CN109929520A - 一种防积碳导热油及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防积碳导热油及其制备方法，属于化学化工加热技术领域。本发明制备的导热促进剂降低了导热过程中的反应所需的活化能，提高了导热过程中的导热油的稳定性能；本发明制备的防积碳添加剂可防止油品中不饱和酸酯发生自由基氧化聚合，并与聚醚胺D‑400形成导热油分散分子，阻止积炭颗粒与基体表面的接触，提高了导热油使用过程中的抗积碳性能；本发明制备的分散活性剂经碱反应，具有很强的吸附和捕捉能力，使导热油在导热过程中具有较好的流动性能，降低粘度；本发明通过导热促进剂和辅助导热添加剂产生的活性自由基降低了反应温度，与导热油互溶，增加导热流动性，使得导热油的润湿性能增强。本发明解决了目前导热油残炭率高的问题。
Description
技术领域
本发明属于化学化工加热技术领域，具体涉及一种防积碳导热油及其制备方法。
背景技术
导热油是一种热量的传递介质，由于其具有加热均匀，调温控温准确，能在低蒸气压下产生高温，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。
目前，导热油主要分为两种：一种是矿物型导热油，另一种是合成型导热油。矿物型导热油是将原油经过催化裂化、常压蒸馏、减压蒸馏、脱蜡和精制等工序生产出来的基础油为原料，再加入助剂而获得的一种导热油，由于基础油来源丰富，以基础油制备的矿物型导热油价格低廉，但是矿物型导热油使用温度低，热稳定差，只能在300℃以下使用，并且随着使用时间的延长，基础油会发生氧化，热裂化和热聚合等反应，影响导热油的使用性能并且缩短了导热油的使用寿命；合成型导热油包括联苯、联苯醚型导热油和单苄基甲苯、双苄基甲苯型导热油，联苯、联苯醚型导热油在使用过程中会产生酚类物质，易对容器造成损坏，带来安全隐患；单苄基甲苯、双苄基甲苯型导热油热稳定好、使用安全，但是单苄基甲苯、双苄基甲苯的制备成本较高，给生产及使用厂家带来经济负担。
导热油作为热煤在粮油食品行业的热交换工艺中已得到了广泛应用。导热油是石油的下游产品，受石油价格浮动的影响很大。当石油价格上涨时，导热油价格跟着上涨，增大了导热油应用成本。所以延长导热油使用寿命，降低应用成本成为人们关注的问题。为此，久星公司自主研发的具有自主知识产权的导热油在线清洗剂、导热油增寿剂、导热油修复剂等一系列节能和延长导热油使用寿命的“三E”产品，“三E”是指Economy节能、Emission环保排放和Evolution技术进步。具有高效能、长寿命、低排放等特点。
当今节能和环保愈来愈受到世界各国的重视。导热油作为一种优良的热传导介质，具有高温低压的传热性能，且热效率高，传热均匀、温度控制准确，运行成本低，现已发展成为使用最广、用量较大的一种热载体。在克拉玛依油田导热油作为热媒介质运用于油田集输、天然气处理站、油库和炼油生产装置伴热系统。导热油一般在200~400℃之间使用，长期在高温环境运行，油品不可避免地要老化变质，变质后的导热油酸值增大，残炭增多；导热油裂化后形成焦质附着在加热炉管壁上，降低传热效率，带来安全隐患。低沸点物还会发生聚合和缩合，形成高分子物质、胶质等，导致粘度和残炭增加，引起结焦，结焦附着在加热炉管壁上，降低了传热效率的同时耗能增大。氧化反应产生有机酸，使导热油酸值增加，深度氧化还会产生不溶性的酸泥，使导热油的粘度增加，最终导致缩短导热油使用寿命。因此研发一种能够增强闪点减少残炭使导热油延长使用寿命的产品刻不容缓。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前导热油残炭率高的问题，提供一种防积碳导热油及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种防积碳导热油，包括导热促进剂、防积碳添加剂、分散活性剂。
