CN106967504B - 一种天然酯绝缘油萃取-碱炼混合脱酸方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于天然酯绝缘油精炼技术领域，具体涉及一种天然酯绝缘油萃取‑碱炼混合脱酸方法。所述混合脱酸方法包括以下步骤：a）高温水洗及真空过滤处理；b）萃取脱酸处理；c）碱炼水洗处理；d）真空脱水处理。本发明将萃取脱酸与高温碱炼脱酸有效的结合起来，使得生产的天然酯绝缘油水分含量≤15ppm，酸值≤0.018mgKOH/g，介质损耗因数≤0.350%，击穿电压≥77.9kV，闪点≥320℃，完全符合国内外标准对天然酯绝缘油的要求。

Description

一种天然酯绝缘油萃取-碱炼混合脱酸方法

技术领域

本发明属于天然酯绝缘油精炼技术领域，具体涉及一种天然酯绝缘油萃取-碱炼混合脱酸方法。

背景技术

脱酸是天然酯绝缘油精炼技术中最为关键的工艺过程，它可以有效地降低天然酯绝缘油的酸值，提高其电气绝缘强度，延缓绝缘材料的老化。传统的脱酸工艺一般采用碱炼脱酸，可以有效地降低天然酯绝缘油的酸值，但是碱与游离脂肪酸反应时会生成大量的皂脚，大量中性油被皂化，使得精炼率偏低，而且会排放大量的废水，若处理不当就会对周边环境造成污染，生产成本较高。溶剂萃取脱酸是利用油脂与游离脂肪酸在溶解度上的不同来进行脱酸的，该方法虽然可以大大降低植物油酸值，精炼率较高，但只适用于部分植物油，且很难达到一级植物油的食用要求，更无法满足天然酯绝缘油对酸值和介质损耗因数的要求。

中国专利CN101717689B公开了一种酒精萃取脱酸制备一级茶油的方法，利用极性溶剂酒精对茶籽毛油萃取脱酸，茶籽毛油中的游离脂肪酸在一定的温度下能较好地溶解在酒精中，而中性油难溶于酒精的特点，脱除茶籽毛油中的游离脂肪酸，得到一级茶油。本发明将酸值为2~5mgKOH/g的茶籽毛油加工成一级茶油，精炼油得率达到95%以上，比碱炼方法提高得油率约9%，同时还获得了约2%的混合脂肪酸，酸值约为120mgKOH/g，无化学添加剂，纯属天然绿色食品，且不消耗碱、不产生皂脚、无废水排放，无环境污染等优点。中国专利CN101984028B公开了一种高谷维素米糠油双相萃取脱酸精炼工艺，该工艺包括磷酸脱胶、离心分离、双相萃取脱酸、分液蒸馏脱除溶剂、真空干燥、吸附脱色、脱臭、脱蜡等工序。该工艺生产的精炼米糠油澄清、透明，无气味、口感良好，酸价等理化指标符合国家二级食用油标准，同时成品米糠油中谷维素含量达1.5%以上。但是，上述两个专利只是单纯地降低植物油的酸值，只能满足食用油标准，也没有对其电气性能进行考核，而且工艺只适用于单一的油种，工艺流程较为复杂，占地面积大，设备投入多，生产成本较高。

中国专利CN102517140B公开了一种利用植物油制备低酸值绝缘油的多次碱炼工艺，包括以下步骤：1）对植物油进行初次碱炼；2）对初次碱炼后的植物油进行脱色、脱臭处理；3）对脱臭后的植物油再进行不少于两次的碱炼，碱炼结束后经过脱水，制得酸值达到国标GB/T2536-90要求且小于0.03mg/kg的低酸值绝缘油。但是，该专利虽然使得酸值满足了标准要求，但是多次碱炼会生成大量的皂脚与废水，精炼率低，生产成本高，操作复杂，不适于大规模生产。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种天然酯绝缘油萃取-碱炼混合脱酸方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种天然酯绝缘油萃取-碱炼混合脱酸方法，包括以下步骤：

a）高温水洗及真空过滤处理；b）萃取脱酸处理；c）碱炼水洗处理；d）真空脱水处理。

优选地，所述步骤a）高温水洗及真空过滤处理步骤为：

1）将植物油加热至70-75℃，在80-100r/min的转速搅拌下加入高于油温8-10℃的纯水进行水洗，纯水用量为植物油重量的10-15%，搅拌10-15min后静置2-4h，排出下层废液，取上层植物油；

