乙二醇
關(guān)注創(chuàng)建者：晉源貔貅 創(chuàng)建時間：2018-09-11
乙二醇的實(shí)例教程
冷卻液主要采用乙二醇-水溶液，本文將主要介紹不同濃度的乙二醇水溶液的散熱性能。
乙二醇水溶液簡介
水作為一種常見而優(yōu)秀的載冷液，因其低廉的成本和出色的換熱性能，在液冷散熱中得到了廣泛應(yīng)用。雖然水的物理特性都很優(yōu)秀，但其冰點(diǎn)為0℃使得其不具備在低溫環(huán)境下工作。為解決這一問題，在水溶液中添加乙二醇可以降低溶液的冰點(diǎn)。乙二醇（ethylene glycol）又名“甘醇”、“1,2-亞乙基二醇”，簡稱EG?；瘜W(xué)式為(CH2OH)2，是最簡單的二元醇。隨著乙二醇濃度增加，水溶液冰點(diǎn)不斷降低，最低可達(dá)零下48℃，使得液冷散熱器內(nèi)的冷卻液不易結(jié)冰。
展開 從生產(chǎn)企業(yè)性質(zhì)看，主要以國企為主，中國石化、中國石油、中國海油產(chǎn)能分別為392萬噸/年、81萬噸/年和80萬噸/年，合計占比達(dá)48%，中國石化乙二醇產(chǎn)能占國內(nèi)總產(chǎn)能的34%，是國內(nèi)最大的乙二醇供應(yīng)商，在全球排名第三。從乙二醇裝置的地域分布看，主要集中在沿海地區(qū)，產(chǎn)能高達(dá)737萬噸，占比達(dá)64%。
近十年來，國內(nèi)乙二醇的產(chǎn)能產(chǎn)量增幅沒有表觀消費(fèi)量大，原因之一是受乙二醇原料制約。傳統(tǒng)石化路線乙二醇的核心原料是由石油中得來的環(huán)氧乙烷，由于環(huán)氧乙烷不宜儲存和遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，乙二醇裝置都是乙烯工廠配套建設(shè)，因此國內(nèi)乙烯制乙二醇產(chǎn)能主要集中在大型石化企業(yè)，而乙烯制乙二醇產(chǎn)能增長只能通過新上大型煉化一體化項(xiàng)目配套來實(shí)現(xiàn)，限制了產(chǎn)量快速提升。另一原因是生產(chǎn)成本問題。中東地區(qū)生產(chǎn)企業(yè)用廉價乙烷裂解原料制造乙二醇，由于生產(chǎn)成本足夠低廉，將產(chǎn)品通過海運(yùn)方式輸送到亞洲市場，成本低于國內(nèi)乙烯制乙二醇成本。國內(nèi)用石腦油生產(chǎn)乙烯制乙二醇，在原油價格較高而乙二醇價格相對較低時，利潤空間較小，限制了國內(nèi)企業(yè)新建裝置或擴(kuò)能的積極性。
02
乙二醇進(jìn)口情況
近5年來，我國乙二醇進(jìn)口總量一直保持在850萬噸左右，對外依存度較高，雖然整體看有緩慢下降趨勢，但長期維持在60%左右。
隨著煤制乙二醇技術(shù)不斷提升，產(chǎn)能將繼續(xù)擴(kuò)大，乙二醇對外依存度會逐年下降。從進(jìn)口來源看，2019年我國乙二醇的主要進(jìn)口國家有沙特阿拉伯、加拿大、科威特和印度，其中沙特阿拉伯是主要進(jìn)口來源地，占進(jìn)口總量的46%。
03
乙二醇下游需求結(jié)構(gòu)
2019年乙二醇市場需求保持穩(wěn)步增長態(tài)勢。
展開 進(jìn)入2022年的乙二醇市場并沒有實(shí)現(xiàn)完美開局，產(chǎn)能的快速擴(kuò)張令市場承壓，低需求令原料市場淡季更淡、旺季不旺，而高庫存更是市場向好的絆腳石。整體來看，2022年，乙二醇將繼續(xù)在產(chǎn)能過剩的泥沼中艱難前行，市場難有推高預(yù)期。
產(chǎn)能過剩程度加劇
