专利名称：过滤、脱气、脱水和除去石油油品中老化产物的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及分离与烃类油品加工有关的各种物质。更具体地说，本发明涉及过滤、脱气、脱水和除去绝缘油和其他石油油品中老化产物的方法和设备。
背景技术：
已知在绝缘油和其他石油混合物使用时，在其使用过程中和在储存过程中产生的仅仅少量水分、气体以及老化产物的存在都是不容许的。这一点涉及准备使用的新鲜油品和混合油品，也涉及到在高电压设备如电力变压器和测量用变压器、高压开关等中用过的油品。上述物质的含量增加到容许值以上多半是不适宜的储存条件和使用条件的结果。此外，在高电压设备中的绝缘油中，它是油绝缘纸老化的结果，其中这一过程随时间加快。老化过程是在热导体作用下产生，也在铁磁变压器钢存在下产生，纤维素绝缘的聚合分子分解以及油品分子的氧化中产生。老化产物通过绝缘纸进入油品，并作为催化剂产生高含量的氧化产物，一直到出现酸。其中降解的油品对绝缘纤维素起作用，并加速老化过程。同时，在绝缘油中水分的存在使其介电常数显著下降，介电常数是用于高压设备的油品的最重要的特性。
在工程实践中，有油品脱气和脱水用过滤器和真空室的设备是已知的。有脱气和脱水室的离心设备也是已知的。
上述有过滤器和真空室的已知设备的缺点是，当气体和溶解水在高真空下从油品中抽出时，同时也除去了石油中易挥发的馏分，它损害处理油品的质量。此外，设备和操作过程的复杂性也应作为缺点。
设备的相对复杂性以及相当高的吸附剂消耗量，特别是在旧变压器中的高度降解油品的处理过程中，应视为有吸附剂脱气和脱水室的离心设备的缺点。在这里分离的问题是如何处理使用过的吸附剂，因为它们是有致癌性质的废料。
一种过滤矿物油品的方法和实施这一方法的设备是已知的，并在南斯拉夫专利26744中公开。在已知设备中，进行油品混合物过滤和脱水用有厚度约100毫米的氯化钠层的过滤器进行。其中要处理的乳化液在压力约29.4千帕和线速5×10-2米/秒下通过N3筛。通过毛细管隔层的乳化液与过滤层接触。其结果，分散相失去动能，在过滤层的某一截面上其浓度增加。因为同时发生分散颗粒脱水，由于沉积在残留物中，水分可除去。
这一已知的解决方案的缺点是处理油品的纯化效率低。不能确保在油品通过过滤元件的循环过程中达到所需的过滤、脱气、脱水和除去绝缘油中的老化产物的程度。
过滤方法和实施这一方法的离子交换过滤器也是已知的，并在南斯拉夫专利29045中公开。在这一专利中，提出在不移动和取出活性组分的条件下再生过滤器的可能性。为此，将有弹性的煅造风箱型袋安装在相应筛顶部的活性过滤材料层的上方，该袋在过滤器再生过程中膨胀，而当液体通过再生过滤器时压向活性组分的表面。该液体反方向流动，不引起活性组分的结构发生变化，它在过滤过程中不受颗粒限制。
上述这些缺点也是已知解决办法的特征，总的来说，这些缺点为要处理的油品的纯化效率不够，以及活性组分饱和后再生的效率不够。
发明内容
根据上述，本发明的目的是克服背景技术已知的技术方案的缺点，以及提供一种实现这一目的的方法和设备，确保一个处理循环即油品混合物一次通过活性组分能过滤、脱气、脱水和除去绝缘油和其他石油油品中的老化产物，同时还确保在设备操作过程中再生吸附剂的可能性，同时简化结构，缩小尺寸以及降低能耗。
用这样一种过滤、脱气、脱水和除去绝缘油和其他石油油品中的老化产物的方法达到了这一技术结果，该法基于要处理的油品和油品的混合物通过活性组分，根据本发明，油品通过至少一个用于限制超过预定尺寸的颗粒尺寸的机械过滤器，经机械过滤器过滤的油品和油品混合物通过活性组分，至少一种吸附剂用作活性组分，油品通过容器中用吸附剂形成的通道，容器有纵向和横向隔板，其中包括脱气、脱水、除去老化产物在内的各单独的处理阶段借容器中装有不同特性的吸附剂的各分开的部分来进行。
优选的是，在机械过滤过程中除去颗粒度大于4×10-3毫米的颗粒。
