CN102222537A - 一种用于变压器的植物绝缘油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于变压器的植物绝缘油及其制备方法，所述绝缘油以植物油为原料，加入0.05％～1％抗氧化剂，0.01％～0.5％增效剂，通过超声脱胶、超声碱炼，离心分离，交替脱色后进入真空滤油机，进行过滤除杂脱水获得。本发明提供的植物绝缘油具有良好的介电性能，工频击穿电压高，闪点高，介质损耗角正切值低，酸值低的特点，满足变压器用油标准。本发明提供的植物绝缘油的制备方法，其反应周期短，损耗少，效果佳，便于操作。

Description

一种用于变压器的植物绝缘油及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于变压器的植物绝缘油及其制备方法，具体地说涉及一种以植物油为原料制备的用于变压器的绝缘油及其制备方法。

背景技术

传统的矿物绝缘油是不可再生资源，既不能满足高防火性能要求而且会对环境产生污染。植物绝缘油是一种高燃点、环保型、可再生液体绝缘介质，燃点高于300℃，自然降解率达到90％以上。此外，植物绝缘油具有良好的介电性能，相对介电常数约为3.0左右，击穿电压可达60～80kV。在世界石油资源日益减少的形式下，植物绝缘油将成为矿物绝缘油的绿色替代品。

植物绝缘油作为一种绿色环保、可再生、高燃点、介电性能良好的液体电介质，替代不可再生的矿物绝缘油可以有效缓解变压器对石油资源的过度依赖。使用植物绝缘油作为为绝缘介质的变压器具有安全、环保的特点，开发推广植物绝缘油具有很好的经济效益和社会效应。

我国在植物绝缘油及其油纸绝缘方面的研究起步比较晚。我国虽然早在新中国成立前就有用植物油当作绝缘油的历史，但那时使用的植物油是没有经过精炼改性的粗油，其理化和电气性能无法达到绝缘油的标准。近年来，西安交通大学曾对植物油用作绝缘油的可行性进行初步分析，重庆大学对植物绝缘油的制取、理化和电气性能开展了一些前期理论和试验研究。除上述以外，国内很少有植物绝缘油研究的相关报道。

公开号为CN101438356A的中国发明专利公开了一种植物系绝缘油及其制备的方法，它是将豆油、菜籽油的混合物与乙醇在硅铝酸盐催化剂的作用下进行酯化而生成，酯化时间比较长，酸值高于0.03mgKOH/g，不满足变压器油GB/T264有关酸值的要求。公开号为CN101230304A的中国发明专利公开了一种环保变压器油及其制备方法，它以植物油为原料，经碱炼、脱色，酯化醇解、终止中和、洗涤精制、减压蒸馏、脱色过滤，添加抗氧化剂，降凝剂而制得。这种环保变压器油闪点只在在215℃左右，要用到大量醇进行酯化醇解反应，且反应时间长。公开号为CN101538505A的中国发明专利公开了一种以植物油为原料的环保绝缘油。它将植物油进行碱中和、减压蒸馏、氢化、深精炼、减压蒸馏、加入添加剂而制得。该方法所制备植物绝缘油90℃介损值tgδ高于0.5％，不满足变压器油GB/T5654有关介损的要求。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于通过对辅料的成分、用量以及植物绝缘油的制备工艺进行改进，提供了一种以植物油为原料制备的用于变压器的绝缘油及其制备方法。本发明提供的植物绝缘油具有良好的介电性能，工频击穿电压高，闪点高，介质损耗角正切值低，酸值低的特点，满足变压器用油标准。本发明提供的植物绝缘油的制备方法，其反应周期短，损耗少，效果佳，便于操作。

