CN109628212A - 一种利用餐厨废弃油脂生产变压器油的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用餐厨废弃油脂生产变压器油的方法，包括以下步骤：(1)结晶脱脂、(2)吸附脱色、(3)蒸馏脱酸(4)分子筛脱介损、(5)精馏脱水。本发明实现了利用餐厨废弃油脂连续化、规模化、工业化生产绝缘脱酸变压器油，为餐厨废弃油脂的利用开发新的途径，彻底杜绝餐厨废弃油脂流向餐桌的现象；不需要化学碱炼，没有环境污染，再利用分子筛脱除介损，同时进一步降低油脂酸值，即可使变压器油介损≤1.0％、酸值≤0.03mgKOH/g；大幅度提高变压器油得率，比化学碱炼得率高30‑35％；完全杜绝含油、含皂废水排放；实现零污染、零排放，是生产绝缘脱酸变压器油的创新技术，具有广阔的应用前景和实际的应用价值，绿色环保。

Description

一种利用餐厨废弃油脂生产变压器油的方法
技术领域
本发明属于变压器油技术领域，具体涉及一种利用餐厨废弃油脂生产变压器油的方法。
背景技术
绝缘油是一种重要的液体绝缘材料，主要用于各种电抗器、互感器、油浸式电力变压器等电力设备中，通过浸渍和填充消除设备内的气隙，起到提高绝缘电气强度的作用，同时可改善设备的散热性能，对电力系统的安全运行有着直接的影响；在变压器中绝缘变压器油主要有两个重要作用，一是与固体绝缘材料(如绝缘纸)共同起到绝缘作用；二是其可以吸收变压器绕组产生的热量进行散热冷却，确保变压器的安全稳定运行。
目前在各国电力设备中使用最广泛的绝缘油是矿物绝缘油，矿物绝缘油主要是由天然石油炼制而成的。矿物绝缘油的电气绝缘性和冷却性能良好，成本也不高，因此在油浸绝缘电力设备中有一百多年的应用历史。但随着对绝缘油各种性能要求的提高，矿物绝缘油还存在不少缺点，如：闪点较低，防火性能差；生物降解性能差，泄漏时会污染环境；不可再生等，不适合在矿山矿井、军事设施、高层建筑等对消防安全要求高的场所使用。
在石油资源日益短缺的形势下，开发一种绿色、环保的新型绝缘油成为大家关注的热点。
餐厨废弃油脂含有一定量的动物脂肪，在温度低时，动物脂肪凝固成固态，在目前已公开的文献资料中，都是把脱脂工段放到最后，固体脂严重影响各生产环节的效果，因此，应该在第一环节去除。
餐厨废弃油脂含有大量的游离脂肪酸，其酸值甚至高达40左右，采用化学碱炼脱酸则损耗非常大，而且产生大量的含油、含皂废水，污染环境。
因此迫切需要一种简单可行的方法，不增加环境污染、精炼率高、产品增值高，把餐厨废弃油脂精炼成绝缘变压器油。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用餐厨废弃油脂生产变压器油的方法，不需要化学碱炼，没有环境污染，实现了连续化、规模化、工业化处理餐厨废弃油脂。合理利用资源，为餐厨废弃油脂的利用开发新的途径。产品增值高、生产成本低；彻底杜绝餐厨废弃油脂流向餐桌的现象；是生产绝缘脱酸变压器油的创新技术，具有广阔的应用前景和实际的应用价值，绿色环保。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种利用餐厨废弃油脂生产变压器油的方法，包括以下步骤：
(1)结晶脱脂：餐厨废弃油脂经加热过滤除杂后，油脂温度从63-67℃降温到28-32℃，采用三段式低温结晶，第一阶段：按照2.5℃/小时的降温速率把油脂冷却到18-22℃，养晶12小时；第二阶段：按照1.5℃/小时的降温速率把油脂冷却到8-12℃，养晶12小时；第三阶段：按照1℃/小时的降温速率把油脂冷却到3-7℃，养晶12小时；最后边搅拌边过滤分离固体脂，得到了液体油脂；
