкция и работа нагревателя Неправильная конструкция и/или работа пламенного нагревателя может привести к перегреву и интенсивному термическому разрушению теплоносителя. Если нагреватель работает при высоких температурах, он должен быть рассчитан на минимальную скорость теплоносителя 2 м/с; в большинстве случаев скорость теплоносителя составляет 2-4 м/с. Выбор скорости теплоносителя будет зависеть от экономического баланса между стоимостью прокачки и площадью поверхности теплообмена. Ограничения обычно накладываются на величину теплового потока производителем оборудования. Этот тепловой поток определяется по максимальной температуре в тонком слое теплоносителя в условиях конкретной установки. Ниже перечислены некоторые проблемные технические моменты, которые необходимо избегать: 1. Прямой контакт теплообменника с пламенем (наброс пламени). 2. Работа нагревателя с мощностью, выше номинальной. 3. Модификация процедуры получения топливо-воздушной смеси. Это может привести к увеличению высоты и температуры пламени, а также теплового потока. 4. Низкая скорость теплоносителя или значительная площадь теплообменника могут привести к перегреву теплоносителя в пленочном слое. Производитель пламенного нагревателя должен ознакомиться с требованиями к вашей теплообменной системе.

3

Химическое загрязнение Относительно низкая термическая стабильность теплоносителя при высоких температурах может быть вызвана первичным химическим загрязнением теплообменной системы. Термическое разложение химических примесей может происходить весьма быстро, что может привести к коррозии конструкционных элементов установки. Серьезность и природа коррозии будет зависеть от количества и типа примесей, введенных в систему. Окисление воздухом Органические теплоносители, работающие при высоких температурах, подвержены окислению кислородом воздуха. Степень и скорость окисления зависят от температуры и характера контакта теплоносителя с воздухом. Продукты реакций окисления могут включать карбоксильные кислоты, способные привести к нежелательным последствиям. Необходимо предпринять меры по удалению воздуха из системы до того, как теплоноситель будет нагрет до рабочих температур. Во время работы установки в расширительном баке должно поддерживаться избыточное давление инертного газа. Теплоноситель может эксплуатироваться при температурах, превышающих рекомендованный максимальный рабочий предел, если это будет экономически оправданным вследствие более высокой скорости его разложения. Такие установки будут требовать более внимательного контроля качества циркуляции, снижения тепловых потоков и более частой замены теплоносителя. Коррозионная активность Теплоноситель DOWTHERM RP не проявляет коррозионной агрессивности по отношению к обычным конструкционным металлам и сплавам. Даже при высоких эксплуатационных температурах оборудование обычно демонстрирует продолжительный срок службы. Конструкционные элементы могут быть изготовлены из различных марок стали, в т.ч. нержавеющих, монель-металла и др. сплавов. Большая часть коррозионных проблем возникает вследствие внесения в систему химических загрязнений после химических отмывок или технологических материалов из-за протечки оборудования. Серьезность и природа коррозии будет зависеть от количества и типа введенных загрязнений. Ниже приведены конструкционные материалы и несовместимые с ними возможные химические примеси в теплоносителе: Конструкционный материал Загрязнение Нержавеющая аустенитная сталь Хлориды Никель Соединения серы Медные сплавы Аммиак, соли аммония Воспламеняемость Теплоноситель DOWTHERM RP является воспламеняемой жидкостью. Температура вспышки в закрытом тигле 194 °С, температура самовоспламенения 385 °С (A.S.T.M. E 659). Вероятность иногда случающихся утечек в атмосферу должна быть минимизирована из-за высокой стоимости компенсации потерянного теплоносителя. Практика показывает, что вытекший теплоноситель быстро охлаждается ниже температуры воспламенения и его возгорание случается редко. Утечки из трубопроводов в теплоизоляцию представляют потенциальную опасность, т.к. могут привести к возгоранию в теплоизоляции. Утечка органической жидкости в любой тип теплоизоляции при повышенных температурах может вызвать спонтанное возгорание вследствие окисления вещества. Пары DOWTHERM RP при комнатной температуре не представляют серьезной опасности, т.к. их концентрация в этом случае ниже предела воспламеняемости паров теплоносителя. В редких случаях возможно образование горючего тумана теплоносителя. При правильной эксплуатации DOWTHERM RP установки с этим теплоносителем не представляют какой-либо необычной пожароопасности. Здравоохранение, безопасность и охрана окружающей среды Карту данных по безопасности для DOWTHERM RP можно получить в ближайшем представительстве Dow Chemical. Данная карта содержит полную информацию по безопасному обращению с теплоносителем. Перед применением продукта изучите карту данных по безопасности. Необходимо исключить попадание значительных количеств теплоносителя в водоемы. Теплоноситель не рекомендуется к использованию в процессах приготовления пищевых продуктов, где может случиться его утечка. Испытания на лабораторных животных показали низкую пероральную токсичность DOWTHERM RP. Одноразовая пероральная LD50 для крыс составляет менее 2000 мг/кг.