本发明的第一个目的是这样实现的：一种用于变压器的植物绝缘油，含有甘油三脂、抗氧化剂和增效剂，其特征在于：甘油三脂中含有占其质量百分比10％～30％的通式为C_nH_2nO₂的组分A、20％～70％通式为C_nH_2n-2O₂的组分B和10％～50％通式为C_nH_2n-mO₂的组分C，n为6～25，m为大于2的偶数，抗氧化剂加入量为变压器绝缘油总重量的0.05％～1％，增效剂加入量为变压器绝缘油总重量的0.01％～0.5％。

优选地，所述的抗氧化剂为丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、特丁基对苯二酚或其衍生物、茶多酚、迷迭香提取物的一种或多种。

进一步优选地，所述的茶多酚、迷迭香提取物为油溶性。

优选地，所述的增效剂为柠檬酸或乙二胺四乙酸二钠盐。增效剂的加入可对抗氧化剂产生加强作用，并提高植物绝缘油的性能参数。

本发明的第二个目的是这样实现的：一种用于变压器的植物绝缘油的制备方法，其特征在于：以植物油为原料，在超声振荡的条件下依次进行脱胶和碱炼，然后分离油层，加入抗氧化剂减压蒸馏，加入脱色剂减压脱色，脱色油经真空过滤除杂脱水后加入抗氧化剂、增效剂。本发明采用油溶性抗氧化剂，第一次在减压蒸馏前加入，第二次在成品油中加入，减少了植物绝缘油在制备过程中的氧化，降低了成品的酸值和色度。

优选地，所述的碱炼步骤中的碱液为摩尔比为1∶(0.1～2)的NaOH和Na₂SiO₃复配碱液。这种碱液的加入减少了传统碱炼过程中的中性油的损失，促进了皂脚的分离。

优选地，所述的脱胶和碱炼步骤中，超声振荡10～30min。通过超声振荡缩短了反应时间，让脱胶和碱炼更加彻底，减少了碱用量，降低了酸值。

优选地，所述的减压蒸馏步骤的条件为：温度90～100℃，压强10-100mmHg。

优选地，所述的脱色步骤采用酸性脱色剂和碱性脱色剂交替减压脱色，时间20～40min，温度80～120℃，压强10-100mmHg。交替脱色可以促进酸值的降低。

进一步优选地，上述用于变压器的植物绝缘油的制备方法，依次包括如下步骤：

(1)植物油于40～60℃经滤油机过滤后进入多功能罐脱胶，同时辅以超声振荡10～30min，离心分离出粗磷脂油脚；

(2)对脱胶油进行碱炼，机械搅拌同时加入摩尔比为1∶(0.1～2)的NaOH和Na₂SiO₃复配碱液，并辅以超声波振荡10min～30min，温度30～75℃，搅拌速度20～70r/min；

(3)再次离心分离，将上层油样放入多功能罐，过渡层水油混合物水洗后离心分离再放入多功能罐；

(4)加入抗氧化剂，减压蒸馏，温度90～100℃，压强10-100mmHg；

(5)加入脱色剂进行减压脱色，脱色过程先将脱色剂和部分油进行预混合，再倒入多功能罐，进行酸性脱色剂和碱性脱色剂交替脱色，时间20～40min，温度80～120℃，压强10-100mmHg；

(6)经过初级过滤后的脱色油进入真空滤油机，进行过滤除杂脱水；

(7)加入抗氧化剂和增效剂。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和显著的进步：

1)脱胶和碱炼过程，辅以超声振荡，缩短了反应时间，让脱胶和碱炼更加彻底，减少了碱用量，降低了酸值。

2)碱炼过程中的碱液为NaOH和Na₂SiO₃的复配碱液，这种碱液的加入减少了传统碱炼过程中的中性油的损失，促进了皂脚的分离。

3)采用选择性水洗工艺，将上层油样直接放入多功能罐，过渡层水油混合物水洗后离心分离再放入多功能罐，大大降低了水洗使用量，节省了减压蒸馏的时间，降低了能耗。

4)酸性脱色剂和碱性脱色剂交替脱色，促进酸值的降低。

5)采用油溶性抗氧化剂，第一次在减压蒸馏前加入，第二次在成品油中加入，减少了植物绝缘油在制备过程中的氧化，降低了成品的酸值和色度。

6)所有反应在一个反应罐里完成，工艺简单可控，制备周期短。

7)本发明的方法制备出的植物型绝缘油具有良好的理化和介电性能。酸值低于0.03mgKOH/g，闪点高于300℃，击穿电压超过60KV，90℃介损值tgδ低于0.5％，满足变压器用油的标准。