所述导热促进剂的制备方法为：取硝酸按质量比2~5：2~6加入硫酸，得混合液，取正丁醇按质量比10~15：3~7滴加至混合液，控制滴加时间为30~60min，升温至60~70℃保温，取沉淀经去离子水洗涤干燥，减压蒸馏，得减压蒸馏物，取减压蒸馏物按质量比5~9：1~3加入辅助导热添加剂混合，即得导热促进剂。
所述辅助导热添加剂为：取过氧化苯甲酸叔丁酯、草酸二正丁酯，草酸二异戊酯、叔丁基过氧化氢、硝酸异辛酯中任意一种或任意几种按任意质量比混合，即得。
所述防积碳添加剂的制备方法为：取活性原料按质量比1~3：5~8加入聚醚胺D-400混合，得混合物，取混合物按质量比2~5：10~20加入四氢呋喃搅拌混合，得混合液a，取2,4-甲苯二异氰酸酯按质量比2~5：20~30加入四氢呋喃搅拌混合，得混合液b，取混合液b按质量比1~5：5~10滴加至混合液a中，控制滴加时间60~90min，搅拌混合，减压蒸馏，干燥，即得防积碳添加剂。
所述活性原料为：取2,5-二叔丁基对苯二酚按质量比3~7：1~3加入对叔丁基邻苯二酚混合，即得。
所述分散活性剂的制备方法为：取2-氨基-4-叔丁基苯酚按质量比1~3：5~10加入甲苯，再加入甲苯质量0.5~1%的对甲苯磺酸搅拌混合，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比10~20：3~8加入胺活性剂，通入氮气保护，加入搅拌混合物质量10~20%的多聚甲醛搅拌混合，抽滤，取抽滤液减压蒸馏，即得分散活性剂。
所述胺活性剂为：取三乙烯四胺按质量比5~10：2~7加入多乙烯多胺混合，即得。
该制备方法包括如下步骤：取分散活性剂按质量比2~5：10~15加入甲苯，加入分散活性剂质量3~5%的对甲苯磺酸，再加入分散活性剂质量30~50%的酸添加剂搅拌混合，减压蒸馏，得减压蒸馏物a，按质量份数计，取200~300份Ⅱ类矿物油、5~10份导热促进剂、5~10份防积碳添加剂、3~7份减压蒸馏物a、10~20份活性展开剂、1~3份二丁基羟基甲苯搅拌混合，即得防积碳导热油。
所述酸添加剂为：取棕榈酸按质量比3~7：5~10加入硬脂酸混合，即得。
所述活性展开剂为：取质量分数为85%乙醇按质量比1~3：5~8加入乙酸乙酯混合，即得。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备的导热促进剂是以硝酸、硫酸为原料，加入正丁醇，经过硝化反应制成酯类物质，并与辅助导热添加剂进行复配，可以降低导热过程中的反应所需的活化能，促进剂首先分解，产生活性自由基，这些自由基促进了油氧化过程中的链式反应，降低了整个反应所需的活化能，降低了反应温度，提高了导热过程中的导热油的稳定性能；
（2）本发明制备的防积碳添加剂是以活性原料、聚醚胺D-400，经2,4-甲苯二异氰酸酯连接，利用2,5-二叔丁基对苯二酚进行导热油自由基的阻聚，可防止油品中不饱和酸酯发生自由基氧化聚合，并与聚醚胺D-400形成导热油分散分子，其可以吸附在基体物表面，形成吸附层，阻止积炭颗粒与基体表面的接触，防止覆盖基体物表面的积炭层的形成，提高了导热油使用过程中的抗积碳性能；
