Преимущества недорогого синтетического термомасла MARLOTHERM® N перед лучшими минеральными маслами-теплоносителями

Любой высокотемпературный органический теплоноситель (ВОТ, или как его ещё называют, "термомасло", "термальное масло", "диатермическое масло") представляет собой смесь углеводородов. При этом все органические жидкости, используемые для теплопередачи, подразделяются на минеральные и синтетические масла-теплоносители. Здесь можно упомянуть и так называемые "полусинтетические" термальные масла, которые получают из полностью синтетического сырья, но в процессе, напоминающем технологию производства термомасел на минеральной основе. Однако, сути дела это не меняет: мы имеем дело либо с жидкостями естественного происхождения, либо с искуственно разработанными (синтезированными) продуктами.

Минеральные масла-теплоносители имеют довольно узкий диапазон применения. Так, диатермические масла преимущественно нафтенового основания предназначены для нагрева или охлаждения жидкостей и газов в диапазоне от +35°C до +270°C, а термальные масла парафинового основания - в диапазоне от +90°C до +320°C. Синтетические термомасла имеют гораздо более широкий диапазон рабочих температур, условно от -120°C до +400°C (450°C), т.е. они могут использоваться не только в качестве теплоносителя, но и в качестве тепло- и холодоносящего монофлюида. И поскольку мы говорим о жидкостях, полученных искуственным путём, можно исходить из того, что для каждого диапазона, востребованного конкретным потребителем, синтезирован свой оптимальный продукт. При этом речь идёт не столько о разных свойствах жидкостей (ведь в целях подбора оборудования для конкретного рабочего диапазона термодинамические показатели разных термомасел должны быть сопоставимыми), сколько о разных возможностях минеральных и синтетических продуктов. Так, минеральные термомасла по причине их высокой вязкости вообще не применяют для захолаживания в диапазоне минусовых температур (не путать с температурой окружающего воздуха), а при работе в режиме нагрева потребители, как правило, стараются не превышать температуру 240-250°C.

Вместе с тем, минеральные и синтетические теплоносители также по-разному ведут себя и в процессе эксплуатации, что можно оценить по таким критериям, как: качество теплопередачи, её себестоимость и срок службы термомасла. Причины кроются в разной степени устойчивости молекулярных связей и в разном протекании химической реакции.

Минеральные термомасла - это нестабильные алифатические соединения с сильно разветвлённой молекулярной структурой и большим количеством свободных радикалов (неустойчивых частиц, усиливающих реакционную способность теплоносителя). Минеральное термомасло получают путём однократной (у дешёвых продуктов) или многократной (у дорогих продуктов) очистки базовых масел. Входящие в его состав углеводороды имеют неоднородное молекулярное строение и разную молекулярную массу. Поэтому одна произведённая партия по своим характеристикам может отличаться от другой партии.

При нагреве минерального термомасла происходит ускоренное гомолитическое расщепление молекулярных связей с образованием низко- и высококипящих фракций, газов и нерастворимых остатков. И чем выше температура нагрева, тем быстрей протекает химическая реакция. Как следует из уравнения Аррениуса (одного из основных уравнений в химической кинетике), изменение температуры в диапазоне от 200°C до 300°C приводит к изменению частоты столкновения реагирующих молекул на 10%. Оценки этого параметра показывают, что с увеличением температуры на 10°C скорость реакции увеличивается примерно в два раза. Это означает, что срок службы минерального теплоносителя, например, при 260°C в 4 раза короче, чем срок службы того же теплоносителя при 240°C.

При контакте с кислородом происходит быстрое окисление минерального термомасла, особенно находящегося в горячем состоянии (выше 80°C). При этом имеет место не только оксидативное (воздушное), но и термическое окисление в результате соединения углерода с кислородом, содержащимся в молекулах металла. Окислительная реакция выражается в полимеризации коротких цепей углеводородов с образованием олигомеров, шламов и кокса и сопровождается появлением изобутановой (масляной) кислоты, которая приводит к коррозионной активности теплоносителя.

При производстве минеральных термомасел могут использоваться специальные антиокислительные присадки. Однако они малоэффективны, т.к. начинают разрушаться уже при температуре 140-150°C. Самые высококачественные минеральные масла-теплоносители, к которым относятся наиболее известные в мире бренды (Shell Thermia, BP Transcal, Mobiltherm, Essotherm, Fragoltherm, Farolin, Renolin, Thermofluid, Addinol и некоторые другие), дополнительно подвергаются гидрированию (гидрогенизации) для связывания свободных радикалов путём присоединения дополнительных молекул водорода к углеводородным связям. Но стоимость таких термомасел становится сопоставимой со стоимостью полусинтетических продуктов.

Синтетические и полусинтетические термомасла представляют собой устойчивые ароматические соединения (моновещества либо гомогенные смеси мономеров, одинаковых по составу и молекулярной массе), полученные путём синтеза исходного сырья или путём отбора разделённых фракций (дериватов от производства определённых синтетических продуктов). По причине большей прочности молекулярных связей ароматические углеводороды разлагаются значительно медленней при нагреве. Благодаря особенностям молекулярного строения они на порядок более устойчивы к окислению.

