一种绝缘油中塑化剂的脱除方法与流程

文档序号:11226248阅读:1326来源:国知局

本发明属于绝缘油处理技术领域,尤其涉及一种绝缘油中邻苯二甲酸酯类塑化剂的脱除方法。



背景技术:

绝缘油是运行变压器的重要组成部分,能够起到绝缘、冷却、灭弧和信息载体的作用。绝缘纸、铁芯、铜线圈等材料均浸泡在绝缘油中,在变压器生命周期30~50年内能够保持长期稳定。但是,变压器生产过程中大量使用的高分子材料,如橡胶密封件、绝缘漆、树脂、粘合剂等等,随着运行时间的不断增加,浸泡在油中并长期受热,这些高分子材料中的塑化剂会逐渐溶解到变压器油中,引起变压器油介质损耗增大。塑化剂,又称增塑剂,是工业中被广泛使用的高分子材料助剂,可以明显提高材料的柔韧性,广泛应用于国民经济各领域,包括塑料、橡胶、粘合剂、纤维素、树脂、医疗器械、电缆等成千上万种产品中。其中,邻苯二甲酸酯类是最常见的塑化剂种类,在日常及工业上被广泛使用。

根据cn105784877a的中国专利文献公开的《一种变压器油介质损耗增大原因的分析方法》,变压器油中含有的塑化剂主要为邻苯二甲酸酯类,其中以邻苯二甲酸二丁酯含量最高。邻苯二甲酸酯类塑化剂会造成变压器油介质损耗增大,威胁变压器安全稳定运行。

需要将油中的邻苯二甲酸酯类塑化剂脱除,从而恢复油品性能。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题是,针对新发现的运行变压器油中产生的塑化剂导致油介损升高,提供一种绝缘油中塑化剂的脱除方法。要求该方法能够保障变压器安全的情况下在变电站开展连续式循环处理,处理效率高。

本发明的技术方案是,提供一种绝缘油中塑化剂的脱除方法,将待处理的绝缘油经真空滤油处理后再依次经硅胶、活性氧化铝、含有稀土的硅铝复合氧化物吸附处理,脱除绝缘油中的塑化剂。

本发明中,预先将待处理的绝缘油在真空条件下处理脱除水分,随后再经硅胶吸附处理;硅胶吸附后的绝缘油再经活性氧化铝吸附处理,活性氧化铝吸附后的绝缘油最后再经含有稀土的硅铝复合氧化物吸附处理、通过所述的各吸附方式,协同脱除邻苯二甲酸酯类塑化剂。此外,本发明人发现,依次进行的所述顺序的吸附,可进一步协同保证、提升塑化剂的吸附效果。本发明通过所述的真空处理、再配合后续的依次进行的硅胶、活性氧化铝、含有稀土的硅铝复合氧化物的三联吸附,可出人意料地明显降低绝缘油中的塑化剂含量。

作为优选,真空滤油过程中,真空度控制在-0.06~-0.095mpa,真空滤油处理23~25小时;进一步优选为24h。在该真空条件下,有助于保障脱水效果,进而,进一步利于塑化剂的脱除。

作为优选,控制真空滤油处理后的绝缘油中水分含量低于20mg/kg。控制在该水分范围下,更有利于防止水分对含有稀土的硅铝复合氧化物的中毒作用,进而进一步利于塑化剂的脱除。

作为优选,本发明所述的脱除方法,将真空滤油处理后的绝缘油依次连续流经硅胶吸附柱、活性氧化铝吸附柱和含有稀土的硅铝复合氧化物吸附柱;最后再经过滤处理,得脱除塑化剂的绝缘油。

本发明优选的方法,可达到连续化处理的效果。

作为优选,所述的含有稀土的硅铝复合氧化物为负载有稀土元素的分子筛。

所述的分子筛优选为介孔分子筛。

所述的介孔分子筛指孔径在2-50nm之间分子筛。

作为优选,所述的介孔分子筛为介孔分子筛mcm-41。

所述的稀土元素优选为铈。

作为优选,所述的稀土的硅铝复合氧化物为负载铈的介孔分子筛(本发明也称为含有铈的介孔分子筛);进一步优选为负载铈的介孔分子筛mcm-41。

理论上稀土元素的负载量越高、塑化剂的脱除效果越好。

作为优选,含有稀土的硅铝复合氧化物中,稀土元素的负载量大于或等于1wt%;进一步优选为1~8wt%。在该负载量下,可满足高塑化剂吸附去除要求,且处理成本低。

本发明中,所述的负载量为稀土元素的氧化物占硅铝复合氧化物的重量百分数。

进一步优选,负载铈的介孔分子筛中,铈的负载量大于或等于1wt%;更进一步优选为1~8wt%。所述的铈的负载量指氧化铈占介孔分子筛的重量百分数。

最优选,负载铈的介孔分子筛中,铈的负载量为5~8wt%。

本发明中,所述的负载铈的介孔分子筛的制备方法例如为:

将水溶性铈盐溶解在水溶解,得铈溶液;向铈溶液中加入分子筛,控制铈的负载量;负载后经干燥、400~500℃下煅烧处理,得到所述的负载铈的介孔分子筛。

更进一步优选,所述的稀土的硅铝复合氧化物为负载铈的介孔分子筛mcm-41。优选的该稀土元素铈离子带有4价正电荷,具有更优异的电荷极性,是脱除邻苯二甲酸酯类塑化剂的核心。

本发明方法可处理含有塑化剂的任意绝缘油,尤其适合处理变压器油。

本发明中,将所述的优选方法应用于变压器油的塑化剂连续化脱除,将待处理的变压器的绝缘油经真空滤油处理,随后再依次连续地流经填充有硅胶的吸附柱、活性氧化铝的吸附柱和负载铈的介孔分子筛mcm-41的吸附柱;随后再将负载铈的介孔分子筛mcm-41吸附柱的流出液经过滤处理后回流至变压器本体。

本发明方法可应用于绝缘油中的邻苯二甲酸酯类塑化剂。

本发明中,真空滤油处理后绝缘油先和硅胶接触吸附,进一步去除水分,硅胶吸附后的绝缘油再与活性氧化铝接触吸附,去除绝缘油中老化产生的极性物质;将活性氧化铝吸附后的绝缘油再和负载铈的介孔分子筛mcm-41接触吸附。

作为优选,硅胶吸附柱中,硅胶的填充量为30~50kg,其中柱高为0.5~1.5m。

作为优选,活性氧化铝吸附柱中,活性氧化铝的填充量为50~100kg,其中柱高为0.5~1.5m。

作为优选,含有稀土的硅铝复合氧化物吸附柱中,含有稀土的硅铝复合氧化物的填充量为200~300kg,其中柱高为0.5~1.5m。

作为优选,调节真空滤油处理后绝缘油的温度至50~60℃后再与硅胶接触吸附。

作为优选,调节硅胶吸附后的绝缘油的温度至50~60℃后再与活性氧化铝接触吸附。

作为优选,调节活性氧化铝吸附后的绝缘油的温度至50~60℃后再与包含稀土的硅铝复合氧化物接触吸附。

本发明连续化处理过程中,控制输入硅胶吸附柱的绝缘油温度为50~60℃;输入活性氧化铝吸附柱的温度为50~60℃,输入包含稀土的硅铝复合氧化物吸附柱的温度为50~60℃。

作为优选,过滤过程中,过滤过程采用的过滤介质为精密滤芯;所述的精密滤芯的孔径为1~3μm。

将经含有稀土的硅铝复合氧化物吸附后的绝缘油通过所优选空隙的精密滤芯后处理后,得到脱除了塑化剂的绝缘油,可直接将该处理后的绝缘油回流至变压器本体。

作为优选,绝缘油流经各吸附柱的流量为30~100l/min。

本发明一种更为优选的绝缘油中邻苯二甲酸酯类塑化剂的脱除方法,包括以下步骤:

(1)对需要进行处理的变压器油进行真空滤油处理,直至油中水分含量低于20mg/kg;

(2)进行变压器油中邻苯二甲酸酯类塑化剂脱除时,先经过装有30~50kg硅胶的吸附柱、柱高为0.5~1.5m,进一步去除水分,温度50~60℃;

(3)将经过硅胶吸附后的变压器油通过50~100kg活性氧化铝吸附柱、柱高为0.5~1.5m,去除变压器油中老化产生的极性物质,温度50~60℃;

(4)将经过活性氧化铝吸附后的变压器油经过200~300kg含有铈的介孔分子筛mcm-41柱子(铈负载量为5~8wt%)、柱高为0.5~1.5m,温度50~60℃;

(5)经处理的变压器油通过孔径为1~3μm的精密滤芯后回到变压器本体,处理过程中变压器流量应控制在30~100l/min,以保证反应有足够的时间能充分进行。

有益效果

发明的方法能够对变压器油中邻苯二甲酸酯类塑化剂进行有效脱除。采用本发明的方法能够简化处理工艺,十分便于在变电站现场开展变压器油中邻苯二甲酸酯类塑化剂脱除处理工作。本发明的这些优点,使得绝缘油中邻苯二甲酸酯类塑化剂的脱除方法在实际推广使用中具有了更广的应用范围,从而拥有潜在的经济效益预期。