（3）本发明制备的分散活性剂是以2-氨基-4-叔丁基苯酚与多乙烯多胺等为原料经碱反应，将其碱产物用有机酸十八酸进行改性反应得到，其对导热过程中产生的胶质等极性化合物和细小微粒具有很强的吸附和捕捉能力，阻止积炭分子间的聚合形成更大的团聚体，并逐渐向已形成的积炭层的分子间渗透和扩散，破坏积炭层聚合物的结构，使其逐渐松弛，随着分散活性剂分子与积炭分子作用的逐渐增强，一部分的积炭分子就被溶解，使得积炭脱落，且与导热油基础油的互溶性好，使得导热油在导热过程中具有较好的流动性能，降低粘度；
（4）本发明先通过导热促进剂和辅助导热添加剂产生的活性自由基，这些自由基促进了油氧化过程中的链式反应，降低了反应温度，提高了导热过程中的导热油的稳定性能，再以防积碳添加剂防止油品中不饱和酸酯发生自由基氧化聚合并形成吸附层防止积碳伤害，再通过分散活性剂导热过程中产生的胶质等极性化合物和细小微粒进行吸附和捕捉，并与导热油互溶，增加导热流动性，最后加入展开活性剂使得导热油的润湿性能增强，与其他组分的互溶，协同增效性能得到提高。
具体实施方式
导热促进剂的制备方法为：取质量分数为68%的硝酸按质量比2~5：2~6加入质量分数为98%的硫酸，得混合液，于-5~-1℃条件下取正丁醇按质量比10~15：3~7滴加至混合液，控制滴加时间为30~60min，升温至60~70℃保温1~3h，取沉淀经去离子水洗涤干燥，减压蒸馏，得减压蒸馏物，取减压蒸馏物按质量比5~9：1~3加入辅助导热添加剂混合，即得导热促进剂。
辅助导热添加剂为：取过氧化苯甲酸叔丁酯、草酸二正丁酯，草酸二异戊酯、叔丁基过氧化氢、硝酸异辛酯中任意一种或任意几种按任意质量比混合，即得。
活性原料为：取2,5-二叔丁基对苯二酚按质量比3~7：1~3加入对叔丁基邻苯二酚混合，即得。
防积碳添加剂的制备方法为：取活性原料按质量比1~3：5~8加入聚醚胺D-400混合，得混合物，取混合物按质量比2~5：10~20加入四氢呋喃，于-4~-1℃搅拌混合30~50min，得混合液a，取2,4-甲苯二异氰酸酯按质量比2~5：20~30加入四氢呋喃，搅拌混合20~30min，得混合液b，取混合液b按质量比1~5：5~10滴加至混合液a中，控制滴加时间60~90min，于50~60℃搅拌混合2~4h，减压蒸馏，干燥，即得防积碳添加剂。
胺活性剂为：取三乙烯四胺按质量比5~10：2~7加入多乙烯多胺混合，即得。
分散活性剂的制备方法为：取2-氨基-4-叔丁基苯酚按质量比1~3：5~10加入甲苯，再加入甲苯质量0.5~1%的对甲苯磺酸，升温至50~60℃搅拌混合30~50min，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比10~20：3~8加入胺活性剂，通入氮气保护，加入搅拌混合物质量10~20%的多聚甲醛，升温至70~90℃搅拌混合2~5h，抽滤，取抽滤液减压蒸馏，即得分散活性剂。
酸添加剂为：取棕榈酸按质量比3~7：5~10加入硬脂酸混合，即得。
活性展开剂为：取质量分数为85%乙醇按质量比1~3：5~8加入乙酸乙酯混合，即得。
一种防积碳导热油的制备方法，包括如下步骤：
取分散活性剂按质量比2~5：10~15加入甲苯，加入分散活性剂质量3~5%的对甲苯磺酸，升温至40~50℃，再加入分散活性剂质量30~50%的酸添加剂，再于70~80℃搅拌混合1~3h，减压蒸馏，得减压蒸馏物a，按质量份数计，取200~300份Ⅱ类矿物油、5~10份导热促进剂、5~10份防积碳添加剂、3~7份减压蒸馏物a、10~20份活性展开剂、1~3份二丁基羟基甲苯混合，于110~120℃搅拌混合60~90min，即得防积碳导热油。