附图说明

图1植物绝缘油制备的工艺流程图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步作描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。

实施例1：植物绝缘油的制备

材料：大豆毛油，特丁基对苯二酚，NaOH，Na₂SiO₃，活性白土，活性碳，钠基膨润土。

方法：大豆毛油，过滤脱胶后，保温35℃。将摩尔比为1∶0.1的NaOH和Na₂SiO₃复配溶液，预热到40℃，进行搅拌超声中和20min后升温到75℃，反应20min。一次离心分离后，少量水洗，再次离心分离。加入油重0.05％的抗氧化剂特丁基对苯二酚，减压蒸馏。取1/4油与占植物油重量1.5％的活性白土搅拌均匀后，倒入剩下的油样中进行减压脱色15min。再从中取1/4油与占植物油重量0.5％的活性碳，1％的钠基膨润土搅拌均匀后加入油样脱色10min，温度为90℃，压强为20mmHg。脱色后的油经过初级过滤后进入真空滤油机，进行多级过滤，并除去水分，然后加入油重0.3％的抗氧化剂特丁基对苯二酚，0.02％柠檬酸，即得植物绝缘油成品。成品油经检测，通式为C_nH_2nO₂的组分A的百分含量为17.4％，通式为C_nH_2n-2O₂的组分B百分含量为42.3％，通式为C_nH_2n-mO₂的组分C的百分含量为40.3％。实验主要性能参数如表1：

表1实施例1制备的植物绝缘油的性能参数

实施例2：植物绝缘油的制备

材料：菜籽毛油，丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯，柠檬酸，乙二胺四乙酸二钠盐，NaOH，Na₂SiO₃，活性白土，钠基膨润土。

方法：菜籽毛油，过滤脱胶后，保温35℃。将摩尔比为1∶0.2的NaOH和Na₂SiO₃复配溶液，预热到40℃，进行搅拌超声中和20min后升温到75℃，反应20min。一次离心分离后，少量水洗，再次离心分离。加入油重0.02％的抗氧化剂丁基羟基茴香醚、0.02％二丁基羟基甲苯和0.01％的柠檬酸，减压蒸馏。取1/4油与占植物油重量1.5％的活性白土搅拌均匀后，倒入剩下的油样中进行减压脱色15min，再从中取1/4油与占植物油重量0.5％的钠基膨润土搅拌均匀后加入油样脱色10min，温度为90℃，压强为20mmHg。脱色后的油经过初级过滤后进入真空滤油机，进行多级过滤，并除去水分，然后加入油重0.3％的抗氧化剂特丁基对苯二酚，0.01％乙二胺四乙酸二钠盐，即得植物绝缘油成品。成品油经检测，通式为C_nH_2nO₂的组分A的百分含量为9.7％，通式为C_nH_2n-2O₂的组分B百分含量为67.1％，通式为C_nH_2n-mO₂的组分C的百分含量为23.2％。