4

DOWTHERM RP имеет слабо-раздражающий эффект по отношению к коже и глазам. Длительные и повторяющиеся контакты с кожей должны быть исключены; глаза должны иметь соответствующую защиту, если имеется опасность утечки теплоносителя. Потенциальная вероятность адсорбции DOWTHERM RP через кожу в токсичном количестве невелика, поскольку трансдермальная LD50 превышает значение 3160 мг/кг. Испарение теплоносителя при комнатной температуре невелико вследствие низкого давления паров. При нормальных температурах эксплуатации теплоносителя значительные концентрации паров или туман могут образовываться в случае утечек или разливов теплоносителя. Пары теплоносителя не раздражают верхние дыхательные пути, но при высоких концентрациях паров или наличии тумана следует избегать оставаться в зоне поражения. Если произошел выброс с образованием высоких концентраций пара или дыма, рабочие должны иметь защитные респираторы, пригодные для контакта с парами органических веществ. Если существует вероятность недостатка кислорода, рабочие должны быть оснащены масками с подачей воздуха или индивидуальными дыхательными аппаратами. При безопасном уровне загрязнения атмосферы запах остается индивидуально переносимым. Сервис для покупателей и пользователей теплоносителя DOWTHERM RP Анализ теплоносителя Компания Dow Chemical предлагает сервис физико-химического анализа теплоносителя DOWTHERM RP. Для этого рекомендуется по крайней мере ежегодно направлять 0,5 литра представительного образца по одному из адресов: North America & Pacific The Dow Chemical Company Larkin Lab/Thermal Fluids 1691 North Swede Road Midland, Michigan 48674 United States of America Europe Dow Benelux NV Syltherm and Dowtherm Testing

Laboratory Oude Maasweg 4 3197 KJ Rotterdam – Botlek The Netherlands Latin America Dow Quimica S.A. Fluid Analysis Service 1671, Alexandre Dumas Santo Amaro – Sao Paulo – Brazil 04717-903

Результаты анализа показывают изменение свойств теплоносителя, которые помогут определить вероятность нарушений работы теплоносителя вследствие его загрязнения или термического разрушения. Если образец отбирается из горячей системы, он должен быть охлажден до температуры ниже 40 °С перед помещением в транспортируемый контейнер. Охлажденный образец исключит вероятность термического ожога персонала, а также температура образца будет значительно ниже температуры вспышки и кипения теплоносителя, что снизит интенсивность его испарения. Охлаждение может производиться двумя способами. Первый способ подразумевает наличие специального коллектора, в который теплоноситель сливается из системы и охлаждается ниже 40 °С. После охлаждения теплоноситель сливается в контейнер для отправки. По второму способу теплоноситель запускается в строенный стальной змеевик,. где он движется с очень низкой скоростью и охлаждается до температуры 40 °С или ниже перед сливом в коллектор. Перед отбором образца змеевик и коллектор должны быть полностью опорожнены и очищены. Слитый теплоноситель может быть возвращен в систему или удален как отход в соответствии с установленными правилами. Важно, чтобы отсылаемый для анализа образец в должной степени отражал изменения теплоносителя в системе. Обычно образец отбирается из главной циркуляционной линии жидкофазной системы. Дополнительные образцы могут быть взяты из частей системы, где существуют специфические проблемы. По требованию может быть произведен детальный анализ теплоносителя. Образцы использованного теплоносителя, хранившегося в бочках или цистернах, также должны отбираться способом, гарантирующим предоставление представительных проб. Программа возврата теплоносителей DOWTHERM В маловероятных случаях, когда у вас возникла потребность замены теплоносителя DOWTHERM RP, Dow предлагает программу возврата теплоносителей. Если анализ образца покажет значительную