(2)吸附脱色：向步骤(1)得到的液体油脂中加入吸附剂，加热到95-110℃,搅拌速度60rpm，搅拌反应20min，然后过滤分离吸附剂；
(3)蒸馏脱酸：将步骤(2)分离吸附剂后得到的液体油脂加热到240-245℃，利用蒸馏脱酸塔脱除油脂中的游离脂肪酸，脱酸后的油脂酸值≤0.2mgKOH/g；
(4)分子筛脱介损：步骤(3)得到的脱酸油脂中加入分子筛，分子筛孔径为10-13A，然后加热到70℃-80℃，混合搅拌30-45min，搅拌速度60-90rpm，过滤分离分子筛；
(5)精馏脱水：步骤(4)得到的脱介损油脂利用精馏塔脱除水分，再用1um过滤介质过滤，得到植物绝缘变压器油，酸值≤0.03mgKOH/g。
进一步，步骤(1)所述的搅拌速度为6-8rpm。
进一步，步骤(2)所述的吸附剂的加入量为液体油脂质量的2-5％；所述的吸附剂组成为60-70％活性白土和30-40％沸石。
进一步，步骤(3)所述的脱酸塔塔板为316L材质的波纹孔板，比表面积为350m2/m3。
进一步，步骤(4)所述的分子筛的加入量为脱酸油脂质量的2-5％。
进一步，步骤(4)中过滤后的分子筛经再生后继续使用，分子筛再生的方法为：将过滤后的分子筛放入解析塔中，首先用正己烷洗脱油脂，然后用0.1Mpa的水蒸气汽提30min，接着以干燥的热空气为载体，通过压缩机将热空气压缩至0.5MPa，然后加热至155℃，反向通过分子筛层，保温维持10-25min，接着以2℃/min升温至220℃，保温维持30min,解析塔出口温度为150-180℃，降温后取出分子筛即得到再生的分子筛。干燥热空气吹扫再生方式是利用热传递的原理，将热量传递给分子筛，使被吸附的物质汽化，同时将分子筛中蒸发出来的吸附物带出。
进一步，步骤(5)所述的精馏塔内填充材质为316L的鲍尔环填料；精馏脱水温度145-155℃，真空度-0.098Mpa，精馏脱水时间20-30秒。
进一步，采用型号为SCJS601绝缘油介损及体积电阻率全自动测定仪测量步骤(5)得到的变压器油的介质损耗因数；采用型号为SCJD903绝缘油耐压全自动测量仪测量步骤(5)得到的变压器油的击穿电压；采用型号为WS-3000微量水分测定仪测量步骤(5)得到的变压器油的微水含量；
步骤(5)得到的变压器油的质量标准为：外观呈淡黄色透明液体；含水分≤100ug/g；含杂质≤0.002％；酸值≤0.03mgKOH/g；介质损耗因数≤1.0％；击穿电压：≥60KV；倾点：≤-18℃；闪点：≥310℃。
本发明的有益效果：
1、餐厨废弃油脂在脱脂、脱色后采用蒸馏脱酸，无需深度化学碱炼，再利用分子筛脱除介损，同时进一步降低油脂酸值，即可使变压器油介损≤1.0％、酸值≤0.03mgKOH/g；大幅度提高变压器油得率，比化学碱炼得率高30-35％；完全杜绝含油、含皂废水排放；实现零污染、零排放；
2、本发明采用复合吸附剂：活性白土+沸石，沸石协同活性白土脱色，脱色效果好，脱色剂用量比单一使用活性白土减少20％；沸石不仅具有吸附脱色的作用，还具有吸附游离脂肪酸的作用；因此，采用本发明复合脱色剂脱色后，色素更容易被吸附，且脱色后的油脂酸值不但不升高，反而还略有降低；
3、采用三段式低温结晶脱脂，彻底去除餐厨废弃油脂中动物固体脂，结晶曲线合理，脱脂彻底，在0℃时，200小时保持澄清透明，为后续工段精炼提供有利条件；
4、分子筛可再生利用，没有废水及其它废弃物，没有环境污染；
5、精馏脱水温度低，只需要145-155℃，绝缘变压器油中水分可降低到70ug/g以下，脱水时间短，只需20-30秒，节省能源；生产过程简单，生产成本低；