通过测试发现,本发明方案具有出人意料地效果,其中,绝缘油的油介损下降80%以上,塑化剂的脱除率高于96%。

具体实施方式:

实施例1:

本实施例采用的含有铈的介孔分子筛mcm-41的制备方法为:将一定量的硝酸铈溶解至去离子水中(硝酸铈与水的质量比为1∶5),然后加入分子筛mcm-41,搅拌2小时后过滤,120℃干燥24小时,450℃煅烧4小时后即得,其中ceo2的质量浓度为分子筛mcm-41的8%。

110kv佳民1号变压器运行时间21年,油中邻苯二甲酸二丁酯浓度为18.5mg/kg,油介损为2.1%,油重20吨,对此变压器按以下流程进行油处理:

(1)对变压器油进行真空(-0.06~-0.095mpa)滤油处理24h,经检测油中水分含量为18mg/kg;

(2)将真空滤油后的变压器油经过装有50kg硅胶的吸附柱(柱高为0.5~1.5m;流量为30~100l/min),进一步去除水分,温度60℃;

(3)将经过硅胶吸附后的变压器油通过100kg活性氧化铝吸附柱(柱高为0.5~1.5m;流量为30~100l/min),去除变压器油中老化产生的极性物质,温度60℃;

(4)将反应后的变压器油经过300kg本实施例制得的含有铈的介孔分子筛mcm-41柱子(柱高为0.5~1.5m;流量为30~100l/min);

(5)经处理的变压器油通过孔隙为1μm的精密滤芯后回到变压器本体,处理过程中变压器流量50l/min。

处理后油中邻苯二甲酸二丁酯浓度经检测为0.7mg/kg,油介损0.4%,邻苯二甲酸二丁酯脱除率为96%。

实施例2

本实施例采用的含有铈的介孔分子筛mcm-41的制备方法为:将一定量的硝酸铈溶解至去离子水中(硝酸铈与水的质量比为1∶5),然后加入分子筛mcm-41,搅拌2小时后过滤,120℃干燥24小时,450℃煅烧4小时后即得,其中ceo2的质量浓度为分子筛mcm-41的1%。

110kv黄家阁1号变压器运行时间15年,油中邻苯二甲酸二丁酯浓度为15.9mg/kg,油介损为1.9%,油重23吨,对此变压器按以下流程进行油处理:

(1)对变压器油进行真空(-0.06~-0.095mpa)滤油处理24h,经检测油中水分含量为18mg/kg;

(2)将真空滤油后的变压器油经过装有50kg硅胶的吸附柱(柱高为0.5~1.5m;流量为30~100l/min),进一步去除水分,温度60℃;

(3)将经过硅胶吸附后的变压器油通过100kg活性氧化铝吸附柱(柱高为0.5~1.5m;流量为30~100l/min),去除变压器油中老化产生的极性物质,温度60℃;

(4)将反应后的变压器油经过300kg本实施例制得的含有铈的介孔分子筛mcm-41柱子(柱高为0.5~1.5m;流量为30~100l/min)

(5)经处理的变压器油通过孔隙为1μm的精密滤芯后回到变压器本体,处理过程中变压器流量50l/min。

处理后油中邻苯二甲酸二丁酯浓度经检测为4.8mg/kg,油介损0.8%,邻苯二甲酸二丁酯脱除率为69.8%。

对比例1

对110kv佳民1号变压器油开展实验室小试,油中邻苯二甲酸二丁酯浓度为18.5mg/kg,油介损为2.1%,试油20公斤,对此变压器按以下流程进行油处理:

(1)对变压器油进行真空(-0.06~-0.095mpa)滤油处理24h,经检测油中水分含量为16mg/kg;

(2)将真空滤油后的变压器油经过装有0.5kg硅胶的吸附柱(柱高为0.2m;流量为30~100l/min),进一步去除水分,温度60℃;

(3)将经过硅胶吸附后的变压器油通过1kg活性氧化铝吸附柱(柱高为0.2m;流量为30~100l/min),去除变压器油中老化产生的极性物质,温度60℃;

处理后油中邻苯二甲酸二丁酯浓度经检测为13.8mg/kg,油介损1.2%,邻苯二甲酸二丁酯脱除率为25.4%。

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