还优选的是，当进行脱气和脱水阶段时，用在晶格点中有Na或Ca和Si的极性分子的结晶结构硅铝酸盐作为吸附剂，而当进行脱除老化产物的阶段时，使用有分子表面电荷的γ型三氧化二铝。
此外，优选的是，在吸附剂被饱和后，进行饱和吸附剂的再生；通过将用于脱气和脱水的用过的饱和吸附剂加热到约573K或通过用高压空气作用它们，随后排放分离出的气体，来进行用过的饱和吸附剂的再生，用压缩机来迅速提高干燥空气的压力到约300千帕。通过在空气存在下将用于脱除老化产物的饱和吸附剂的温度加热到约873K，确保键联的老化产物极性分子氧化成水分子和二氧化碳，来进行饱和吸附剂的再生。
这一结果也在这样一种过滤、脱气、脱水和除绝缘油和其他石油油品中的老化产物的设备中实现，该设备有一装有活性组分的容器，根据本发明，该设备有至少一个装有至少一种活性组分的开孔的容器和有要处理的油品或油品混合物进料和排料的进出口；有安装在上述进出口中的进出口机械过滤器；有与上述进出口相连的循环管线；有至少两个纵向隔板安装在装有活性组分的容器内，形成处理油品或油品混合物的通道，其中吸附剂用作活性组分。
装入可渗透的横向隔板将装有活性组分的容器内腔分成装有相应活性组分的单独的几部分是适当的，其中在横向隔板的上方容器的上部可装有进行脱水阶段的吸附剂，而在横向隔板的下方容器的下部装有进行脱气阶段的吸附剂，其中可在横向隔板沿其四周开孔。
优选的是，进出口机械过滤器由熔结的青铜(baked bronze)制成，确保除去粒度大于4×10-3毫米的颗粒。
利用吸附剂饱和度测量元件和压力计是适当的，它们安装在装吸附剂的开孔中也是适当的。
优选的是，用管线将装有至少一种进行处理油品或油品混合物的各单独阶段的吸附剂的容器顺序连接，以致第一容器的进口连接输送泵，而最后一个容器的出口连接有经处理的油品或油品混合物的用户容器。
此外，优选的是，用管线将装有至少一种进行处理油品或油品混合物的各单独阶段的吸附剂的容器并连，以致容器的进口通过第一集流器与输送泵相连，而它们的出口通过第二集流器与有经处理的油品或油品混合物的用户容器相连。
还优选的是，吸附剂制成直径为0.5～2.0毫米的颗粒状。其中，优选的是，在晶格点中有Na或Ca和Si的分子的结晶结构硅铝酸盐选用作进行脱气和脱水阶段的吸附剂材料，而平均孔径大于9×10-6毫米、有效表面积不小于150米2/毫升的氧化铝，优选γ-氧化铝选用作键联老化产物或极性分子的吸附剂材料。
附图的简单说明用以下实施方案的实施例以及下面所示的附图来说明本发明
图1是本发明的设备示意图；图2是根据本发明用于处理油品和使用图1设备的装置示意图；图3是图1设备的结构示意图；图4是本发明处理油品装置中连接图1设备的示意图；图5是本发明处理油品装置中并连图1设备的示意图；图6是脱气用吸附剂再生步骤的说明；图7是脱水用吸附剂再生步骤的说明；图8、9和10是使用本发明设备的不同情况的示意图。
实施方案的详细说明正如图1、2和3中所示，用于过滤、脱气、脱水和除绝缘油和其他石油油品中老化产物的设备1包括至少一个容器2，例如圆筒形容器，其中至少有两个圆筒形隔板3、4，装有吸附剂5，并用固定元件6将其固定在容器2内。隔板3、4形成处理油品或油品混合物的通道，方向由图1和图3中的箭头所示。容器2分别有进出口7、8，其中安装有金属合金的机械过滤器9和10，例如有一定孔隙率的熔结的青铜。连接到输送泵13的电器设备12安装在设备1的基础11上。用于保护和启动电器设备12的电器设备14也安装在基础11上。
用管线15有条件表示的循环管线将设备1的各分开部分相互连接，用箭头表示油品运动的方向；也将处理油品的装置组合中各分开的设备1彼此相连或与装有处理油品的用户容器相连(见图4、5)。
正如图2所示，设备1可有两个用循环管线15彼此相连的容器2，也将安装在管线15中的泵13连接到容器2中一个的进口7，其出口8连接到另一容器2的进口7。后一容器的出口8可用通过相应的机械过滤器10的管线15连接到如相应的用户油品的容器。