2）将植物油在2500-3000Pa的真空条件下进行脱水处理，当水分含量低于1000ppm时，将真空度降低至30-90Pa，对植物油进行机械过滤及脱水处理，水分含量低于20ppm停止脱水并真空冷却至33-40℃。

优选地，所述的植物油为大豆油、菜籽油和山茶籽油中一种或几种的混合。

优选地，所述步骤b）萃取脱酸处理步骤为：

1）在植物油中加入38-48℃的萃取剂，以85-100r/min的转速搅拌混合10-15min，静置3-5h后，取下层植物油，所述植物油与萃取剂的用量比为1g：2-3.5mL；

2）将植物油加热至50-55℃，加入与植物油同温的萃取剂进行二次萃取脱酸处理，以80-100r/min的转速搅拌混合15-20min，静置2-3h后，取下层植物油，所述植物油与萃取剂的用量比为1g：4-5mL；

3）在2500-3000Pa的真空条件下将植物油加热至78-82℃，85-100r/min的转速下进行脱萃取剂处理。

优选地，所述萃取剂为甲醇溶液或者乙醇溶液。

优选地，所述萃取剂体积浓度为85%-98%。

优选地，所述步骤c）碱炼水洗处理步骤为：

1）脱萃取剂处理后的植物油温度维持在78-82℃，加入与植物油同温的碱液，在60-80r/min的转速下搅拌15-20min，静置4-6h后，除去下层废液，所述碱液重量为植物油重量的12-18%；

2）在80-100r/min的转速搅拌下加入高于油温8-10℃的纯水进行水洗，纯水用量为植物油重的18-25%，搅拌10-15min后静置2-4h，排出下层废液。

优选地，所述碱液质量浓度为0.04-0.08%。

优选地，所述步骤d）真空脱水处理步骤为：

在2500-3000 Pa的真空条件下进行脱水处理，当水分含量低于1000ppm时，将真空度降低至30-90Pa，对植物油进行机械过滤及脱水处理，水分含量低于20ppm停止脱水并真空冷却至室温。

本发明的积极有益效果：

1. 本发明天然酯绝缘油萃取-碱炼混合脱酸方法克服了单纯碱炼脱酸造成的大量皂脚及废水的排放问题，降低了成本，减少了中性油的损失，精炼率进一步提高，而且本发明萃取剂采用单一溶剂，来源稳定，价格便宜，容易回收，损耗小，进一步降低了生产成本，完全避免了单纯碱炼脱酸或者萃取脱酸的缺陷，适合单一油种或者混合油种的精炼。

2. 本发明采用两次萃取脱酸处理，通过优化两次萃取脱酸的温度、搅拌速度、萃取剂浓度及用量，可以有效降低天然酯绝缘油的酸值，脱酸效果明显，精炼率高。

3. 本发明将萃取脱酸与高温快速碱炼脱酸有效的结合起来，使得生产的天然酯绝缘油水分含量≤15ppm，酸值≤0.018mgKOH/g，介质损耗因数≤0.350%，击穿电压≥77.9kV，闪点≥320℃，完全符合国内外标准对天然酯绝缘油的要求。

4. 本发明可以将高温水洗、真空过滤、萃取脱酸、萃取剂回收、碱炼脱酸及真空脱水步骤可以在一个设备中进行，也可以使用现有的精炼设备，有效简化了传统的精炼工艺，操作简单，精炼产率高，易于工业化推广。

具体实施方式

下面结合一些具体实施方式，对本发明进一步说明。

实施例1

一种天然酯绝缘油萃取-碱炼混合脱酸方法，包括以下步骤：

1）将大豆油加热至72℃，在80r/min的转速搅拌下加入高于油温9℃的纯水进行水洗，纯水用量为大豆油重的10%，搅拌15min后静置2h，排出下层废液，取上层大豆油；

2）将大豆油在3000Pa的真空条件下进行脱水处理，当水分含量低至900ppm时，将真空度降低至60Pa，对大豆油进行机械过滤及脱水处理，水分含量低至15ppm停止脱水并真空冷却至35℃；

3）在大豆油中加入43℃的97%乙醇溶液，按大豆油与97%乙醇溶液用量比为1g：2mL的比例添加，100r/min的转速搅拌混合10min后静置4h，取下层大豆油；