6、经本发明工艺方法处理后，确保每一批餐厨油脂绝缘变压器油介质损耗因数、酸值、微量水分、击穿电压、倾点等所有指标满足变压器油的要求。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种利用餐厨废弃油脂生产变压器油的方法，包括以下步骤：
(1)结晶脱脂：加热餐厨废弃油脂过滤除杂后，从65℃降温到30℃，接着按照2.5℃/小时的降温速率把油脂冷却到20℃，养晶12小时；然后再按照1.5℃/小时的降温速率把油脂冷却到10℃，养晶12小时；然后再按照1℃/小时的降温速率把油脂冷却到5℃，养晶12小时；过滤分离固体脂，搅拌速度为6rpm；
(2)吸附脱色：步骤(1)分离固体脂后得到的液体油脂加入质量分数为2％的吸附剂，吸附剂组成为70％活性白土和30％沸石，加热到95℃,搅拌速度60rpm，搅拌反应20min，然后过滤分离吸附剂；
(3)蒸馏脱酸：步骤(2)分离吸附剂后得到的液体油脂加热到240℃，利用蒸馏脱酸塔脱除油脂中的游离脂肪酸，脱酸后的油脂酸值≤0.2mgKOH/g，脱酸塔塔板为316L材质的波纹孔板，比表面积为350m2/m3；
(4)分子筛脱介损：步骤(3)得到的脱酸油脂中加入质量分数为2％的分子筛，分子筛孔径为10-13A，然后加热到70℃，混合搅拌30min，搅拌速度60rpm，过滤分离分子筛；过滤后的分子筛经再生后继续使用，分子筛再生的方法为：将过滤后的分子筛放入解析塔中，首先用正己烷洗脱油脂，然后用0.1Mpa的水蒸气汽提30min，接着以干燥的热空气为载体，通过压缩机将热空气压缩至0.5MPa，然后加热至155℃，反向通过分子筛层，保温维持20min，接着以2℃/min升温至220℃，保温维持30min,解析塔出口温度为160℃，降温后取出分子筛即得到再生的分子筛。干燥热空气吹扫再生方式是利用热传递的原理，将热量传递给分子筛，使被吸附的物质汽化，同时将分子筛中蒸发出来的吸附物带出；
(5)精馏脱水：步骤(4)得到的脱介损油脂利用精馏塔脱除水分，精馏塔内填充材质为316L的鲍尔环填料；精馏脱水温度145℃，真空度-0.098Mpa，精馏脱水时间20秒；再用1um过滤介质过滤，得到植物绝缘变压器油，酸值≤0.03mgKOH/g；
采用型号为SCJS601绝缘油介损及体积电阻率全自动测定仪测量步骤(5)得到的植物绝缘变压器油的介质损耗因数；采用型号为SCJD903绝缘油耐压全自动测量仪测量步骤(5)得到的植物绝缘变压器油的击穿电压；采用型号为WS-3000微量水分测定仪测量步骤(5)得到的植物绝缘变压器油的微水含量；测量结果如下所示：
步骤(4)得到的高电气性能的植物绝缘变压器油的质量标准为：外观呈淡黄色透明液体；含水分≤100ug/g；含杂质≤0.002％；酸值≤0.03mgKOH/g；介质损耗因数≤1.0％；击穿电压：≥60KV；倾点：≤-18℃；闪点：≥310℃；
实施例2
一种利用餐厨废弃油脂生产变压器油的方法，包括以下步骤：
(1)结晶脱脂：加热餐厨废弃油脂过滤除杂后，从63℃降温到32℃，接着按照2.5℃/小时的降温速率把油脂冷却到18℃，养晶12小时；然后再按照1.5℃/小时的降温速率把油脂冷却到8℃，养晶12小时；然后再按照1℃/小时的降温速率把油脂冷却到3℃，养晶12小时；过滤分离固体脂，搅拌速度为8rpm；
(2)吸附脱色：步骤(1)分离固体脂后得到的液体油脂加入质量分数为5％的吸附剂，吸附剂组成为60％活性白土和40％沸石，加热到110℃,搅拌速度60rpm，搅拌反应20min，然后过滤分离吸附剂；
(3)蒸馏脱酸：步骤(2)分离吸附剂后得到的液体油脂加热到245℃，利用蒸馏脱酸塔脱除油脂中的游离脂肪酸，脱酸后的油脂酸值≤0.2mgKOH/g，脱酸塔塔板为316L材质的波纹孔板，比表面积为350m2/m3；