实验主要性能参数如表2：

表2实施例2制备的植物绝缘油的性能参数

实施例3：植物绝缘油的制备

材料：菜籽毛油，油溶性茶多酚，油溶性迷迭香，乙二胺四乙酸二钠盐，NaOH，Na₂SiO₃，活性白土，钠基膨润土。

方法：菜籽毛油，过滤脱胶后，保温35℃。将摩尔比为1∶0.5的NaOH和Na₂SiO₃复配溶液，预热到40℃，进行搅拌超声中和20min后升温到75℃，反应20min。一次离心分离后，少量水洗，再次离心分离。加入油重0.05％的抗氧化剂油溶性茶多酚，减压蒸馏。取1/4油与占植物油重量1％的活性白土搅拌均匀后，倒入剩下的油样中进行减压脱色15min，再从中取1/4油与占植物油重量1％的钠基膨润土搅拌均匀后加入油样脱色10min，温度为90℃，压强为20mmHg。脱色后的油经过初级过滤后进入真空滤油机，进行多级过滤，并除去水分，然后加入油重0.1％的抗氧化剂油溶性迷迭香，0.02％的抗氧化剂乙二胺四乙酸二钠盐，即得植物绝缘油成品。成品油经检测，通式为C_nH_2nO₂的组分A的百分含量为10.3％，通式为C_nH_2n-2O₂的组分B百分含量为63.4％，通式为C_nH_2n-mO₂的组分C的百分含量为26.3％。实验主要性能参数如表3：

表3实施例2制备的植物绝缘油的性能参数

Claims (10)

1.一种用于变压器的植物绝缘油，含有甘油三脂、抗氧化剂和增效剂，其特征在于：甘油三脂中含有占其质量百分比10％～30％的通式为C_nH_2nO₂的组分A、20％～70％通式为C_nH_2n-2O₂的组分B和10％～50％通式为C_nH_2n-mO₂的组分C，n为6～25，m为大于2的偶数，抗氧化剂加入量为变压器绝缘油总重量的0.05％～1％，增效剂加入量为变压器绝缘油总重量的0.01％～0.5％。

2.根据权利要求1所述的用于变压器的植物绝缘油，其特征在于：所述的抗氧化剂为丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、特丁基对苯二酚或其衍生物、茶多酚、迷迭香提取物的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的用于变压器的植物绝缘油，其特征在于：所述的茶多酚、迷迭香提取物为油溶性。

4.根据权利要求1所述的用于变压器的植物绝缘油，其特征是：所述的增效剂为柠檬酸或乙二胺四乙酸二钠盐。

5.一种用于变压器的植物绝缘油的制备方法，其特征在于：以植物油为原料，在超声振荡的条件下依次进行脱胶和碱炼，然后分离油层，加入抗氧化剂减压蒸馏，加入脱色剂减压脱色，脱色油经真空过滤除杂脱水后加入抗氧化剂、增效剂。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述的碱炼步骤中的碱液为摩尔比为1∶(0.1～2)的NaOH和Na₂SiO₃复配碱液。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述的脱胶和碱炼步骤中，超声振荡10～30min。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述的减压蒸馏步骤的条件为：温度90～100℃，压强10-100mmHg。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述的脱色步骤采用酸性脱色剂和碱性脱色剂交替减压脱色，时间20～40min，温度80～120℃，压强10-100mmHg。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：依次包括如下步骤：

(1)植物油于40～60℃经滤油机过滤后进入多功能罐脱胶，同时辅以超声振荡10～30min，离心分离出粗磷脂油脚；

(2)对脱胶油进行碱炼，机械搅拌同时加入摩尔比为1∶(0.1～2)的NaOH和Na₂SiO₃复配碱液，并辅以超声波振荡10min～30min，温度30～75℃，搅拌速度20～70r/min；

(3)再次离心分离，将上层油样放入多功能罐，过渡层水油混合物水洗后离心分离再放入多功能罐；

(4)加入抗氧化剂，减压蒸馏，温度90～100℃，压强10-100mmHg；

(5)加入脱色剂进行减压脱色，脱色过程先将脱色剂和部分油进行预混合，再倒入多功能罐，进行酸性脱色剂和碱性脱色剂交替脱色，时间20～40min，温度80～120℃，压强10-100mmHg；

(6)经过初级过滤后的脱色油进入真空滤油机，进行过滤除杂脱水；

(7)加入抗氧化剂和增效剂。

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