Из вышесказанного становится понятно, что любой органический теплоноситель разрушается под воздействием каких-то факторов, в т.ч. окисляется. Только с разной скоростью: минеральное термомасло быстрей, синтетическое - медленней. От термической деградации есть только один способ защиты - надлежащая циркуляция теплоносителя, без застоев и мёртвых зон (даже локальный перегрев термомасла разрушает его). Для защиты теплоносителя от окисления придумали азотную подушку, исключающую контакт масла с кислородом. Без азота работать тоже можно, но это отказ от дополнительной защиты. В термомасляных установках старого поколения защите термомасла уделялось меньше внимания, т.к. рабочие температуры были ниже (т.е. скорость окисления была медленней) и масла были дешевле. К тому же азотная подушка тоже стоит денег. Поэтому, взвесив цену вопроса, одни люди используют азот, а другие - чаще меняют масло. Мы рекомендуем азот при температурах от 300°C и не разрешаем работать без азота при температурах свыше 320°C.

Даже самое недорогое синтетическое термомасло MARLOTHERM® N значительно превосходит самый дорогой и самый качественный минеральный теплоноситель по целому ряду объективных причин. Минеральное термомасло при окислении превращается в шлам, который при нагреве быстро полимеризуется, тяжелеет, оседает на стенках трубопроводов и прикипает к ним, в результате чего создается теплоизолирующий эффект, приводящий к перегреву и разрушению металла. Образующаяся масляная (изобутановая) кислота вызывает коррозию металла. В синтетической смеси молекулы углеводорода имеют бензольные кольца, т.е. меньше свободных радикалов, вступающих в реакцию с кислородом. И уж если азот необходим, то он скорее потребуется для системы с минеральным теплоносителем, чем с синтетическим.

Рассмотрим физические характеристики термомасла MARLOTHERM® N

Вязкость при 40°C - не более 14 сСт
Вязкость при 100°C - не менее 3 сСт
Температура застывания - не выше минус 60°C
Температура вспышки - не ниже 200°C
Удельный вес при 150°C - около 792 кг/кубм (г/л)
Удельный вес при 15°C - около 880 кг/кубм (г/л)
Осадок по Конрадсону - 0% (отсутствует, т.к. продукт синтетический)
Массовая доля воды - 0% (отсутствует, т.к. продукт синтетический)

Для сравнения те же характеристики термомасла MOBILTHERM 605

Вязкость при 40°C - не более 31 сСт
Вязкость при 100°C - не менее 5 сСт
Температура застывания - не выше минус 6°C
Температура вспышки - не ниже 215°C
Удельный вес при 150°C - около 768 кг/кубм (г/л)
Удельный вес при 15°C - около 857кг/кубм (г/л)
Осадок по Конрадсону - не более 0,05%
Массовая доля воды - не более 0,1%

Из вышеуказанных характеристик делаем выводы:

  • Энергозатраты на циркуляцию Марлотерма будут ниже, чем на циркуляцию Мобилтерма. Особенно при пуске после останова или при первоначальном вводе в эксплуатацию.
  • Заливка в систему в холодное время года у Марлотерма будет проще, чем у Мобилтерма. Продолжительная остановка зимой Марлотерму также не страшна. Спутниковый подогрев не требуется.
  • Выпаривание воды из Марлотерма не потребуется. С Мобилтермом потребуется несколько дней.
  • Смазывающая способность Марлотерма и Мобилтерма сопоставимы, хотя у минералки чуть лучше.
  • Плотность Марлотерма больше, следовательно лучше коэффициент теплопередачи, чем у Мобилтерма. На насосах можно установить электродвигатель меньшей мощности.
  • При нагреве Марлотерм не шлакуется в отличие от Мобилтерма.
  • При нагреве Марлотерма выделяется значительно меньше легкокипящих (пожароопасных) фракций, чем у Мобилтерма. При этом Марлотерм можно регенерировать путем доливки свежей порции теплоносителя, а Мобилтерм регенерировать невозможно, т.к. шламы заражают свежее масло. Поэтому Мобилтерм придется менять полностью (частичная замена бесполезна).
  • Срок службы Марлотерма в несколько раз больше, чем у Мобилтерма. Цена Марлотерма только в 1,5 раза выше Мобилтерма. Эта разница окупается при первой же замене теплоносителя.

Россия, 119270, Москва, Комсомольский проспект, 45-42

Тел.: (+7.495) 609.10.11, 609.10.12, 609.10.13

Моб.: (+7.985) 210.47.17, Факс: (+7.499) 766.82.32

info@jaromax.ru || www.jaromax-oilers.ru

Russia, 119270, Moscow, Komsomolski prospekt, 45-42

Tel.: (+7.495) 609.10.11, 609.10.12, 609.10.13

Mob.: (+7.985) 210.47.17, Fax: (+7.499) 766.82.32

info@jaromax.ru || www.jaromax-oilers.ru