实施例1
导热促进剂的制备方法为：取质量分数为68%的硝酸按质量比2：2加入质量分数为98%的硫酸，得混合液，于-5℃条件下取正丁醇按质量比10：3滴加至混合液，控制滴加时间为30min，升温至60℃保温1h，取沉淀经去离子水洗涤干燥，减压蒸馏，得减压蒸馏物，取减压蒸馏按质量比5：1加入辅助导热添加剂混合，即得导热促进剂。
辅助导热添加剂为：过氧化苯甲酸叔丁酯。
活性原料为：取2,5-二叔丁基对苯二酚按质量比3：1加入对叔丁基邻苯二酚混合，即得。
防积碳添加剂的制备方法为：取活性原料按质量比1：5加入聚醚胺D-400混合，得混合物，取混合物按质量比2：10加入四氢呋喃，于-4℃搅拌混合30min，得混合液a，取2,4-甲苯二异氰酸酯按质量比2：20加入四氢呋喃，搅拌混合20min，得混合液b，取混合液b按质量比1：5滴加至混合液a中，控制滴加时间60min，于50℃搅拌混合2h，减压蒸馏，干燥，即得防积碳添加剂。
胺活性剂为：取三乙烯四胺按质量比5：2加入多乙烯多胺混合，即得。
分散活性剂的制备方法为：取2-氨基-4-叔丁基苯酚按质量比1：5加入甲苯，再加入甲苯质量0.5%的对甲苯磺酸，升温至50℃搅拌混合30min，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比10：3加入胺活性剂，通入氮气保护，加入搅拌混合物质量10%的多聚甲醛，升温至70℃搅拌混合2h，抽滤，取抽滤液减压蒸馏，即得分散活性剂。
酸添加剂为：取棕榈酸按质量比3：5加入硬脂酸混合，即得。
活性展开剂为：取质量分数为85%乙醇按质量比1：5加入乙酸乙酯混合，即得。
一种防积碳导热油的制备方法，包括如下步骤：
取分散活性剂按质量比2：10加入甲苯，加入分散活性剂质量3%的对甲苯磺酸，升温至40℃，再加入分散活性剂质量30%的酸添加剂，再于70℃搅拌混合1h，减压蒸馏，得减压蒸馏物a，按质量份数计，取200份Ⅱ类矿物油、5份导热促进剂、5份防积碳添加剂、3份减压蒸馏物a、10份活性展开剂、1份二丁基羟基甲苯混合，于110℃搅拌混合60min，即得防积碳导热油。
实施例2
导热促进剂的制备方法为：取质量分数为68%的硝酸按质量比4：5加入质量分数为98%的硫酸，得混合液，于-3℃条件下取正丁醇按质量比13：5滴加至混合液，控制滴加时间为50min，升温至65℃保温2h，取沉淀经去离子水洗涤干燥，减压蒸馏，得减压蒸馏物，取减压蒸馏物按质量比8：5加入辅助导热添加剂混合，即得导热促进剂。
辅助导热添加剂为：草酸二正丁酯。
活性原料为：取2,5-二叔丁基对苯二酚按质量比5：2加入对叔丁基邻苯二酚混合，即得。
防积碳添加剂的制备方法为：取活性原料按质量比2：6加入聚醚胺D-400混合，得混合物，取混合物按质量比4：15加入四氢呋喃，于-2℃搅拌混合40min，得混合液a，取2,4-甲苯二异氰酸酯按质量比4：25加入四氢呋喃，搅拌混合25min，得混合液b，取混合液b按质量比4：8滴加至混合液a中，控制滴加时间80min，于55℃搅拌混合3h，减压蒸馏，干燥，即得防积碳添加剂。
胺活性剂为：取三乙烯四胺按质量比8：5加入多乙烯多胺混合，即得。
分散活性剂的制备方法为：取2-氨基-4-叔丁基苯酚按质量比2：8加入甲苯，再加入甲苯质量0.8%的对甲苯磺酸，升温至55℃搅拌混合40min，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比15：5加入胺活性剂，通入氮气保护，加入搅拌混合物质量15%的多聚甲醛，升温至80℃搅拌混合4h，抽滤，取抽滤液减压蒸馏，即得分散活性剂。