5

степень термического разложения теплоносителя, покупателю будет рекомендована замена теплоносителя в его системе. Если теплоноситель загрязнен органическими веществами низкой термической стабильности, такой теплоноситель может оказаться непригодным для переработки и неподлежащим замене в соответствии с программой возврата. В этом случае покупатель будет осведомлен о невозможности переработки теплоносителя и его возврата в Dow. Теплоноситель не должен отправляться в Dow до получения извещения о результатах полного анализа. Если анализ покажет необходимость замены теплоносителя, покупатель должен оформить заказ на необходимое количество теплоносителя для замены до отправки старого теплоносителя в Dow. В соответствии с программой возврата, Dow будет кредитовать покупателя для восстановления всего количества используемого теплоносителя. Программа возврата позволит покупателю минимизировать инвестиции и потери из-за простоя оборудования, при этом гарантируя замену теплоносителя на высококачественный продукт. Перед возвратом теплоносителя для получения кредита, чтобы получить детальную информацию, соединитесь с ближайшим представительством Dow. Таблица 1. Физические свойства теплоносителя DOWTHERM RP* Состав: диарилалкил Цвет: прозрачная бесцветная жидкость

Свойство Значение Температура кристаллизации ниже 0 °С Температура кипения 353 °С Температура вспышки1 194 °С Температура самовоспламенения2 385 °С Нижний предел воспламенения, об.%3 0,33 % при 200 °С Верхний предел воспламенения, об.%3 4,66 % при 240 °С Рассчитанные критические величины: Tт Pт Vт

575 °С 20,7 бар 3,446 л/кг

Средняя молекулярная масса 236,4 Плотность при 25 °С 1026,6 кг/м3 *Не должны рассматриваться как спецификация 1Закрытый тигель 2ASTM E 659-78 3ASTM E 681-85

Таблица 2. Свойства насыщенного пара теплоносителя DOWTHERM RP

Температура, °°°°С

∆∆∆∆Нlv, кДж/кг

Zпара Cp/Cv

200 288,544 0,99733 1,0199 210 284,704 0,99641 1,0196 220 280,944 0,99526 1,0194 230 277,267 0,99382 1,0192 240 273,673 0,99206 1,0191 250 270,161 0,98994 1,0190 260 266,728 0,98742 1,0190 270 263,370 0,98444 1,0190 280 260,082 0,98097 1,0191 290 256,857 0,97696 1,0192 300 253,687 0,97237 1,0195 310 250,560 0,96716 1,0198 320 247,464 0,96128 1,0201 330 244,386 0,95471 1,0206 340 241,310 0,94741 1,0212 350 238,216 0,93933 1,0219

6

Таблица 3, Свойства жидкофазного теплоносителя DOWTHERM RP

Температура, °°°°С

Удельная теплоемкость, кДж/(кг⋅⋅⋅⋅К)

Плотность, кг/м3

Теплопроводность, Вт/(м⋅⋅⋅⋅К)

