CN107473418A - 一种天然酯绝缘油真空滤油工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于天然酯绝缘油技术领域，具体涉及一种天然酯绝缘油真空滤油工艺，包括以下步骤：1）超声聚结脱水处理；2）双级真空脱水处理；3）精滤、吸附处理；4）添加剂添加及循环冷却处理；该工艺过滤后的天然酯绝缘油水分含量≤25ppm，酸值≤0.015mgKOH/g，介质损耗因数≤0.36%，C₂H₂含量为零，总烃含量小于1μL/L，完全符合国内外标准对天然酯绝缘油的要求，整个工艺流程简单，运行成本低，易于推广。

Description

一种天然酯绝缘油真空滤油工艺

技术领域

本发明属于天然酯绝缘油技术领域，尤其是涉及一种天然酯绝缘油真空滤油工艺。

背景技术

真空滤油工艺作为绝缘油生产、净化处理及污染再处理的重要手段，可以有效去除绝缘油中的水分、溶解气体、固体颗粒、挥发性物质及极性物质等，大大提高绝缘油的理化、电气性能，在矿物绝缘油相关产业中已得到了成熟应用。天然酯绝缘油作为一种新型液体电解质，具有良好的环保与防火安全特性，目前已经在国内配电变压器中得到了良好的工程应用。但是天然酯绝缘油的分子结构、亲水性和水溶解度等与矿物绝缘油存在着较大的差异。天然酯绝缘油主要成分是甘油三酸酯，甘油三酸酯中含有羟基和羰基等亲水集团，而矿物绝缘油分子烃为憎水集团，而且天然酯绝缘油中的氢键对水分子的束缚作用远大于矿物绝缘油。此外，天然酯绝缘油运动粘度较大，进一步加大了油中水分及杂质颗粒的分离难度。可见，常规的矿物绝缘油真空滤油工艺在一定程度上不再适用于天然酯绝缘油。

中国专利公开号CN106310717A公开了一种降低植物绝缘油水分的滤油工艺，包括以下步骤：（1）将水分含量超过100ppm的植物绝缘油抽入真空罐，以55r/min的转速搅拌植物绝缘油70min，再以25L/min流量抽入聚结脱水滤油机，先后通过聚结滤芯和分离滤芯，循环进行3-4h；（2）将步骤（1）获得的植物绝缘油反复通过孔径为3μm精滤滤芯，循环脱水6h；（3）将步骤（2）获得的植物绝缘油抽入至真空脱水罐中，以40r/min的转速搅拌并辅以通过常温纯水的冷凝盘管冷却5h后储存。采用本发明技术方案所制得的植物绝缘油水分含量低于30ppm，电气理化性能改变程度较小，符合GB/T 7595-2008变压器油质量标准。

中国专利公开号CN104987949 A公开了一种植物绝缘油的改进处理方法，包括如下步骤：（1）聚结脱水处理；（2）真空脱水处理；（3）真空搅拌、精滤处理，即得。本发明经过上述改进处理方法处理后的植物绝缘油中水分含量小于50mg/kg，100ml油中大于5μm的杂质颗粒小于等于2000个。

上述两项专利仅能有效去除植物绝缘油中的水分，但是其精滤滤芯孔径较大，去除植物绝缘油中的固体颗粒及极性物质效果较差，不能有效改善植物绝缘油的电气绝缘性能，且并没有考虑植物绝缘油中的溶解气体。此外，公开号CN104987949 A的专利公开的方法中真空脱水处理时真空脱水罐中压力为0.1-0.2MPa，在这个真空状态下进行过滤不利于油中溶解气体及水分的脱除，且在一定程度上会导致植物绝缘油发生氧化，进而影响植物绝缘油的理化、电气绝缘性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种天然酯绝缘油真空滤油工艺，该工艺过滤后的天然酯绝缘油水分含量≤25ppm，酸值≤0.015mgKOH/g，介质损耗因数≤0.36%，C₂H₂含量为零，总烃含量小于1μL/L，完全符合国内外标准对天然酯绝缘油的要求，整个工艺流程简单，运行成本低，易于推广。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种天然酯绝缘油真空滤油工艺，包括以下步骤：