如图3所示，圆筒形隔板3、4在容器2内形成油品通过的通道，油品通过吸附剂5进行吸附。可渗透油品的水平隔板17可安装在有圆筒形隔板3、4的容器上部和容器下部之间。沿水平隔板17的四周有油品流通的孔口18(见图1)和在圆筒形隔板14的底部有相对的孔19。
当水平隔板17安装在容器2中时；由此构成的容器分开部分可装入相应的吸附剂5以进行处理油品的各单独阶段。例如，容器2的上部可装入从油品中除去水分的吸附剂，而下部可装入能从处理的油品中除去气体的吸附剂。因此，不同的吸附剂5可同时放在设备1的容器2中，它们确保一次通过油品进行脱水、脱气和分离氧化或老化产物极性分子的不同阶段，同时在机械过滤器9、10中进行过滤。
吸附剂饱和度的测量元件20和监测压力的压力计21用于监测过滤、脱气、脱水和除老化产物的过程。这些仪表安装在装有吸附剂5的容器2的孔口22。
有几个容器2的装置可一次循环处理油品进行过滤、脱气、脱水和除去绝缘油和其他石油油品或油品混合物中的老化产物的整个过程，容器2可用管线15串联(图4)或并联(图5)。其中上述容器2通过相应的集流器23与泵13和用户容器16相连。
其中各单独的容器2可装有不同的吸附剂5，用于进行处理油品的各单独的阶段。上述容器2的串联或并联通过拆下然后再用软管线15连接，在没有空气进入吸附体系的情况下，使吸附剂已达到饱和状态的单个容器的替换成为可能。
在本发明要求的设备中，按以下的方式进行过滤、脱气、脱水和除去绝缘油和其他石油油品中的老化产物的方法。
借助用电器设备12驱动的泵13，油品或油品混合物沿管线15流动，并通过相应的机械过滤器9除去粒度大于如4×10-3毫米的颗粒后进入容器2，然后通过在容器2的空腔中由纵向隔板3、4形成的通道，如果需要的话，还通过有孔18的水平隔板17。其中，视所用吸附剂的特性而定，如下所述进行脱气、脱水和除去老化产物。
当进行脱气和脱水阶段时，在晶格点有Na或Ca和Si的分子的结晶结构的硅铝酸盐用作吸附剂5，装在容器2中由隔板3和4形成的部分或装在整个容器2中。这些分子产生强电场，因此有大大小于油品组分中游离状态的石油产品分子的粒径的副产物分子被吸附到硅铝酸盐的晶格中。
当除去老化产物或分解阶段进行时，氧化铝用作吸附剂5，特别是γ-氧化铝，其平均孔径为约9×10-6毫米，而活性表面不小于150米2/厘米3，这种吸附剂的作用基于孔表面有表面电荷，由于这一原因使油品分解产物或极性分子发生键联。所用的所有吸附剂5都有直径为0.5～2.0毫米的颗粒形状。
在图4和5中所示的装置中，在用管线15串联或并联的各单独的容器2中进行所描述的处理油品或油品混合物的方法的各单独阶段。其中用隔板3、4分开的容器2的分开部分可装入相应的相同或不同的吸附剂5。
在处理油品的过程中，用吸附剂饱和度测量元件20检测，在吸附剂饱和后，进行吸附剂的再生。在图6中说明了脱气用吸附剂的再生步骤。其中装有吸附剂5的容器2，油品的剩余部分已从中流出，将容器2放入室24，并加热到约573K。加热产生释放吸收在吸附剂结晶结构的电场中的分子的条件。
如图7所示，在用于脱水阶段的吸附剂5的再生过程中，用管线26连接的压缩机25给装有吸附剂的容器2吹气。其中有筛网过滤器的阀27安在容器2的孔口22处，用它迅速改变空气压力，由于这一作用，吸附剂吸附的水或空气分子离开吸附剂的结晶结构区。
如上所示，用于分离老化产物阶段的吸附剂的再生通过在空气存在下将容器2中的吸附剂加热到约873K的温度来进行，使键联的极性分子氧化成水和二氧化碳分子。
在设备1的操作过程中，也用压力计21监测容器2中油品或油品混合物的压力。当测量压力升到约100千帕时，用溶剂清洗熔结的青铜机械过滤器9、10和在压力下用空气吹扫。当吸附剂被水饱和时，通过压缩机25用预纯化的空气将容器2中的压力升到约300千帕来进行图7描述的再生过程。重复这一过程，一直到吸附剂达到所需的水含量。当吸附剂被气体饱和时，在最后步骤时通过容器2与真空泵28连接来进行图6的再生过程，一直到达到所需的脱气水平。