酸添加剂为：取棕榈酸按质量比5：8加入硬脂酸混合，即得。
活性展开剂为：取质量分数为85%乙醇按质量比2：6加入乙酸乙酯混合，即得。
一种防积碳导热油的制备方法，包括如下步骤：
取分散活性剂按质量比4：13加入甲苯，加入分散活性剂质量4%的对甲苯磺酸，升温至45℃，再加入分散活性剂质量40%的酸添加剂，再于75℃搅拌混合2h，减压蒸馏，得减压蒸馏物a，按质量份数计，取250份Ⅱ类矿物油、8份导热促进剂、8份防积碳添加剂、5份减压蒸馏物a、15份活性展开剂、2份二丁基羟基甲苯混合，于115℃搅拌混合80min，即得防积碳导热油。
实施例3
导热促进剂的制备方法为：取质量分数为68%的硝酸按质量比5：6加入质量分数为98%的硫酸，得混合液，于-1℃条件下取正丁醇按质量比15：7滴加至混合液，控制滴加时间为60min，升温至70℃保温3h，取沉淀经去离子水洗涤干燥，减压蒸馏，得减压蒸馏物，取减压蒸馏物按质量比9：3加入辅助导热添加剂混合，即得导热促进剂。
辅助导热添加剂为：草酸二异戊酯。
活性原料为：取2,5-二叔丁基对苯二酚按质量比7：3加入对叔丁基邻苯二酚混合，即得。
防积碳添加剂的制备方法为：取活性原料按质量比3：8加入聚醚胺D-400混合，得混合物，取混合物按质量比5：20加入四氢呋喃，于-1℃搅拌混合50min，得混合液a，取2,4-甲苯二异氰酸酯按质量比5：30加入四氢呋喃，搅拌混合30min，得混合液b，取混合液b按质量比5：10滴加至混合液a中，控制滴加时间90min，于60℃搅拌混合4h，减压蒸馏，干燥，即得防积碳添加剂。
胺活性剂为：取三乙烯四胺按质量比10：7加入多乙烯多胺混合，即得。
分散活性剂的制备方法为：取2-氨基-4-叔丁基苯酚按质量比3：10加入甲苯，再加入甲苯质量1%的对甲苯磺酸，升温至60℃搅拌混合50min，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比20：8加入胺活性剂，通入氮气保护，加入搅拌混合物质量20%的多聚甲醛，升温至90℃搅拌混合5h，抽滤，取抽滤液减压蒸馏，即得分散活性剂。
酸添加剂为：取棕榈酸按质量比7：10加入硬脂酸混合，即得。
活性展开剂为：取质量分数为85%乙醇按质量比3：8加入乙酸乙酯混合，即得。
一种防积碳导热油的制备方法，包括如下步骤：
取分散活性剂按质量比5：15加入甲苯，加入分散活性剂质量5%的对甲苯磺酸，升温至50℃，再加入分散活性剂质量50%的酸添加剂，再于80℃搅拌混合3h，减压蒸馏，得减压蒸馏物a，按质量份数计，取300份Ⅱ类矿物油、10份导热促进剂、10份防积碳添加剂、7份减压蒸馏物a、20份活性展开剂、3份二丁基羟基甲苯混合，于120℃搅拌混合90min，即得防积碳导热油。
对比例1：与实施例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少导热促进剂。
对比例2：与实施例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少防积碳添加剂。
对比例3：与实施例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少分散活性剂。
对比例4：新乡市某公司生产的防积碳导热油。