1）超声聚结脱水处理：在2200-3500Pa的真空条件下，以80-100r/min的机械搅拌及间歇式超声波振荡对天然酯绝缘油进行搅拌，同时进行循环聚结脱水处理，直至天然酯绝缘油中水分低于500ppm；

2）双级真空脱水处理：维持真空度在10-25Pa之间，将聚结脱水处理后的天然酯绝缘油在40-60r/min的转速下加热至70-75℃，进行双级真空脱水处理，循环处理直至天然酯绝缘油中水分低于30ppm；

3）精滤、吸附处理：在10-25Pa真空条件下将双级真空脱水处理后的天然酯绝缘油通过精滤滤芯循环过滤3-4小时，然后通过吸附滤芯循环过滤2-3小时；

4）添加剂添加及循环冷却处理：维持真空度在10-25Pa之间，将精滤、吸附处理后的天然酯绝缘油在40-60r/min的转速下加入添加剂母液，并进行短时超声波振荡处理；提高转速至80-100r/min，搅拌30min后经板式换热器循环冷却至室温。

进一步的，所述天然酯绝缘油酸值≤0.015mgKOH/g，水分＜6000ppm。

进一步的，所述步骤1）中间歇式超声波振荡采用“超声波振荡3-5min，停止8-15min”的循环模式。

进一步的，所述步骤3）中精滤滤芯和吸附滤芯孔径均采用0.5-0.75µm。

进一步的，所述步骤4）中短时超声振荡时间为5-10min。

进一步的，所述超声振荡功率为0.6-1.5kW，频率为20-40KHz。

本发明的有益效果是：

（1）本发明采用机械搅拌与超声波振荡相结合的超声聚结脱水处理方式，不但可以保证油中的水分及杂质均匀分布，还可以增强破乳能力，能够有效去除天然酯绝缘油中的水分，大大缩短聚结脱水时间。缩短脱水的同时还可以适当降低滤油速度，有效解决流速过快产生油流带电的问题。

（2）本发明精滤、吸附处理采用的滤芯孔径均为0.5-0.75µm，可以有效地去除绝缘油中的固体颗粒和极性物质，大幅提高天然酯绝缘油的理化、电气性能。

（3）由于天然酯绝缘油在过滤或脱水等处理过程中会有添加剂的损失，常用的添加剂有抗氧化剂、降凝剂及金属减活剂等，添加剂的减少会影响天然酯绝缘油的氧化安定性及低温流动性等，本发明不但可以满足新的天然酯绝缘油在滤油过程中加入添加剂的需要，也可以满足受污染的天然酯绝缘油净化过程中补充添加剂的需要，有效确保了天然酯绝缘油质量稳定，而固态添加剂需要先溶解在天然酯绝缘油中配制成添加剂母液进行使用，可使添加剂分散均匀。

（4）天然酯绝缘油加入添加剂后，搅拌采用机械与超声波振荡相结合的方式，可以有效提高添加剂在油中的均匀分散程度，既可以避免单一的机械搅拌分散性差的问题，也可以避免因超声波振荡时间过长而导致天然酯绝缘油中产生C₂H₂的问题。

（5）本发明得到的天然酯绝缘油水分含量≤25ppm，酸值≤0.015mgKOH/g，介质损耗因数≤0.36%，C₂H₂含量为零，总烃含量小于1μL/L，完全符合国内外标准对天然酯绝缘油的要求，整个工艺流程简单，运行成本低，易于推广。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，现结合具体优选实施例对本发明进行详细的描述，应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