4）将大豆油加热至55℃，加入与大豆油同温的92%乙醇溶液进行二次萃取脱酸处理，按大豆油与92%乙醇溶液用量比为1g：4mL的比例添加，85r/min的转速搅拌混合15min后静置3h，取下层大豆油；

5）在2800Pa的真空条件下将大豆油加热至80℃，100r/min的转速下进行脱萃取剂处理；

6）脱萃取剂处理后的大豆油温度维持在80℃，加入与大豆油同温的碱液，碱液质量浓度为0.04%，碱液用量为大豆油重的18%，60r/min的转速下搅拌15min，静置4h后，除去下层废液，所述碱液为氢氧化钠溶液；

7）在100r/min的转速搅拌下加入高于油温8℃的纯水进行水洗，纯水用量为油重的18%，搅拌15min后静置4h，排出下层废液；

8）在2500 Pa的真空条件下进行脱水处理，当水分含量低至800ppm时，将真空度降低至70Pa，对大豆油进行机械过滤及脱水处理，水分含量低至10ppm停止脱水并真空冷却至室温。

实施例2

一种天然酯绝缘油萃取-碱炼混合脱酸方法，包括以下步骤：

1）将菜籽油加热至75℃，在100r/min的转速搅拌下加入高于油温8℃的纯水进行水洗，纯水用量为菜籽油重的12%，搅拌10min后静置3h，排出下层废液，取上层菜籽油；

2）将菜籽油在2500Pa的真空条件下进行脱水处理，当水分含量低至750ppm时，将真空度降低至80Pa，对菜籽油进行机械过滤及脱水处理，水分含量低至10ppm停止脱水并真空冷却至40℃；

3）在菜籽油中加入48℃的97%甲醇溶液，按菜籽油与97%甲醇溶液用量比为1g:3.5mL的比例添加，90r/min的转速搅拌混合12min后静置3h，取下层菜籽油；

4）将菜籽油加热至52℃，加入与菜籽油同温的90%甲醇溶液进行二次萃取脱酸处理，按菜籽油与90%甲醇溶液用量比为1g:5mL的比例添加，95r/min的转速搅拌混合20min后静置3h，取下层菜籽油；

5）在3000Pa的真空条件下将菜籽油加热至78℃，85r/min的转速下进行脱萃取剂处理；

6）脱萃取剂处理后的菜籽油温度维持在78℃，加入与菜籽油同温的碱液，碱液质量浓度为0.07%，碱液用量为菜籽油重的15%，70r/min的转速下搅拌20min，静置6h后，除去下层废液，所述碱液为氢氧化钠溶液；

7）在80r/min的转速搅拌下加入高于油温10℃的纯水进行水洗，纯水用量为菜籽油重的25%，搅拌12min后静置2h，排出下层废液；

8）在3000Pa的真空条件下进行脱水处理，当水分含量低至750ppm时，将真空度降低至30Pa，对菜籽油进行机械过滤及脱水处理，水分含量低至11ppm停止脱水并真空冷却至室温。

实施例3

一种天然酯绝缘油萃取-碱炼混合脱酸方法，包括以下步骤：

1）将山茶籽油加热至70℃，在85r/min的转速搅拌下加入高于油温10℃的纯水进行水洗，纯水用量为山茶籽油重的15%，搅拌12min后静置4h，排出下层废液，取上层山茶籽油；

2）将山茶籽油在2700Pa的真空条件下进行脱水处理，当水分含量低至900ppm时，将真空度降低至30Pa，对山茶籽油进行机械过滤及脱水处理，水分含量低至12ppm停止脱水并真空冷却至33℃；

3）在山茶籽油中加入38℃的95%甲醇溶液，按山茶籽油与95%甲醇溶液用量比为1g：3mL的比例添加，80r/min的转速搅拌混合15min后静置5h，取下层山茶籽油；

4）将山茶籽油加热至50℃，加入与山茶籽油同温的92%甲醇溶液进行二次萃取脱酸处理，按山茶籽油与92%甲醇溶液用量比为1g：4.5mL的比例添加，100r/min的转速搅拌混合15min后静置2h，取下层山茶籽油；

