淺談合成導熱油MBT 質量分數與理化指標的對應關系

王玉珍

上海久星導熱油股份有限公司（上海 200127）

目前國內導熱油主要分為兩大類，一類是礦物型導熱油，一類是化學合成導熱油。

礦物型導熱油是將原油經過催化裂化、常壓減壓蒸餾、脫蠟、加氫精制等工藝生產出來的基礎油原料，經過加熱調和、添加助劑等工藝制成的一種能夠作為傳熱介質的導熱油。礦物型導熱油是含有長碳鏈或帶支鏈的多種物質的混合物，其理化指標與碳鏈長短、支鏈多少和支鏈的形式都有很大的關系。在實際生產中，礦物型導熱油需要測定多個理化指標來判斷是否是同一類物質，費時費力。

化學合成導熱油是經過一定的化學合成反應生成的特定組分的導熱油，如一芐基甲苯（MBT）、二芐基甲苯、烷基苯、氫化三聯苯、聯苯-聯苯醚等。由于含有穩定的苯環結構，化學合成導熱油具有較高的熱穩定性，不易發生熱分解和聚合反應，閃點降低慢，熱傳導系數高，不容易產生結焦和積炭，可以在高溫下長時間使用。化學合成導熱油的特點是揮發性低，熱穩定性好，抗熱裂化和抗氧化性能高，安全性高，使用壽命更長。

化學合成導熱油MBT 是氯化芐與甲苯在催化劑的作用下發生縮合反應生成的化合物[1]。MBT 的化學結構中，在苯環外連接有一個甲基，其理化指標表現出很高的一致性和重現性。MBT 具有很好的耐低溫特性，凝固點低于-60 ℃；熱穩定性好，320 ℃加熱720 h 后外觀仍然是淺色透明，變質率僅0.91%；可在冷卻和加熱系統中使用，使用溫度范圍寬廣。

本研究用數理統計中的方差和標準差來分析氣相色譜歸一法測定MBT 的質量分數，舍棄偏離3 倍標準差的數值[2]，找到了MBT 導熱油的質量分數與其運動黏度、閉口閃點、殘炭、酸值、密度的對應關系，最終通過控制MBT 質量分數來控制其運動黏度、閉口閃點、殘炭、酸值、密度等理化指標，在生產過程中節省測試時間，省時省力。

1 方差原理

方差是用來表示隨機變量與期望值之間離散程度的數值。方差分析的基本原理認為不同處理組的均數間的差別基本來源有兩個，即實驗條件和隨機誤差。

方差的計算公式為：

標準差是一組數據平均值分散程度的度量，可用來表征測定精度。因為標準差不僅取決于一組測定中的各個測定值，而且對一組測定中的極值反應比較靈敏，能反應一組數據集的離散程度，是衡量試驗精度的重要參數，因此分析時更多地使用標準差。

標準差計算公式為：

在一組測定值中，出現大偏差測定值的概率是很小的。偏差大于2 倍標準差的測定值出現的概率只有5%；偏差大于3 倍標準差的測定值出現的概率更小，只有0.3%。如果出現大偏差測定值，就有理由認為該測定值與其余測定值之間有顯著差異，可以將該測定值作為奇異值舍棄。

2 應用

2.1 氣相色譜條件

化學合成MBT 導熱油的質量分數用氣相色譜歸一法測定，參數如下：

（1）外在條件

氮氣鋼瓶穩壓壓力為0.5 MPa，儀器側面壓力為0.1 MPa；空氣泵輸出壓力為0.4 MPa，儀器側面壓力為0.1 MPa；氫氣發生器輸出壓力為0.3 MPa，儀器側面壓力為0.1 MPa。

（2）內在條件

柱箱初始溫度為150 ℃；以10 ℃/min 的速率升溫至180 ℃，保持2 min；以30 ℃/min 的速率升溫至295 ℃，保持6 min；以30 ℃/min 的速率升溫至320℃，保持10 min。降溫時間為3 min。

檢測器為氫火焰離子化檢測器（FID）；放大倍數為109；極性設置+；設置溫度為330 ℃，最高溫度為410 ℃。

進樣實際溫度為150 ℃，設置溫度為305 ℃，最高溫度為410 ℃。

2.2 氣相色譜結果

MBT 合成導熱油的氣相色譜測定結果見圖1。

2.3 MBT 的理化指標

化學合成導熱油MBT 的理化指標按照GB 23971—2009《有機熱載體》[3]中規定的方法測定。

MBT 導熱油的氣相色譜法質量分數與運動黏度、閉口閃點、殘炭、酸值、密度等理化指標的實際測試結果見表1。

MBT 質量分數與各理化指標的標準方差分析匯總見表2。

圖1 標樣MBT 含量的氣相色譜結果

表1 MBT 的質量分數與各理化指標的實測數據

表2 MBT 質量分數與各理化指標的標準方差分析匯總

從表2 可以看出，第1 次方差分析后，表1 中 MBT 質量分數各次的測定結果與平均值的差值唯有8 號數據的差值≥±3σ，該數屬于顯著差異，應予以舍棄；舍棄后樣本數為21，進行第2 次方差分析，同理舍棄了表1 中的5 號數據；根據第3 次方差分析結果舍棄了表1 中的7 號數據；第4 次方差分析沒有偏離數，至此方差分析結束。由此確定第1 組對應數據。

同理，根據大量的實驗數據確定第2～5 組數據。對各質量分數與理化指標的對應關系進行方差分析后的數據匯總見表3。

根據表3 得出線性方程：

Y1=-6.51+0.09X

Y2=-99.40+2.29X

Y5=-12.6+10.07X

測定結果表明酸值和殘炭的數值不受MBT 質量分數的影響。

表3 MBT 的質量分數與各理化指標的實測數據方差分析數據匯總

2.4 實驗數據重現性

上海久星導熱油股份有限公司的檢測數據與中國特種設備檢測研究院所做的型式檢驗報告的數據對比見表4。重現性對比結果表明，實驗數據準確可靠。

表4 方差分析后的各理化指標的數據與特檢院型式檢驗報告數據對比表

3 結論

對MBT 合成導熱油的氣相色譜數據進行標準方差分析，當w（MBT）≥99.010 6%時，其運動黏度（40 ℃）是2.40～2.54 mm2/s，閉口閃點是127～130℃、密度（20 ℃）是984.6～998 kg/m3。這些測試數據都符合型式檢驗報告的要求。在實際生產中，MBT蒸餾階段只要關注前后餾分的切換，保證MBT 的質量分數，那么該產品的運動黏度、閉口閃點、密度等理化指標就均落在統計數據范圍之內。這樣可大量地節省時間和能源，提高生產效率。