一种劣化的植物变压器油的吸附再生方法与流程

本发明涉及一种劣化的植物变压器油的吸附再生方法，主要用于处理植物变压器废油的回收和循环利用。
背景技术：
：目前，我国传统的电力设备绝缘油是从石油中提取的矿物油，其广泛使用于变压器等设备。由于矿物绝缘油的主要由碳、氢两种元素组成，其余含少量金属和非金属杂质元素。闪点大约为150℃左右，当设备运行温度较高时易引发火灾甚至发生爆炸；此外，使用矿物绝缘油还有以下两个显著缺陷：一是发生泄漏时会造成环境污染；二是矿物绝缘油取自不可再生的高等级石油，不仅浪费能源，还终会面临无油可用的境地。植物绝缘油也称为天然酯、绝缘植物油，作为一种环保型高燃点绝缘油，具备非常优异的抗燃特性，其燃点超过350摄氏度，远高于传统矿物油，且高于高燃点烃类油、硅油、合成酯等高燃点产品。植物油变压器在其10多年的应用历程中，尚未有任何一例起火记录出现，而矿物油变压器、干式变压器均曾发生过火灾。在目前所有绝缘油类产品中，植物油具备优良的环保特性，其生物降解度在20天内可达到98％，对水及水生动物无危害且经口无毒，因此即使变压器发生泄露，也不对环境造成危害。此外，植物油来源于天然植物，植物在生长过程中吸收二氧化碳，可有效降低碳排放量，使用终结后亦不需做焚烧处理。植物油因其较强的亲水特性，可有效降低绝缘纸中的水分，能有效延长绝缘纸的寿命，从而延长变压器的寿命。国内对老化后的植物绝缘油没有更为有效的方法，现迫切需要一种能再生植物绝缘油的方法。由于，国内未完全掌握植物绝缘油再生。因此，通过开展植物绝缘油老化试验及再生技术研究，研究植物绝缘油老化后的状态评价与再生技术，不仅为植物绝缘油在我国老化积累经验数据，同时使植物绝缘油能真正达到循环再生使用的目的。技术实现要素：针对以上问题，本发明其目的提供一种劣化的植物变压器油的吸附再生方法。本发明技术方案：一种劣化的植物变压器油的吸附再生方法，所述方法包括：一、建立变压器油回收处理中心，对废油进行回收利用；二、对变电站新油桶、废油桶进行油位监测和GPRS定位：液位传感器监测油位，油位数据通过无线数据采集模块传输给数据处理模块，数据处理模块通过4G通讯模块将数据传输至后台服务器；在变电站新油桶、废油桶上安装GPRS定位模块；手机终端安装APP应用后，可以根据权限浏览各个变电站新油桶、废油桶的当前液位示意图、历史数值、以及所处位置，并可自定义液位上、下限报警值；液位传感器监测的油位达到报警值后，点击报警站可生成导航路径，并在行进过程中进行语音提示，将对应变电站的废油运回变压器油回收处理中心，对废油进行回收利用；所述回收处理中心功能区域包括：若干个储油罐、油处理再生中心、火灾报警装置、消防设施和配电房；优选地，所述回收处理中心功能区域包括：若干个储油罐、油处理再生中心、火灾报警装置和消防设施、配电房。优选地，所述油处理再生中心包括变压器，所述变压器通过管道与油泵连接，所述油泵通过管道与加热器连接，所述加热器通过管道与吸附罐组连接，所述吸附罐组通过管道与第一缓冲罐连接，所述第一缓冲罐通过管道与平板滤油机连接，所述平板滤油机通过管道与第二缓冲罐连接，所述第二缓冲罐通过管道与真空滤油机连接，所述真空滤油机通过管道与变压器连接，所述吸附罐组设有若干个吸附罐。进一步优选地，所述真空滤油机与变压器之间设有逆止阀。进一步优选地，所述变压器通过管道与真空滤油机连接，所述变压器与真空滤油机之间设有阀门。所述植物变压器油为菜籽油、大豆油、橄榄油、葵花籽油、花生油、山茶籽油和棉籽油中的一种或多种或市售的植物变压器油。优选地，所述吸附再生方法所述吸附罐组(4)内设有吸附剂，所述吸附剂包括吸附剂A和吸附剂B交错排列在吸附罐组(4)内，所述吸附温度为30-50℃。