实施例1

一种天然酯绝缘油真空滤油工艺，其包括以下步骤：

1）在3000Pa的真空条件下，以85r/min的机械搅拌及间歇式超声波振荡对酸值为0.012mgKOH/g、水分为5300ppm的天然酯绝缘油进行搅拌和循环聚结脱水处理，直至天然酯绝缘油中水分低至380ppm；间歇式超声波振荡采用“超声波振荡3min，停止10min”的循环模式，且振荡功率为1.5kW，频率为20KHz，循环聚结脱水处理采用聚结脱水滤油机；

2）维持真空度在12Pa，将聚结脱水处理后的天然酯绝缘油在50r/min的转速下加热至72℃，在双级真空滤油机中进行双级真空脱水处理，循环处理直至天然酯绝缘油中水分低至22ppm；

3）在12Pa真空条件下将天然酯绝缘油通过精滤滤芯循环过滤4小时，然后通过吸附滤芯循环过滤2小时，精滤滤芯和吸附滤芯孔径均采用0.75µm；

4）维持真空度在12Pa，将精滤、吸附处理后的天然酯绝缘油在60r/min的转速下加入添加剂母液，并进行短时超声振荡处理，振荡时间为5min，振荡功率为1.5kW，频率为40KHz；提高转速至80r/min，搅拌30min后经板式换热器循环冷却至室温。

实施例2

一种天然酯绝缘油真空滤油工艺，其包括以下步骤：

1）在2500Pa的真空条件下，以100r/min的机械搅拌及间歇式超声波振荡对酸值为0.015mgKOH/g、水分为4800ppm的天然酯绝缘油进行搅拌和循环聚结脱水处理，直至天然酯绝缘油中水分低至330ppm；间歇式超声波振荡采用“超声波振荡5min，停止8min”的循环模式，且振荡功率为1kW，频率为30KHz，循环聚结脱水处理采用聚结脱水滤油机；

2）维持真空度在22Pa，将聚结脱水处理后的天然酯绝缘油在60r/min的转速下加热至75℃，在双级真空滤油机中进行双级真空脱水处理，循环处理直至天然酯绝缘油中水分低至15ppm；

3）在22Pa真空条件下将天然酯绝缘油通过精滤滤芯循环过滤3小时，然后通过吸附滤芯循环过滤3小时，精滤滤芯和吸附滤芯孔径均采用0.5µm；

4）维持真空度在22Pa，将精滤、吸附处理后的天然酯绝缘油在50r/min的转速下加入添加剂母液，并进行短时超声振荡处理，振荡时间为8min，振荡功率为1kW，频率为30KHz；提高转速至90r/min，搅拌30min后经板式换热器循环冷却至室温。

实施例3

一种天然酯绝缘油真空滤油工艺，其包括以下步骤：

1）在2200Pa的真空条件下，以95r/min的机械搅拌及间歇式超声波振荡对酸值为0.010mgKOH/g、水分为5500ppm的天然酯绝缘油进行搅拌和循环聚结脱水处理，直至天然酯绝缘油中水分低至410ppm；间歇式超声波振荡采用“超声波振荡5min，停止12min”的循环模式，且振荡功率为0.8kW，频率为40KHz，循环聚结脱水处理采用聚结脱水滤油机；

2）维持真空度在18Pa，将聚结脱水处理后的天然酯绝缘油在40r/min的转速下加热至70℃，在双级真空滤油机中进行双级真空脱水处理，循环处理直至天然酯绝缘油中水分低至27ppm；

3）在18Pa真空条件下将天然酯绝缘油通过精滤滤芯循环过滤3.5小时，然后通过吸附滤芯循环过滤2.5小时，精滤滤芯孔径采用0.75µm，吸附滤芯孔径采用0.5µm；

4）维持真空度在18Pa，将精滤、吸附处理后的天然酯绝缘油在45r/min的转速下加入添加剂母液，并进行短时超声振荡处理，振荡时间为10min，振荡功率为0.8kW，频率为20KHz；提高转速至85r/min，搅拌30min后经板式换热器循环冷却至室温。