使用本发明过滤、脱气、脱水和除去绝缘油和其他石油油品中的老化产物的方法和设备的可能性用新油品和混合油品纯化实施例(图8和9)以及高压设备(图10)来说明。正如在图8、9、10中所示，设备1通过软管线15连接到桶形、槽形、变压器等形式的用户容器16，泵13从容器16中吸出未纯化的油品，通过设备1后以脱水、脱气和纯化油品的形式返回。
在设备1用于变压器29(图10)的情况下，几个装有吸附剂的容器2连接到图4或图5的变压器，几个容器2可用于除过滤、脱气和脱水外还需要从油品混合物中除去老化产物的情况。当设备1连接到高功率变压器如超过1000千伏安时，因此使绝缘油混合物不受其中存在的水分、空气和由于绝缘老化产生的极性电荷颗粒的影响，所以这样的结构特别有效。如果设备1按这样的结构连接到激励变压器29，那么可更换有吸附剂5的单个容器2而不停止其操作。在这种情况下，应在纯化油品进口处装一Buchholtz继电器，如果通过电磁阀出现气体，继电器使变压器29关闭，切断对泵的电器设备的电力供应。
小型变压器29的设备1可用于整个绝缘体系的再生、脱水、脱气和过滤。
工业应用性本发明方法和设备应用的可能性是十分多样化的。例如，它可用于过滤、脱气和脱水以及用于从石油油品中除去氧化产物，它安装在有空气脱水器的容器中。当本发明的设备安装在新变压器上或老化初期阶段的变压器上时，确保其使用期限显著提高。同时，应当指出，在操作中的高功率变压器的情况下，本发明的方法和设备可延迟其老化。
本发明的方法和设备可高效用于变压器脱水、从纤维素绝缘体除去水分以及也可用于其他油品和石油产品混合物脱水。
本发明的设备，与已知的用于相同的目的的设备相比，当生产能力相同时，其大小和重量要小得多。其中，所提到的设备的能耗最小，这是由于要处理的油品或其混合物不需要加热和抽真空步骤。
权利要求
1.一种过滤、脱气、脱水和除去石油油品中老化产物的方法，该法基于要处理的油品或油品混合物通过活性组分，其特征在于，油品通过至少一个机械过滤器，除去粒度超过预定尺寸的颗粒；通过机械过滤器的油品或油品混合物通过活性组分，至少一种吸附剂用作活性组分，其中油品或油品混合物通过由纵向和横向隔板在装有吸附剂的容器中形成的通道；用有不同特性的吸附剂装满的容器空间的各单独部分来进行包括脱气、脱水、除去老化产物在内的所述的油品或油品混合物加工的各单独阶段。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在机械过滤过程中，保留下粒度大于4×10-3毫米的颗粒。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，当进行脱气和脱水阶段时，在晶格点有Na或Ca和Si极性分子的结晶结构的硅铝酸盐用作吸附剂，该硅铝酸盐能使副产物从要加工的油品或油品混合物中吸附到吸附剂的晶格点上。
4.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，当进行除去老化产物的阶段时，γ-Al2O3用作吸附剂，当老化产物中的极性分子通过所述吸附剂的孔道时，有表面电荷的γ-Al2O3能将它们键联到γ-Al2O3上。
5.根据权利要求1～4中任一项的方法，其特征在于，吸附剂饱和后，进行饱和吸附剂的再生。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，用于进行脱气和脱水阶段的饱和吸附剂的再生是通过将它们加热到约573K或通过用高压空气处理它们随后抽出生成的气体来进行，用干燥空气压缩机可使压力迅速升高。
7.根据权利要求5的方法，其特征在于，用于进行除去老化产物的饱和吸附剂的再生是通过在空气存在下将它们加热到约873K来进行，其中使键联的老化产物的极性分子氧化成水和二氧化碳分子。