进一步优选地，所述吸附剂A包括按照重量份计的以下组分：质量百分比浓度为17％的盐酸溶液22-27份，质量百分比浓度为9％硫酸钠溶液21-25份，质量百分比浓度为8％的硅酸钠溶液24-26份，浓度为19％的氨水1.12-1.46份。优选地，所述吸附剂B氨基功能化氧化硅基材料，所述氨基功能化氧化硅基材料为以含氨基的有机基团取代表面硅羟基、比表面积大于200m2/g、平均粒度为0.1-100um的氨基功能化氧化硅基材料；进一步优选地，所述的氨基功能化氧化硅基材料主要成分为氧化硅和氧化铝，其质量百分比为SiO2：Al2O3＝8-10:1。更进一步优选地，所述吸附罐中还包括按照重量份计的以下物质：葡聚糖0.5-1份，聚阴离子纤维素5-10份，肉桂醛或辣椒碱或其组合0.5-1.5份。优选地，所述植物变压器油中还添加有改性足球烯，所述改性足球烯在所述植物变压器油中的浓度为30mg/L～180mg/L。进一步优选地，所述足球烯的直径为3nm～120nm。进一步优选地，所述改性足球烯的制备方法包括以下步骤：1)将足球烯与无水乙醇混合；2)加入油酸表面活性剂，油酸表面活性剂的质量为足球烯的质量的10％～50％，制得混合液；3)将步骤2)所得的混合液在30℃～60℃下进行超声分散和机械搅拌，制得改性足球烯；4)采用无水乙醇清洗步骤3)中制得的改性足球烯，然后在真空干燥箱中干燥，研磨成粉状，完成改性足球烯的制备，该改性方法的工艺过程需要在避光环境中进行。所述步骤3)中，超声波的频率为35～45kHz，功率密度为15～20W/cm2，超声振荡的温度为40～70℃，机械搅拌速率为200～400rpm，超声分散和机械搅拌时间为120～240min；所述步骤1)中，所述足球烯在所述无水乙醇中的浓度为0.03～0.06g/mL。更进一步优选地，所述植物变压器油中还添加有添加剂，所述添加剂选自抗氧化剂、金属钝化剂、降凝剂、降粘剂中的一种或几种；所述抗氧化剂选自特丁基对苯二酚、2,6-二叔丁基对甲酚、丁羟基茴香醚、没食子酸丙酯、荼多酚、抗坏血酸棕榈酸酯、四氢苯丁酮、α/β/δ-生育酚中的一种或几种；所述金属钝化剂选自甲基苯并三氮唑衍生物、液态三氮唑衍生物、三氮唑环己烯、噻二唑衍生物中的一种或几种；所述降凝剂选自α-烯烃共聚物、聚α-烯烃、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚丙烯酸酯中的一种或几种；所述降粘剂选自乙酸-醋酸乙烯共聚物、醋酸乙烯酯-反丁烯二酸酯中的一种或多种。本发明有益效果：1、本发明方法处理工艺过程简单、材料取用方便、效果明显，不仅对劣化植物油的脱水、脱酸率、降介损能力相当高，而且具有明显的脱色效果。通过对两种绝缘油进行老化和吸附试验，研究了该油老化特点和吸附的最佳工艺条件，对劣化植物变压器油进行再生处理，既可以保证植物绝缘油变压器安全运行，又可以减少不合格植物绝缘油对环境的排放，具有明显的经济效益和社会效益，对电力系统的发展都大有益处，值得广泛推广。2、本发明吸附剂是块状粒剂，有一定的机械强度，既适用于接触法，更适用于压力渗滤法。用于接触法时，可直接将粒剂置于油罐中加热搅拌，具有现场连续再生的工艺性。具有无毒、不易燃易爆等特点，能深度脱除废油中的酸、微粒碳、金属、水分和胶质等物质，再生劣化油效率高，处理后的指标符合设备运行标准。3、本发明的肉桂醛或辣椒碱，可避免化学消毒剂等药剂对植物变压器油产生毒副作用。本发明所使用的肉桂醛为传统中药肉桂挥发油的主要成分，辣椒碱为食品类原料冲提取的物质，毒副作用低，对环境不污染，具有良好抑制微生物粘附。