5）在2500Pa的真空条件下将山茶籽油加热至82℃，100r/min的转速下进行脱萃取剂处理；

6）脱溶处理后的山茶籽油温度维持在82℃，加入与山茶籽油同温的碱液，碱液质量浓度为0.05%，碱液用量为山茶籽油重的12%，80r/min的转速下搅拌15min，静置5h后，除去下层废液，所述碱液为氢氧化钠溶液；

7）在85r/min的转速搅拌下加入高于油温8℃的纯水进行水洗，纯水用量为山茶籽油重的20%，搅拌10min后静置3h，排出下层废液；

8）在2900Pa的真空条件下进行脱水处理，当水分含量低至800ppm时，将真空度降低至35Pa，对山茶籽油进行机械过滤及脱水处理，水分含量低至8ppm停止脱水并真空冷却至室温。

实施例4

一种天然酯绝缘油萃取-碱炼混合脱酸方法，包括以下步骤：

1）将重量比为1:1的菜籽油和大豆油的混合植物油加热至71℃，在90r/min的转速搅拌下加入高于油温9℃的纯水进行水洗，纯水用量为混合植物油重的13%，搅拌15min后静置3.5h，排出下层废液，取上层混合植物油；

2）将混合植物油在2650Pa的真空条件下进行脱水处理，当水分含量低至860ppm时，将真空度降低至55Pa，对混合植物油进行机械过滤及脱水处理，水分含量低至8ppm停止脱水并真空冷却至36℃；

3）在混合植物油中加入37℃的93%甲醇溶液，按混合植物油与93%甲醇溶液用量比为1g：3.5mL的比例添加，85r/min的转速搅拌混合12min后静置4.5h，取下层混合植物油；

4）将混合植物油加热至52℃，加入与混合植物油同温的89%甲醇溶液进行二次萃取脱酸处理，按混合植物油与89%甲醇溶液用量比为1g：5mL的比例添加，80r/min的转速搅拌混合20min后静置3h，取下层混合植物油；

5）在2750Pa的真空条件下将混合植物油加热至80℃，95r/min的转速下进行脱萃取剂处理；

6）脱溶处理后的混合植物油温度维持在80℃，加入与混合植物油同温的碱液，碱液质量浓度为0.06%，碱液用量为混合植物油重的14%，75r/min的转速下搅拌17min，静置4.5h后，除去下层废液，所述碱液为氢氧化钠溶液；

7）在90r/min的转速搅拌下加入高于油温10℃的纯水进行水洗，纯水用量为混合植物油重的22%，搅拌10min后静置2h，排出下层废液；

8）在2600Pa的真空条件下进行脱水处理，当水分含量低至760ppm时，将真空度降低至40Pa，对混合植物油进行机械过滤及脱水处理，水分含量低至15ppm停止脱水并真空冷却至室温。

实施例5

一种天然酯绝缘油萃取-碱炼混合脱酸方法，包括以下步骤：

1）将重量比为1：3的山茶籽油和大豆油的混合植物油加热至73℃，在95r/min的转速搅拌下加入高于油温8℃的纯水进行水洗，纯水用量为混合植物油重的10%，搅拌12min后静置3h，排出下层废液，取上层混合植物油；

2）将混合植物油在2850Pa的真空条件下进行脱水处理，当水分含量低至790ppm时，将真空度降低至50Pa，对混合植物油进行机械过滤及脱水处理，水分含量低至12ppm停止脱水并真空冷却至35℃；

3）在混合植物油中加入37℃的95%乙醇溶液，按混合植物油与95%乙醇溶液用量比为1g：3mL的比例添加，95r/min的转速搅拌混合10min后静置3.5h，取下层混合植物油；

4）将混合植物油加热至50℃，加入与混合植物油同温的90%乙醇溶液进行二次萃取脱酸处理，按混合植物油与90%乙醇溶液用量比为1g：4.5mL的比例添加，95r/min的转速搅拌混合18min后静置2.5h，取下层混合植物油；

5）在2800Pa的真空条件下将混合植物油加热至79℃，90r/min的转速下进行脱萃取剂处理；

6）脱溶处理后的混合植物油温度维持在79℃，加入与混合植物油同温的碱液，碱液质量浓度为0.08%，碱液用量为混合植物油重的13%，80r/min的转速下搅拌20min，静置5.5h后，除去下层废液，所述碱液为氢氧化钠溶液；