8.一种用于石油过滤、脱气、脱水和除老化产物的设备，它有一装有活性组分的容器，其特征在于，经有至少一个容器(2)，该容器有至少一个用于装活性组分的开孔(22)和用于加工油品或油品混合物进料和卸料的进口(7)和出口(8)；安装在容器(2)的所述进口(7)和出口(8)的进口(9)机械过滤器和出口(10)机械过滤器；与所述的进口(7)和出口(8)相连的循环管线(15)；安装在装有活性组分(5)的容器(2)内的至少两个纵向隔板(3，4)，它们构成要加工的油品或油品混合物的通道；其中吸附剂用作活性组分(5)。
9.根据权利要求8的设备，其特征在于，它有用于将装活性组分(5)的容器(2)空腔分成用于装进行所述的油品或油品混合物加工阶段的相应活性组分的各独立部分的横向可渗透隔板(17)。
10.根据权利要求9的设备，其特征在于，容器(2)有吸附剂(5)的上部在横向隔板(17)的上方，它装有进行吸水阶段的吸附剂，而在横向隔板(17)的下方的容器下部装有进行脱气阶段的吸附剂，其中设备(18)沿其四周有横向隔板。
11.根据权利要求8～10中任一项的设备，其特征在于，进口和出口机械过滤器由熔结的青铜制成，它们能使粒度大于4×10-3毫升的颗粒留下。
12.根据权利要求8～11中任一项的设备，其特征在于，吸附剂饱和度的测量元件(20)和压力计(21)安装在吸附剂(5)装容器(2)的孔(22)中。
13.根据权利要求8～12中任一项的设备，其特征在于，装有至少一种用于进行加工油品或油品混合物各单独阶段的吸附剂(5)的容器(2)用循环管线(15)顺序相连，其中装有吸附剂(5)的第一容器(2)的进口(7)用管线(15)通过收集器(23)与输送泵(13)相连，而装有吸附剂(5)的最后一容器(2)的出口(8)通过管线(15)与装有经加工的油品或油品混合物的用户储罐(16)相连。
14.根据权利要求8～12中任一项的设备，其特征在于，装有至少一种用于进行加工油品或油品混合物各单独阶段的吸附剂(5)的容器(2)通过循环管线并联连接，其中装有吸附剂(5)的容器(2)的进口(7)用管线(15)通过第一收集器(23)与输送泵(13)相连，而它们的出口(8)用管线(15)通过第二收集器(23)与装有经加工油品或油品混合物的用户储罐(16)相连。
15.根据权利要求8～14中任一项的设备，其特征在于，吸附剂制成直径0.5～2.0毫米的颗粒。
16.根据权利要求15的设备，其特征在于，在晶格点有Na或Ca和Si分子的结晶结构的硅铝酸盐选作进行脱气和脱水阶段的吸附剂(5)材料。
17.根据权利要求15的设备，其特征在于，氧化铝，优选γ-氧化铝选作键联老化产物或极性分子的吸附剂(5)材料，其特征是，其平均孔径大于9×10-6毫米，有效表面积不小于150米/毫升。
全文摘要
本发明涉及分离不同的物质，更具体地说本发明涉及一种过滤、脱气、脱水和除去绝缘油和其他石油油品中老化产物的方法和设备。其技术结果是，上述加工油品或油品混合物的阶段可一次通过活性组分高效地进行，也可能在设备操作过程中使使用过的吸附剂再生，同时使设备的结构简单、尺寸缩小并降低能耗。用于过滤、脱气、脱水和除去老化产物的设备1有至少一个容器2，其中安装有装吸附剂5的圆筒形隔板3、4，并用固定部件6固定在容器2中。隔板3、4构成加工油品的通道。容器2有进口7和出口8，口中安装有机械过滤器9、10。连接输送泵13的电动机12安装置在设备1的基础11上。保护和启动电动机12的设备14也安装在基础11上。循环管线15使设备1的各部分相连，也使在加工油品的组合装置中各设备1彼此相连并与经加工油品的用户储罐相连。
文档编号B01J20/18GK1161055SQ96190851
公开日1997年10月1日 申请日期1996年5月30日 优先权日1995年6月7日
发明者V·潘廷奇 申请人:M·潘廷奇