葡聚糖和聚阴离子纤维素等高分子物质促进吸附作用。4、本发明结合吸附剂A与吸附剂B对植物变压器油进行综合吸附，提高吸附效率，其中氨基功能化氧化硅基材料表面同时含有大量的氨基和硅羟基，由于杂质分子中氧原子的吸引作用，杂质分子中的含氧基团与吸附剂中的氨基、羟基形成氢键后，通过吸附作用可将杂质分子聚集成大分子絮团，最终形成大颗粒絮团，加速沉降。此外，吸附剂表面的氨基还可直接与废润滑油中的有机酸组分直接发生化学作用，都可高效实现废润滑油中的杂质与基础油的分离。本发明提供的利用氨基功能化氧化硅基材料吸附再生废润滑油的方法，再生油酸值较低，收率较高，且具有以下优点：(1)降低了吸附剂A的添加量，降低废水污染；(1)再生周期短，效率高；(2)工艺简单，成本低。5、足球烯(C60)具有很好的导电性和磁性，可以与很多物质材料发生化学反应，本发明使含改性足球烯和植物变压器油的复合物的介电性能、电气击穿性能以及抗酸性能都能获得提高。本发明所获得的通过改性足球烯制备的改性的植物变压器油，长期稳定无沉淀生成降低吸附剂的使用频率。使用改性足球烯对植物变压器油进行改性，获得的改性植物变压器油的介电性能、电气击穿性能都能获得提高。同时由于足球烯所具有的自由基吸附性能，改性植物变压器油的抗酸化能力能够获得提高。本发明通过改性足球烯制备的含改性足球烯和植物变压器油的复合物具有良好的理化和介电性能，酸值低于0.01mgKOH/g，90℃时的体积电阻率高于1.2×1010Ω·m，介电常数在3.0左右；该复合物相比采用如四氧化三铁、氮化铝、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化锌、氧化镁等纳米粉体改性的复合物的导电性能有进一步提高。使用添加剂可以提高反应速率，缩短制备时间，从而降低成本。6、简化油再生处理流程，缩短大修工期，尤其是减少核电大修更换绝缘油时间。增加对充油设备状态检修手段，提高设备管控水平。另外可以延长变压器的使用寿命。通过在现场进行变压器油再生循环处理，可大大提高变压器的绝缘电阻，降低变压器的本体介损，从而提高变压器安全运行的可靠性及其使用寿命。附图说明图1本发明油处理再生中心工艺流程图；图2“油监一点通”演示图例。具体实施方式下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。实施例1一种变压器绝缘废油收集和循环再利用方法，所述方法包括一、建立变压器油回收处理中心，对废油进行回收利用；二、对变电站新油桶、废油桶进行油位监测和GPRS定位：液位传感器监测油位，油位数据通过无线数据采集模块传输给数据处理模块，数据处理模块通过4G通讯模块将数据传输至后台服务器；在变电站新油桶、废油桶上安装GPRS定位模块；手机终端安装APP应用后，可以根据权限浏览各个变电站新油桶、废油桶的当前液位示意图、历史数值、以及所处位置，并可自定义液位上、下限报警值；液位传感器监测的油位达到报警值后，点击报警站可生成导航路径，并在行进过程中进行语音提示，将对应变电站的废油运回变压器油回收处理中心，对废油进行回收利用。优选地，所述回收处理中心功能区域包括：若干个储油罐、油处理再生中心、火灾报警装置和消防设施、配电房。1)十个10吨的储油罐分组盛装废旧油、吸附处理后的合格油、新油等多种规格的油(兰炼、克拉玛依、昆仑)。2)油处理再生中心设备区约160m2，位于光源电力集团厂区内，属于光源电力厂区的一部分。属于丙B类液体，总储存规模为100m3，按五级库考虑。