7）在95r/min的转速搅拌下加入高于油温8℃的纯水进行水洗，纯水用量为油重的25%，搅拌13min后静置3.5h，排出下层废液；

8）在2700Pa的真空条件下进行脱水处理，当水分含量低至810ppm时，将真空度降低至45Pa，对混合植物油进行机械过滤及脱水处理，水分含量低至13ppm停止脱水并真空冷却至室温。

本发明实施例1-5制备的天然酯绝缘油满足IEC 62770标准的要求，性能参数如表1所示。

表1 本发明实施例1-5制备的天然酯绝缘油性能参数

由表1可知，本发明实施例1-5制备的天然酯绝缘油水分含量≤15ppm，酸值≤0.018mgKOH/g，介质损耗因数≤0.350%，击穿电压≥77.9kV，闪点≥320℃，制备的天然酯绝缘油完全符合国内外标准对天然酯绝缘油的要求。

以上实施例只是为本发明进行了详细的说明，并不是为了限制本发明的保护范围。在不脱离本发明的宗旨和范围的情况下，对本发明的技术方案进行修改、等同替换和工序调整等，均应涵盖在本发明的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种天然酯绝缘油萃取-碱炼混合脱酸方法，其特征在于，包括以下步骤：

a）高温水洗及真空过滤处理；b）萃取脱酸处理；c）碱炼水洗处理；d）真空脱水处理；

所述步骤a）高温水洗及真空过滤处理步骤为：

1）将植物油加热至70-75℃，在80-100r/min的转速搅拌下加入高于油温8-10℃的纯水进行水洗，纯水用量为植物油重量的10-15%，搅拌10-15min后静置2-4h，排出下层废液，取上层植物油；

2）将植物油在2500-3000Pa的真空条件下进行脱水处理，当水分含量低于1000ppm时，将真空度降低至30-90Pa，对植物油进行机械过滤及脱水处理，水分含量低于20ppm停止脱水并真空冷却至33-40℃；

所述步骤b）萃取脱酸处理步骤为：

1）在植物油中加入38-48℃的萃取剂，以85-100r/min的转速搅拌混合10-15min，静置3-5h后，取下层植物油，所述植物油与萃取剂的用量比为1g：2-3.5mL；

2）将植物油加热至50-55℃，加入与植物油同温的萃取剂进行二次萃取脱酸处理，以80-100r/min的转速搅拌混合15-20min，静置2-3h后，取下层植物油，所述植物油与萃取剂的用量比为1g：4-5mL；

3）在2500-3000Pa的真空条件下将植物油加热至78-82℃，85-100r/min的转速下进行脱萃取剂处理。

2.根据权利要求1所述的天然酯绝缘油萃取-碱炼混合脱酸方法，其特征在于，所述的植物油为大豆油、菜籽油和山茶籽油中一种或几种的混合。

3.根据权利要求1所述的天然酯绝缘油萃取-碱炼混合脱酸方法，其特征在于，所述萃取剂为甲醇溶液或者乙醇溶液。

4.根据权利要求1或者3所述的天然酯绝缘油萃取-碱炼混合脱酸方法，其特征在于，所述萃取剂体积浓度为85%-98%。

5.根据权利要求1所述的天然酯绝缘油萃取-碱炼混合脱酸方法，其特征在于，所述步骤c）碱炼水洗处理步骤为：

1）脱萃取剂处理后的植物油温度维持在78-82℃，加入与植物油同温的碱液，在60-80r/min的转速下搅拌15-20min，静置4-6h后，除去下层废液，所述碱液重量为植物油重量的12-18%；

2）在80-100r/min的转速搅拌下加入高于油温8-10℃的纯水进行水洗，纯水用量为植物油重的18-25%，搅拌10-15min后静置2-4h，排出下层废液。

6.根据权利要求5所述的天然酯绝缘油萃取-碱炼混合脱酸方法，其特征在于，所述碱液质量浓度为0.04-0.08%。

7.根据权利要求1所述的天然酯绝缘油萃取-碱炼混合脱酸方法，其特征在于，所述步骤d）真空脱水处理步骤为：

在2500-3000 Pa的真空条件下进行脱水处理，当水分含量低于1000ppm时，将真空度降低至30-90Pa，对植物油进行机械过滤及脱水处理，水分含量低于20ppm停止脱水并真空冷却至室温。