從2021年來看，乙二醇產(chǎn)能快速擴(kuò)張，增加534萬噸，市場低位前行，甚至擊穿煤制工藝及甲醇制工藝的成本線，煤制及甲醇制乙二醇企業(yè)更是舉步維艱。
據(jù)統(tǒng)計，2021年國內(nèi)乙二醇產(chǎn)能2081萬噸，浙江石化80萬噸/年項(xiàng)目因批文原因延期，幾套煤制乙二醇新項(xiàng)目投產(chǎn)推遲。2021年乙二醇產(chǎn)量1266萬噸，幾套大型裝置如衛(wèi)星石化、浙江石化投產(chǎn)順利，對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)度大。
2022年仍是乙二醇繼續(xù)擴(kuò)張的一年，具體有盛虹煉化200萬噸/年、鎮(zhèn)海煉化二期80萬噸/年、三江化工70萬噸/年、榆林化學(xué)60萬噸/年等項(xiàng)目，累計達(dá)到570萬噸。由于我國資源少油多煤，煤制乙二醇作為新興工藝能夠節(jié)省石油資源，因此新增煤制乙二醇產(chǎn)能占據(jù)半壁江山。但縱使煤制乙二醇能參與到防凍液、不飽和樹脂和涂料的生產(chǎn)，可在聚酯領(lǐng)域應(yīng)用還是有一定限制，因此油制乙二醇作為傳統(tǒng)工藝依然占據(jù)市場主導(dǎo)地位。
盈利狀況難有改善
縱觀2021年，乙二醇4種工藝?yán)麧櫹嗖钶^大。獲利情況稍微好一些的油制乙二醇企業(yè)上半年還能維持正值，但下半年隨著原油價格站上80美元/桶后，利潤就開始處于負(fù)值。年內(nèi)油制乙二醇噸產(chǎn)品利潤均值僅在27.9美元。
而煤制乙二醇2021年的噸產(chǎn)品利潤均值為-623元。
展開 2.3 潤滑性
水-乙二醇抗燃液壓液具有良好的潤滑性，其試驗(yàn)結(jié)果如下。
(1 )Falex 試驗(yàn)機(jī):磨擦系數(shù) 0.08μ;
(2 ) 四球試驗(yàn):磨跡 0.50-0.60 mm(1200 r/min ) ;
(3) 柱塞泵柱塞磨損量：17mg(21 MPa)。
但是,水-乙二醇對運(yùn)動摩擦的潤滑性能稍差，不能在金屬表面生成牢固的極壓潤滑膜。這一點(diǎn)對于流體動力潤滑摩擦副影響較小，但對重載的滾動軸承影響較大。尤其是滾針軸承,水-乙二醇液壓液在該類軸承中形成的油膜極易破壞，導(dǎo)致軸承碎裂。
2.4 防腐性
水-乙二醇呈強(qiáng)堿性.pH值一般在 8~ 11, 但里面增加有液相防銹劑，對金屬材料、銅或黃銅(青銅除外)不產(chǎn)生腐蝕作用，一般的液壓泵和閥件可直接使用。適用材料包括聚丙塑料、硅銅塑料、酚醛塑料、尼龍塑料、環(huán)氧塑料、丁晴橡膠、丁酯橡膠、硅橡膠、氟橡膠、苯乙烯塑料、聚氯乙烯塑料、甲基丙烯塑料、經(jīng)陽極處理的金屬鋁、銅、黃銅、鐵金屬、鋁合金、 環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂、各種金屬濾網(wǎng)、聚四氟乙烯橡膠、酚醛樹脂處理的濾紙等。
不適用材料包括普通工業(yè)油漆、鋁、鎘、鋅、鎂、皮革、軟木、石棉、天然橡膠、一般濾紙、 聚氨脂橡膠及有機(jī)玻璃等 。
2.5 揮發(fā)性
水-乙二醇在敞開的環(huán)境中會慢慢揮發(fā)，尤其是其水溶液會蒸發(fā)，而粘度對水的變化比較敏感，與水的含量成反比。也可吸收空氣中的水分或其他氣體成分，導(dǎo)致其性質(zhì)改變。
3 水-乙二醇液壓液和HM 型液壓油對比
以粘度等級46為例，通過與液壓油相關(guān)參數(shù)的比較,全面了解水-乙二醇的特性和獨(dú)特的方面.才能發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，更好的服務(wù)于生產(chǎn)。水-乙二醇與L-HM 型液壓油主要參數(shù)對比見表1。