3)回收处理中心的设备附近安装有火灾报警装置和消防设施约24m2，其消防用水接自光源厂区内消防管网，依据规范要求配置相应数量和规格的灭火器，不需单独设置泡沫灭火系统。4)回收处理中心周围挖有流油槽并牵引管道至废油池约24m3，其用电用水均接自厂区供电和供水系统，生产污水和场地雨水井废油池过滤后排入厂区排水系统。5)回收处理中心旁安装个配电房约24m2(380V和220V电源都配齐)。进一步优选地，所述油处理再生中心包括变压器1，所述变压器1通过管道与油泵2连接，所述油泵2通过管道与加热器3连接，所述加热器3通过管道与吸附罐组4连接，所述吸附罐组4通过管道与第一缓冲罐5连接，所述第一缓冲罐5-1通过管道与平板滤油机6连接，所述平板滤油机6通过管道与第二缓冲罐5-2连接，所述第二缓冲罐5-2通过管道与真空滤油机7连接，所述真空滤油机7通过管道与变压器1连接，所述吸附罐组4设有若干个吸附罐。更进一步优选地，所述真空滤油机7与变压器1之间设有逆止阀9。更进一步优选地，所述变压器1通过管道与真空滤油机7连接，所述变压器1与真空滤油机7之间设有阀门8。是不要吸附罐的热油循环，规程规定需要投运前脱离吸附罐热油循环48小时。实施例2对77个变电站新油桶、废油桶进行油位监测和GPRS定位：液位传感器监测油位，油位数据通过无线数据采集模块传输给数据处理模块，数据处理模块通过4G通讯模块将数据传输至后台服务器；在变电站新油桶、废油桶上安装GPRS定位模块；手机终端安装APP应用后，可以根据权限浏览各个变电站新油桶、废油桶的当前液位示意图、历史数值、以及所处位置，并可自定义液位上、下限报警值；液位传感器监测的油位达到报警值后，点击报警站可生成导航路径，并在行进过程中进行语音提示，将对应变电站的废油运回变压器油回收处理中心，对废油进行回收利用。演示图例见图2。功能细述(一)账号权限；1注册方式；1.1注册认证必须为真实的姓名、工作单位、电话号码、身份证正反面拍照上传，经专人审核通过后，方可使用本应用；1.2登陆后需要完善资料方可使用本应用；1.2.1个性身份图片设置；1.2.2电话号码绑定(支持号码更换功能)；1.2.3身份信息上传审核确认；1.2.3填写完善信息时，如有内部短号，可填写入资料，在会员通讯录自动生成长号和短号的拨打控件；2权限账户等级2.1权限层次为：主权限、一级权限、二级权限、三级权限；主权限为最大权限、三级权限为只可查看权限。2.1.1所有会员权限可由总权限管理员随时调整；2.1.2总权限管理员可对所管辖区域以的所有会员权限进行分层分类、报警提醒、报警值设置；3、账号提醒功能提醒方式是以应用APP信息后台推送的方式进行。(同微信提醒方式相同)3.1重要通知提醒；3.2通知可选择会员级别层次发送；3.3信息推送提醒接收自定义；(二)数据显示1.油桶液位数据显示1.1点击相关油站时，会显示新油桶及废油桶容量及百分比；1.2容量及百分比可自定义颜色指示；1.3容量支持管理员权限更改；1.4显示所以变电站名称；1.5支持油站增减功能；(后台服务器设置)1.6关联一键导航。2.数据更新方式2.1数据通过无线模块传输至【油监一点通】后台服务器；2.2数据更新传输逻辑为：指纹锁开启至关闭为一次；2.3进入油站使用指纹(人脸)识别进入油站，进入情况可自动显示至资讯版块油库出入显示记录版块(无需担心停电，停电一样正常使用，有备用电池)；(三)定位功能1.油桶位置增减方式；1.1支持油桶位置自定义添加；1.2自定义添加时将自动记录添加位置，自动关联至一键导航。2.油桶定位导航方式；(四)报警功能1.自定义新油桶及废油桶液位下步报警设置；2.支持报警信息推送报警提示人员自定义；3.