将实施例与对比例所得防积碳导热油按照GB/T268-1987、GB/T3536-2008标准进行测试，测试结果如表1所示。
表1：
综上所述，本发明的防积碳导热油相比于市售产品效果更好，其具有良好的热稳定性能，可有效防止沉积物产生。值得大力推广。
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种防积碳导热油，其特征在于，包括导热促进剂、防积碳添加剂、分散活性剂。
2.根据权利要求1所述的防积碳导热油，其特征在于，所述导热促进剂的制备方法为：取硝酸按质量比2~5：2~6加入硫酸，得混合液，取正丁醇按质量比10~15：3~7滴加至混合液，控制滴加时间为30~60min，升温至60~70℃保温，取沉淀经去离子水洗涤干燥，减压蒸馏，得减压蒸馏物，取减压蒸馏物按质量比5~9：1~3加入辅助导热添加剂混合，即得导热促进剂。
3.根据权利要求2所述的防积碳导热油，其特征在于，所述辅助导热添加剂为：取过氧化苯甲酸叔丁酯、草酸二正丁酯，草酸二异戊酯、叔丁基过氧化氢、硝酸异辛酯中任意一种或任意几种按任意质量比混合，即得。
4.根据权利要求1所述的防积碳导热油，其特征在于，所述防积碳添加剂的制备方法为：取活性原料按质量比1~3：5~8加入聚醚胺D-400混合，得混合物，取混合物按质量比2~5：10~20加入四氢呋喃搅拌混合，得混合液a，取2,4-甲苯二异氰酸酯按质量比2~5：20~30加入四氢呋喃搅拌混合，得混合液b，取混合液b按质量比1~5：5~10滴加至混合液a中，控制滴加时间60~90min，搅拌混合，减压蒸馏，干燥，即得防积碳添加剂。
5.根据权利要求4所述的防积碳导热油，其特征在于，所述活性原料为：取2,5-二叔丁基对苯二酚按质量比3~7：1~3加入对叔丁基邻苯二酚混合，即得。
6.根据权利要求1所述的防积碳导热油，其特征在于，所述分散活性剂的制备方法为：取2-氨基-4-叔丁基苯酚按质量比1~3：5~10加入甲苯，再加入甲苯质量0.5~1%的对甲苯磺酸搅拌混合，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比10~20：3~8加入胺活性剂，通入氮气保护，加入搅拌混合物质量10~20%的多聚甲醛搅拌混合，抽滤，取抽滤液减压蒸馏，即得分散活性剂。
7.根据权利要求6所述的防积碳导热油，其特征在于，所述胺活性剂为：取三乙烯四胺按质量比5~10：2~7加入多乙烯多胺混合，即得。
8.一种如权利要求1~7任意一项所述的防积碳导热油的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：取分散活性剂按质量比2~5：10~15加入甲苯，加入分散活性剂质量3~5%的对甲苯磺酸，再加入分散活性剂质量30~50%的酸添加剂搅拌混合，减压蒸馏，得减压蒸馏物a，按质量份数计，取200~300份Ⅱ类矿物油、5~10份导热促进剂、5~10份防积碳添加剂、3~7份减压蒸馏物a、10~20份活性展开剂、1~3份二丁基羟基甲苯搅拌混合，即得防积碳导热油。
9.根据权利要求8所述的防积碳导热油的制备方法，其特征在于，所述酸添加剂为：取棕榈酸按质量比3~7：5~10加入硬脂酸混合，即得。
10.根据权利要求8所述的防积碳导热油的制备方法，其特征在于，所述活性展开剂为：取质量分数为85%乙醇按质量比1~3：5~8加入乙酸乙酯混合，即得。
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