基于水-乙二醇的特點(diǎn)，進(jìn)行有針對性的改造,可完全進(jìn)行液壓介質(zhì)替換。
4 改造內(nèi)容
( 1 ) 液壓油箱的改造。
展開 讓國內(nèi)乙二醇市場從巨大的供應(yīng)面壓力中透過氣來。
根據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示：6月27日華東乙二醇庫存共計108.2萬噸，較6月20日減少5.9萬噸，其中，張家港80.8萬噸（某庫日均出貨在11520噸附近）；太倉8.5萬噸；寧波8.30萬噸；江陰4.7萬噸，洋山5.9萬噸。
6月以來，華東主港庫存量呈現(xiàn)久違的回落走勢，打破了2019年以來庫存量節(jié)節(jié)高升的節(jié)奏。讓國內(nèi)乙二醇市場從巨大的供應(yīng)面壓力中透過氣來。
2019年1-5月以來，庫存量都成為人們重點(diǎn)關(guān)注的話題，逐步累庫的壓力與日俱增，供需格局失衡嚴(yán)重。國內(nèi)乙二醇工廠裝置負(fù)荷均保持高負(fù)荷運(yùn)行，近期進(jìn)口貨物陸續(xù)到港，華東庫存量一直保持高位，部分庫區(qū)容量已達(dá)滿庫。正因如此，國內(nèi)乙二醇行情大幅走低，價格不斷刷新歷史低位。
而六月國內(nèi)乙二醇整體供應(yīng)量處于持續(xù)收縮狀態(tài)，國內(nèi)及進(jìn)口兩方面均在發(fā)揮著效應(yīng)。玻璃纖維展會https://www.hongyantu.com/goodlist/zq/16020.html
國內(nèi)乙二醇工廠開工檢修增多，整體開工率約在65%附近。部分工廠如新疆天盈，河南永金濮陽及湖北化肥等工廠檢修后推遲重啟，此外華南茂名石化一套12萬噸/年的裝置因設(shè)備改造停車檢修半個月，目前處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，原計劃15天的檢修計劃或延長。獨(dú)山子石化一套6萬噸/年的乙二醇裝置于6月10日附近檢修，預(yù)計持續(xù)2個月。安徽中鹽紅四方一套30萬噸/年合成氣制乙二醇裝置于5月29日因故停車檢修，6月25日裝置重啟，目前負(fù)荷8成。河南永金安陽乙二醇裝置因環(huán)保檢查，開工負(fù)荷下降至6成附近，原計劃6月中旬延期至7月中下旬。其中華魯恒升自6月初進(jìn)行小規(guī)模檢修減負(fù)荷至5成，預(yù)計6月底恢復(fù)正常。
進(jìn)口方面，日本三菱化學(xué)計劃于6月關(guān)閉位于鹿島年產(chǎn)能30萬噸的乙二醇工廠，為期兩到三周。
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乙二醇的最新內(nèi)容
你算液冷，如果更換了流質(zhì)，例如從水換成乙二醇，由于雷諾數(shù)的變化，邊界層的厚度也會隨之改變。這意味著要重新走一遍網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證流程。
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布瑯軻鍶特的質(zhì)量流量計在設(shè)計之初就充分考慮了流體物性差異，我們的產(chǎn)品線覆蓋從標(biāo)準(zhǔn)氣體（如空氣、氮?dú)猓┑礁哒扯纫后w（如硅油、乙二醇）的廣泛應(yīng)用場景，針對不同粘度范圍，Bronkhorst采取以下策略：