支持重要通知报警信息推送报警提示人员自定义(五)会员通讯录注册会员通过【油监一点通】应用管理员审核后，把电话号码及姓名自动录入至会员通讯录版块，如需要，姓名前可加入单位名称。(六)资讯功能1.【油监一点通】重要通知；2.【油监一点通】使用方法；3.油库出入情况；实施例3原油品质测定实验表1是两种植物变压器油原油品质测定数据，将新油拆开桶封后，取出油样，到入1升干燥洁净玻璃取样瓶中，使用仪器进行分析。表1两种植物变压器油原油品质测定国产植物变压器油：RAPO植物绝缘油，广东卓原新材料科技有限公司；国外植物变压器油：FR3TM变压器绝缘油，库柏电气(上海)有限公司从表1看出：国产植物变压器油在水分、闪点、酸值、介损和体积电阻率方面有更好的性能。植物变压器油老化试验将10公斤植物变压器油加300克红铜管，放入120°烘箱中老化72小时。取样观察老化的介损、电阻率、酸值等指标。表2是使用本发明方法对两种植物变压器油老化试验数据对比。表2两种植物变压器油老化72小时后试验数据对比项目名称标准国产植物变压器油国外植物变压器油色度ASTM级清澈透明<1.0<1.0水分PPM≤200147110粘度mm2/s≤5036.2732.95闭口闪点℃＞250280275酸值mgKOH/g≤0.060.0220.055介损90℃，％≤0.54.157.23体积电阻率ΩmΩm8.7*E122.9*E11植物变压器油在运行过程中，通过电场、热、氧及其他一些因素，会产生不同程度的老化，并产生一些极性物质，表现为酸值和介损等指标增大，超过变压器油有关标准要求。国产植物油和国外植物油本底数据，国产植物油各项指标略优越。老化72小时后数据来看国产植物油更加抗老化。吸附试验后国产植物油再生效果更好。本发明吸附剂的吸附方案采用四因素三水平方法做吸附试验。其中吸附剂包括吸附剂A与吸附剂B，所述吸附剂A包括按照重量份计的以下组分：质量百分比浓度为17％的盐酸溶液25份，质量百分比浓度为9％硫酸钠溶液24份，质量百分比浓度为8％的硅酸钠溶液23份，浓度为19％的氨水1.3份。所述吸附剂B氨基功能化氧化硅基材料，所述氨基功能化氧化硅基材料为以含氨基的有机基团取代表面硅羟基、比表面积大于200m2/g、平均粒度为0.1-100um的氨基功能化氧化硅基材料；所述的氨基功能化氧化硅基材料主要成分为氧化硅和氧化铝，其质量百分比为SiO2：Al2O3＝8-10:1。所述吸附罐中还包括按照重量份计的以下物质：葡聚糖0.8份，聚阴离子纤维素7份，肉桂醛0.4份。所述吸附剂A与吸附剂B重量比为2：1，具体数据见下表3、4。表3国产植物变压器油吸附试验后数据以介损为试验结果参数计算极差，从以表3、4验数据计算极差得出：1、国产植物油吸附影响显著性依吸附剂量、吸附时间、吸附温度和搅拌次数次序降低，进口植物油吸附影响显著性依吸附剂量、吸附时间、搅拌次数和吸附温度次序降低；2、随着吸附温度的增加，吸附后酸值和水分增大。所以，从上表看出，温度在30℃、吸附时间72小时和吸附剂量在9％时吸附效果最好。表4国外植物变压器油吸附试验后数据在70℃温度吸附时两种油都会产生不同比例的酸性产物，因此植物变压器油吸附温度不宜超过50℃。此次对植物变压器油老化吸附试验达到了吸附试验目的，验证本发明吸附剂A与吸附剂B结合对植物变压器油有效的再生能力，提高了油品的各项性能指标及更优于新油指标。实施例4吸附剂组成1：所述吸附剂包括吸附剂A与吸附剂B；所述吸附剂A包括按照重量份计的以下组分：质量百分比浓度为17％的盐酸溶液25份，质量百分比浓度为9％硫酸钠溶液24份，质量百分比浓度为8％的硅酸钠溶液23份，浓度为19％的氨水1.3份。