(4)分子筛脱介损：步骤(3)得到的脱酸油脂中加入质量分数为5％的分子筛，分子筛孔径为10-13A，然后加热到80℃，混合搅拌45min，搅拌速度90rpm，过滤分离分子筛；过滤后的分子筛经再生后继续使用，分子筛再生的方法为：将过滤后的分子筛放入解析塔中，首先用正己烷洗脱油脂，然后用0.1Mpa的水蒸气汽提30min，接着以干燥的热空气为载体，通过压缩机将热空气压缩至0.5MPa，然后加热至155℃，反向通过分子筛层，保温维持20min，接着以2℃/min升温至220℃，保温维持30min,解析塔出口温度为160℃，降温后取出分子筛即得到再生的分子筛。干燥热空气吹扫再生方式是利用热传递的原理，将热量传递给分子筛，使被吸附的物质汽化，同时将分子筛中蒸发出来的吸附物带出；
(5)精馏脱水：步骤(4)得到的脱介损油脂利用精馏塔脱除水分，精馏塔内填充材质为316L的鲍尔环填料；精馏脱水温度155℃，真空度-0.098Mpa，精馏脱水时间30秒；再用1um过滤介质过滤，得到植物绝缘变压器油，酸值≤0.03mgKOH/g；
采用型号为SCJS601绝缘油介损及体积电阻率全自动测定仪测量步骤(5)得到的植物绝缘变压器油的介质损耗因数；采用型号为SCJD903绝缘油耐压全自动测量仪测量步骤(5)得到的植物绝缘变压器油的击穿电压；采用型号为WS-3000微量水分测定仪测量步骤(5)得到的植物绝缘变压器油的微水含量；
步骤(4)得到的高电气性能的植物绝缘变压器油的质量标准为：外观呈淡黄色透明液体；含水分≤100ug/g；含杂质≤0.002％；酸值≤0.03mgKOH/g；介质损耗因数≤1.0％；击穿电压：≥60KV；倾点：≤-18℃；闪点：≥310℃；
实施例3
一种利用餐厨废弃油脂生产变压器油的方法，包括以下步骤：
(1)结晶脱脂：加热餐厨废弃油脂过滤除杂后，从66℃降温到31℃，接着按照2.5℃/小时的降温速率把油脂冷却到21℃，养晶12小时；然后再按照1.5℃/小时的降温速率把油脂冷却到12℃，养晶12小时；然后再按照1℃/小时的降温速率把油脂冷却到6℃，养晶12小时；过滤分离固体脂，搅拌速度为7rpm；
(2)吸附脱色：步骤(1)分离固体脂后得到的液体油脂加入质量分数为4％的吸附剂，吸附剂组成为65％活性白土和35％沸石，加热到100℃,搅拌速度60rpm，搅拌反应20min，然后过滤分离吸附剂；
(3)蒸馏脱酸：步骤(2)分离吸附剂后得到的液体油脂加热到242℃，利用蒸馏脱酸塔脱除油脂中的游离脂肪酸，脱酸后的油脂酸值≤0.2mgKOH/g，脱酸塔塔板为316L材质的波纹孔板，比表面积为350m2/m3；
(4)分子筛脱介损：步骤(3)得到的脱酸油脂中加入质量分数为2％的分子筛，分子筛孔径为10-13A，然后加热到75℃，混合搅拌30min，搅拌速度60rpm，过滤分离分子筛；过滤后的分子筛经再生后继续使用，分子筛再生的方法为：将过滤后的分子筛放入解析塔中，首先用正己烷洗脱油脂，然后用0.1Mpa的水蒸气汽提30min，接着以干燥的热空气为载体，通过压缩机将热空气压缩至0.5MPa，然后加热至155℃，反向通过分子筛层，保温维持20min，接着以2℃/min升温至220℃，保温维持30min,解析塔出口温度为160℃，降温后取出分子筛即得到再生的分子筛。干燥热空气吹扫再生方式是利用热传递的原理，将热量传递给分子筛，使被吸附的物质汽化，同时将分子筛中蒸发出来的吸附物带出；
(5)精馏脱水：步骤(4)得到的脱介损油脂利用精馏塔脱除水分，精馏塔内填充材质为316L的鲍尔环填料；精馏脱水温度150℃，真空度-0.098Mpa，精馏脱水时间25秒；再用1um过滤介质过滤，得到植物绝缘变压器油，酸值≤0.03mgKOH/g；