定制化校準(zhǔn)：每臺設(shè)備出廠前均根據(jù)客戶指定的流體介質(zhì)進(jìn)行實(shí)流校準(zhǔn)，確保在特定粘度條件下的高精度輸出。
2
乙二醇和丙二醇型冷卻液
乙二醇型冷卻液，簡稱EC。乙二醇又名甘醇，分子式為(CH2OH)2，是最簡單的二元醇。乙二醇是無色無臭、有甜味液體，對動物有低毒性，能與水、丙酮互溶，但在醚類中溶解度較小。
二碘甲烷的接觸角也在處理時間4秒后慢慢增加，而乙二醇的接觸角則在整個處理時間段基本保持不變。
圖3顯示了在等離子處理前和處理120秒后探測液體在聚丙烯表面的液滴圖。
圖3 探測液體的液滴圖（水，二碘甲烷和乙二醇），在未處理和等離子處理120s后的聚丙烯表面
測試-表面自由能
通過圖3中的接觸角，用OWRK方法確定聚丙烯的表面自由能（γtot）。
第一種冷卻劑是乙二醇和水的混合物，第二種冷卻劑僅為水。
Cradle 的 scFLOW 模塊是新一代 CFD 工具，其使用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格來準(zhǔn)確表示復(fù)雜的幾何形狀，通過使用該模塊，研究小組發(fā)現(xiàn)乙二醇和水的混合物是最佳的冷卻劑選擇，它能使冷卻劑在通道上的流動更加均勻，并在相同體積流量的冷卻劑中實(shí)現(xiàn)相似的傳熱效率。
下面以通用 VOLT 汽車和特斯拉的 MODEL 3 為例，看看他們是怎么給電池包散熱的：
1、通用汽車的 VOLT：
采用乙二醇溶液作為冷卻液，在兩個軟包電芯之間設(shè)置冷卻板，冷卻板內(nèi)刻有液
體流道，同時電池包之間還有并行流道，通過液體對流換熱，將電池產(chǎn)生的熱量帶走。
冷卻液一般
為水和乙二醇的混合物，并且每只 18650 電芯附近均布置有冷卻管路，以保證每個電芯
都能充分被冷卻，冷卻管路與電芯間填充有絕緣導(dǎo)熱的膠質(zhì)材料，固化后非常堅(jiān)硬，導(dǎo)熱
的同時還可以充分保護(hù)電池。 在這些因素的共同作用下，電芯可以將熱量快速傳遞至外
部環(huán)境，并在電池系統(tǒng)內(nèi)部保持熱平衡。
二、乙二醇基冷卻液
乙二醇基冷卻液一般由“乙二醇或丙二醇 + 純凈水”組成（雖然乙二醇、丙二醇這兩種變體具有相似的物理特性，但它們不能混合使用），乙二醇基冷卻液的主要優(yōu)點(diǎn)是顯著地提高了液體的抗腐蝕性能和防凍性能，同時還具有防藻和抗菌的功能，能有效防止水路中藻類的形成。
激活能量方程求解；
圖 14 激活能量方程
3) 在【模型】中【粘度】模型里，選擇模型為SST kw模型；
圖 15 粘度模型的設(shè)置
4) Ribbon功能區(qū)中，切換到【設(shè)置】功能下，點(diǎn)開【材料庫】，將材料庫中的液態(tài)水復(fù)制到材料中，點(diǎn)開模型樹中的【材料】節(jié)點(diǎn)，可以看到液態(tài)水已經(jīng)在材料中了；通常動力電池的液冷系統(tǒng)中不會采用水作為冷卻液，而是乙二醇和水的混合液
電池系統(tǒng)在夏天使用時環(huán)境溫度為40°C, 運(yùn)行工況為1C滿放，液冷系統(tǒng)所使用的冷卻液為乙二醇溶液（50%,體積分?jǐn)?shù)）, 冷卻液流量為15L/min,冷卻液入口溫度為22 °C 。
液冷系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)為：在運(yùn)行指定工況時，電池系統(tǒng)內(nèi)部電芯的最大溫升小于等于10°C；電芯之間的最大溫差小于等于5°C；液冷系統(tǒng)的壓降小于等于30 kPa。