所述吸附剂B氨基功能化氧化硅基材料，所述氨基功能化氧化硅基材料为以含氨基的有机基团取代表面硅羟基、比表面积大于200m2/g、平均粒度为0.1-100um的氨基功能化氧化硅基材料；所述的氨基功能化氧化硅基材料主要成分为氧化硅和氧化铝，其质量百分比为SiO2：Al2O3＝8-10:1。所述吸附剂A与吸附剂B重量比为2：1。所述吸附罐中还包括按照重量份计的以下物质：葡聚糖0.8份，聚阴离子纤维素7份。吸附剂组成2：吸附剂组成1的基础上，所述吸附罐中还包括按照重量份计的以下物质：肉桂醛0.4份。吸附剂组成3：所述吸附剂仅包括吸附剂A。吸附剂组成4：所述吸附剂仅包括吸附剂B。吸附容量表征吸附剂净化油的能力大小。通常用1克吸附剂所能吸附相当于多少毫克氢氧化钾的酸性物质来表示，单位mgKOH/g。表5吸附剂效果对比实施例5本实施例植物变压器油为RAPO植物绝缘油，广东卓原新材料科技有限公司中，所述植物变压器油还添加有改性足球烯，所述改性足球烯在所述植物变压器油中的浓度为120mg/L。进一步优选地，所述足球烯的直径为100nm，。进一步优选地，所述改性足球烯的制备方法包括以下步骤：1)将足球烯与无水乙醇混合；2)加入油酸表面活性剂，油酸表面活性剂的质量为足球烯的质量的30％，制得混合液；3)将步骤2)所得的混合液在50℃下进行超声分散和机械搅拌，制得改性足球烯；4)采用无水乙醇清洗步骤3)中制得的改性足球烯，然后在真空干燥箱中干燥，研磨成粉状，完成改性足球烯的制备，该改性方法的工艺过程需要在避光环境中进行。所述步骤3)中，超声波的频率为45kHz，功率密度为18W/cm2，超声振荡的温度为60℃，机械搅拌速率为300rpm，超声分散和机械搅拌时间为180min；所述步骤1)中，所述足球烯在所述无水乙醇中的浓度为0.05g/mL。更进一步优选地，所述植物变压器油中还添加有添加剂，所述添加剂选自抗氧化剂、金属钝化剂、降凝剂、降粘剂中的一种或几种；所述抗氧化剂选自特丁基对苯二酚、2,6-二叔丁基对甲酚、丁羟基茴香醚、没食子酸丙酯、荼多酚、抗坏血酸棕榈酸酯、四氢苯丁酮、α/β/δ-生育酚中的一种或几种；所述金属钝化剂选自甲基苯并三氮唑衍生物、液态三氮唑衍生物、三氮唑环己烯、噻二唑衍生物中的一种或几种；所述降凝剂选自α-烯烃共聚物、聚α-烯烃、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚丙烯酸酯中的一种或几种；所述降粘剂选自乙酸-醋酸乙烯共聚物、醋酸乙烯酯-反丁烯二酸酯中的一种或多种。该含改性足球烯和植物变压器油的复合物的制备方法，具体步骤包括：A)准备原料：足球烯进行表面改性后形成改性足球烯，待用；将原始的植物变压器油进行干燥、脱水、脱气处理，干燥温度为90℃，真空度为-0.11MPa，干燥时间为45h，待用；B)添加改性足球烯、制备复合物：向步骤A)中得到的原料里添加所述改性足球烯，形成混合物；在避光的环境下，将所得的混合物超声振荡处理，制得复合物；C)脱水脱气处理：将步骤B)复合物经过脱水脱气处理，干燥温度为90℃，真空度为-0.11MPa，干燥时间为25h，冷却至室温，获得含改性足球烯与植物变压器油的复合物。所述步骤B)中超声振荡处理的工艺条件为：超声波的频率为40kHz，功率密度为18W/cm2，超声振荡的温度为60℃，振荡时间为50min。本实施例植物变压器油复合物酸值0.002mgKOH/g，90℃时的体积电阻率1.5×1010Ω·m，介电常数2.89。上述实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3