采用型号为SCJS601绝缘油介损及体积电阻率全自动测定仪测量步骤(5)得到的植物绝缘变压器油的介质损耗因数；采用型号为SCJD903绝缘油耐压全自动测量仪测量步骤(5)得到的植物绝缘变压器油的击穿电压；采用型号为WS-3000微量水分测定仪测量步骤(5)得到的植物绝缘变压器油的微水含量；
步骤(5)得到的高电气性能的植物绝缘变压器油的质量标准为：外观呈淡黄色透明液体；含水分≤100ug/g；含杂质≤0.002％；酸值≤0.03mgKOH/g；介质损耗因数≤1.0％；击穿电压：≥60KV；倾点：≤-18℃；闪点：≥310℃；
从实施例1-3实验数据中可以看出：本发明工艺无需化学碱炼即可大幅度降低原料油脂的酸值、水分，餐厨废弃油脂生产的变压器油各项性能指标完全达到或优于矿物变压器油、植物绝缘变压器油。因此，本发明工艺大幅度提高了餐厨废弃油脂绝缘变压器油的电气性能、提高了变压器运行安全性，大幅度降低生产成本、减少污染，彻底杜绝碱炼废水的排放，绿色环保。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用餐厨废弃油脂生产变压器油的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)结晶脱脂：餐厨废弃油脂经加热过滤除杂后，油脂温度从63-67℃降温到28-32℃，采用三段式低温结晶，第一阶段：按照2.5℃/小时的降温速率把油脂冷却到18-22℃，养晶12小时；第二阶段：按照1.5℃/小时的降温速率把油脂冷却到8-12℃，养晶12小时；第三阶段：按照1℃/小时的降温速率把油脂冷却到3-7℃，养晶12小时；最后边搅拌边过滤分离固体脂，得到了液体油脂；
(2)吸附脱色：向步骤(1)得到的液体油脂中加入吸附剂，加热到95-110℃,搅拌速度60rpm，搅拌反应20min，然后过滤分离吸附剂；
(3)蒸馏脱酸：将步骤(2)分离吸附剂后得到的液体油脂加热到240-245℃，利用蒸馏脱酸塔脱除油脂中的游离脂肪酸，脱酸后的油脂酸值≤0.2mgKOH/g；
(4)分子筛脱介损：步骤(3)得到的脱酸油脂中加入分子筛，分子筛孔径为10-13A，然后加热到70℃-80℃，混合搅拌30-45min，搅拌速度60-90rpm，过滤分离分子筛；
(5)精馏脱水：步骤(4)得到的脱介损油脂利用精馏塔脱除水分，再用1um过滤介质过滤，得到植物绝缘变压器油，酸值≤0.03mgKOH/g。
2.根据权利要求1所述的一种利用餐厨废弃油脂生产变压器油的方法，其特征在于：步骤(1)所述的搅拌速度为6-8rpm。
3.根据权利要求1所述的一种利用餐厨废弃油脂生产变压器油的方法，其特征在于：步骤(2)所述的吸附剂的加入量为液体油脂质量的2-5％，所述的吸附剂组成为60-70％活性白土和30-40％沸石。
4.根据权利要求1所述的一种利用餐厨废弃油脂生产变压器油的方法，其特征在于：步骤(3)所述的脱酸塔塔板为316L材质的波纹孔板，比表面积为350m2/m3。
5.根据权利要求1所述的一种利用餐厨废弃油脂生产变压器油的方法，其特征在于：步骤(4)所述的分子筛的加入量为脱酸油脂质量的2-5％。
6.根据权利要求1所述的一种利用餐厨废弃油脂生产变压器油的方法，其特征在于：步骤(5)所述的精馏塔内填充材质为316L的鲍尔环填料；精馏脱水温度145-155℃，真空度-0.098Mpa，精馏脱水时间20-30秒。
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