实施例4

一种天然酯绝缘油真空滤油工艺，其包括以下步骤：

1）在3500Pa的真空条件下，以80r/min的机械搅拌及间歇式超声波振荡对酸值为0.011mgKOH/g、水分为5000ppm的天然酯绝缘油进行搅拌和循环聚结脱水处理，直至天然酯绝缘油中水分低至400ppm；间歇式超声波振荡采用“超声波振荡4min，停止15min”的循环模式，且振荡功率为0.6kW，频率为35KHz，循环聚结脱水处理采用聚结脱水滤油机；

2）维持真空度在10Pa，将聚结脱水处理后的天然酯绝缘油在55r/min的转速下加热至70℃，在双级真空滤油机中进行双级真空脱水处理，循环处理直至天然酯绝缘油中水分低至20ppm；

3）在10Pa真空条件下将天然酯绝缘油通过精滤滤芯循环过滤3.5小时，然后通过吸附滤芯循环过滤2.5小时，精滤滤芯孔径采用0.5µm，吸附滤芯孔径采用0.75µm；

4）维持真空度在10Pa，将精滤、吸附处理后的天然酯绝缘油在40r/min的转速下加入添加剂母液，并进行短时超声振荡处理，振荡时间为9min，振荡功率为0.6kW，频率为40KHz；提高转速至100r/min，搅拌30min后经板式换热器循环冷却至室温。

本发明实施例1-4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1-4制备的天然酯绝缘油性能参数

由表1可知，本发明实施例1-4制备的天然酯绝缘油水分含量≤25ppm，酸值≤0.015mgKOH/g，介质损耗因数≤0.36%，C₂H₂含量为零，总烃含量小于1μL/L，完全符合国内外标准对天然酯绝缘油的要求。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种天然酯绝缘油真空滤油工艺，其特征在于：包括以下步骤：

1）超声聚结脱水处理：在2200-3500Pa的真空条件下，以80-100r/min的机械搅拌及间歇式超声波振荡对天然酯绝缘油进行搅拌，同时进行循环聚结脱水处理，直至天然酯绝缘油中水分低于500ppm；

2）双级真空脱水处理：维持真空度在10-25Pa之间，将聚结脱水处理后的天然酯绝缘油在40-60r/min的转速下加热至70-75℃，进行双级真空脱水处理，循环处理直至天然酯绝缘油中水分低于30ppm；

3）精滤、吸附处理：在10-25Pa真空条件下将双级真空脱水处理后的天然酯绝缘油通过精滤滤芯循环过滤3-4小时，然后通过吸附滤芯循环过滤2-3小时；

4）添加剂添加及循环冷却处理：维持真空度在10-25Pa之间，将精滤、吸附处理后的天然酯绝缘油在40-60r/min的转速下加入添加剂母液，并进行短时超声波振荡处理；提高转速至80-100r/min，搅拌30min后经板式换热器循环冷却至室温。

2.根据权利要求1所述的一种天然酯绝缘油真空滤油工艺，其特征在于，所述天然酯绝缘油酸值≤0.015mgKOH/g，水分＜6000ppm。

3.根据权利要求1所述的一种天然酯绝缘油真空滤油工艺，其特征在于，所述步骤1）中间歇式超声波振荡采用“超声波振荡3-5min，停止8-15min”的循环模式。

4.根据权利要求1所述的一种天然酯绝缘油真空滤油工艺，其特征在于，所述步骤3）中精滤滤芯和吸附滤芯孔径均采用0.5-0.75µm。

5.根据权利要求1所述的一种天然酯绝缘油真空滤油工艺，其特征在于，所述步骤4）中短时超声振荡时间为5-10min。

6.根据权利要求3或5所述的一种天然酯绝缘油真空滤油工艺，其特征在于，所述超声振荡功率为0.6-1.5kW，频率为20-40KHz。