Вязкость, мПа⋅⋅⋅⋅с

Давление пара, бар

0 1,561 1043,2 0,1340 221,10 10 1,591 1036,2 0,1327 88,17 20 1,620 1029,2 0,1314 42,82 30 1,650 1022,3 0,1301 23,99 40 1,680 1015,3 0,1288 14,92 50 1,710 1008,3 0,1275 10,05 60 1,739 1001,3 0,1262 7,19 70 1,769 994,2 0,1249 5,39 80 1,799 987,2 0,1236 4,20 90 1,829 980,1 0,1223 3,37 100 1,858 973,0 0,1210 2,77 110 1,888 965,9 0,1197 2,32 120 1,918 958,8 0,1184 1,98 130 1,948 951,7 0,1171 1,71 140 1,978 944,5 0,1158 1,49 150 2,007 937,3 0,1145 1,32 160 2,037 930,1 0,1132 1,18 170 2,067 922,9 0,1119 1,06 180 2,097 915,6 0,1106 0,96 0,01 190 2,126 908,3 0,1093 0,87 0,01 200 2,156 901,0 0,1080 0,80 0,02 210 2,186 893,7 0,1067 0,73 0,02 220 2,216 886,3 0,1054 0,68 0,03 230 2,245 878,8 0,1041 0,63 0,05 240 2,275 871,3 0,1029 0,58 0,06 250 2,305 863,8 0,1016 0,54 0,09 260 2,335 856,2 0,1003 0,51 0,11 270 2,364 848,6 0,0990 0,48 0,15 280 2,394 840,9 0,0977 0,45 0,20 290 2,424 833,2 0,0964 0,43 0,25 300 2,454 825,3 0,0951 0,40 0,33 310 2,483 817,4 0,0938 0,38 0,41 320 2,513 809,5 0,0925 0,36 0,52 330 2,543 801,4 0,0912 0,34 0,64 340 2,573 793,2 0,0899 0,33 0,79 350 2,602 785,0 0,0886 0,31 0,96 360 2,632 776,6 0,0873 0,30 1,16 370 2,662 768,1 0,0860 0,29 1,40

7

Рис. 1. Теплопроводность DOWTHERM RP

Температура, °С

Теплопроводность, Вт/

(м⋅К

)

Теплота

испарения, кДж

/кг

Рис. 2. Рассчитанная теплота испарения DOWTHERM RP

Температура, °С

8

Рис. 3. Давление пара DOWTHERM RP

Давление пара,

бар

Температура, °С

Рис. 4. Удельная теплоемкость DOWTHERM RP

Удельная

теплоемкость, кДж

/( кг⋅К

)

Температура, °С

9

Рис. 5. Плотность DOWTHERM RP

Температура, °С

Плотность

, кг/м

3

Рис. 6. Вязкость DOWTHERM RP

Вязкость, мПа⋅с

Температура, °С

10

14,0

3/18,0 PrRe027,0

=

ωµµ

Nu

Диаграмма основана на соотношении 114,0

=

ωµµ

Примечание: значения этой диаграммы основаны на вязкости «свежего» теплоносителя при поставке

Пленочный коэффициент,

Вт/

(м2 ⋅К

) Рис. 7. Жидкопленочный коэффициент DOWTHERM RP в трубах и змеевиках

Скорость потока, м3/с

11

Рис. 8. Зависимость перепала лавления от скорости потока DOWTHERM RP в змеевиках и трубах

Скорость потока, м3/с

Перепад

давления, кПа/

100 м

трубопровода

12

Рис. 9. Термическое расширение DOWTHERM RP Исходное количество: 1 м3 при 25 °С

Температура, °С

Увеличение объема,

м3

13

Рис. 10. Жидкофазный нагрев теплоносителем DOWTHERM RP

BA

- индикатор опасного

режима горения

BC

- регулятор горения

BE

- гляделка

FI

- индикатор потока

FR

C

- записывающий регулятор потока

FS

L - переключатель потока

LAH/ L

- индикатор опасного

уровня

– высокий/низкий

LI

- индикатор уровня

LC

- регулятор уровня

LSL

- переключатель уровня

PC

V

- кран

контроля давления

PI

- индикатор давления

PIC

- показывающий регулятор давления

PR

V

- предохранительный клапан

давления

PS

H

- сброс давления

PS

L - регулятор давления

TIC

- показывающий регулятор температуры

T

RC

- записывающий регулятор температуры

T

SH

- переключатель температуры

A

– Внешний нагрев

требуется

, если в холодную

погоду

прокачиваемость теплоносителя затруднена.

B

– Система термоконтроля.

C

–

Теплообменник №

2 охлаждается

DO

WT

HE

RM

A

для

исключения возможности загрязнения перерабатываемой среды

водой в

случае

протечки трубопровода.

D

– Перерабатываемая

среда замерзает

при 1

77

°С.

Линия циркуляции теплоносителя

DO

WT

HE

RM

Электрическая

сеть

Воздушная

линия