CN114106903B

CN114106903B - 绝缘油及其制备方法

Info

Publication number: CN114106903B
Application number: CN202111279829.6A
Authority: CN
Inventors: 黄慧红; 莫文雄; 宋浩永; 王勇; 黄青丹; 陈于晴; 王炜; 赵崇智; 刘静; 李助亚
Original assignee: Guangzhou Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date: 2021-10-29
Filing date: 2021-10-29
Publication date: 2023-04-07
Anticipated expiration: 2041-10-29
Also published as: CN114106903A

Abstract

本发明涉及一种绝缘油及其制备方法，包括如下步骤：将地沟油和硫酸在有机醇溶剂中进行第一改性处理后，除去水和有机醇溶剂，制得第一改性地沟油，所述第一改性处理的条件为于75～95℃温度下反应4～6h；将所述第一改性地沟油和盐酸进行第二改性处理后，除水，制得第二改性地沟油，所述第二改性处理的条件为于80～90℃下反应4～6h；将所述第二改性地沟油与水于60～80℃混合进行第一水洗，静置分层，得到第一水洗油样；及将所述第一水洗油样依次进行脱胶处理、脱色处理和碱炼处理，再与抗氧化剂混合。该制备方法以地沟油为原料，降低了制得的绝缘油中大型官能团的脂肪链的长度和含量，其制得的绝缘油具有较低的粘度和倾点。

Description

绝缘油及其制备方法

技术领域

本发明涉及电工技术领域，特别是涉及一种绝缘油及其制备方法。

背景技术

绝缘油是人工合成的液体绝缘材料，简称合成油。由于矿物绝缘油是多种碳氢化合物的混合物，难以除净降低绝缘性能的组分，且制取工艺复杂，易燃烧，耐热性低，介电常数不高，因而人们研究、开发了多种性能优良的合成油。绝缘油的倾点决定了变压器的最低冷态投运温度；目前，绝缘油的倾点偏高，其对应最低冷态投运温度也偏高，将限制其在寒冷地区的使用。如何降低绝缘油的倾点成为人们关注的重点。

地沟油来源于煎炒后的食用油，是从餐饮业的地沟隔油池中捞取，经过简单的加热、脱水、去渣、沉淀等工艺提取的油脂，其主要成分仍然是甘油三酯。目前没有合理的利用地沟油的技术，使得地沟油已成为一种环境污染物，并且已严重威胁到人们的身体健康。因此，尽快实现地沟油的有效处理和利用，达到减少环境污染，最大限度地发挥地沟油或泔水油的使用价值的目的，是目前地沟油处理研究中亟待解决的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种以地沟油作为原料、且能够降低粘度和倾点的绝缘油及其制备方法。

本发明是通过如下的技术方案实现的。

本发明提供了一种绝缘油的制备方法，包括如下步骤：

将地沟油和硫酸在有机醇溶剂中进行第一改性处理后，除去水和有机醇溶剂，制得第一改性地沟油，所述第一改性处理的条件为于75～95℃温度下反应4～6h；

将所述第一改性地沟油和盐酸进行第二改性处理后，除水，制得第二改性地沟油，所述第二改性处理的条件为于80～90℃下反应4～6h；

将所述第二改性地沟油与水于60～80℃混合进行第一水洗，静置分层，得到第一水洗油样；及

将所述第一水洗油样依次进行脱胶处理、脱色处理和碱炼处理，再与抗氧化剂混合。

在其中一些实施例中，所述第一改性处理中，所述硫酸的质量浓度为60％～70％，所述硫酸与所述地沟油的体积比为0.5％～2％。

在其中一些实施例中，所述有机醇溶剂选自甲醇和乙醇中的至少一种。

在其中一些实施例中，所述第二改性处理中，所述盐酸的质量浓度为25％～35％，所述盐酸体积是所述地沟油体积的0.5％～2％。

在其中一些实施例中，所述脱胶处理包括如下步骤：

将所述第一水洗油样和磷酸于60～70℃混合10～40min，并于70～80℃下静置1～4h，分层，取油相，得到脱胶油样。

在其中一些实施例中，所述磷酸的质量浓度为70％～80％，所述磷酸体积是所述第一水洗油样的体积的1％～4％。

在其中一些实施例中，所述脱色处理包括如下步骤：

将所述脱胶油样与活性炭和活性白土混合，于真空搅拌下进行吸附脱色，过滤，得到脱色油样。

在其中一些实施例中，所述碱炼处理包括如下步骤：

将所述脱色油样与碱液混合于40～55℃反应2～4h，再升温至70～90℃静置分层，得到碱炼油样。

在其中一些实施例中，还包括如下步骤：

将所述碱炼油样与水于60～80℃混合进行第二水洗，静置分层，得到第二水洗油样。

在其中一些实施例中，还包括如下步骤：

将所述第二水洗油样采用真空趁热过滤的方式进行脱水处理，得到脱水油样；所述脱水处理的真空度为20～50mmHg，温度为60～80℃。

在其中一些实施例中，混合所述抗氧化剂的步骤包括：

将所述脱水油样于60～80℃下和抗氧化剂混合，过滤除杂，得到绝缘油；所述抗氧化剂为脂溶性抗氧化剂，所述抗氧化剂在所述脱水油样中的质量含量为0.04％～0.05％。

在其中一些实施例中，所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、没食子酸丙酯及叔丁基对苯二酚中的至少一种。

一种绝缘油，采用上述任一项所述的绝缘油的制备方法制得。

本发明上述绝缘油的制备方法，其先将地沟油依次于特定条件下进行第一改性处理和第二改性处理，使得地沟油的脂肪链被截断，进而降低了地沟油中的大型官能团的脂肪链的长度和含量；再将改性后的第二改性地沟油进行水洗除杂，然后对第一水洗油样依次进行脱胶、脱色和碱炼处理后，再与抗氧化剂混合，得到地沟油基的绝缘油。如此降低了制得的绝缘油中的大型官能团的脂肪链的长度和含量，从而降低地沟油的粘度和倾点，使得其具有较低的最低冷态投运温度，扩展了其在寒冷地区的使用，具有巨大的经济效益。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。应当理解，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

术语

倾点是指油品在规定的试验条件下，被冷却的试样能够流动的最低温度，以℃表示。

凝点指油品在规定的试验条件下，被冷却的试样油面不再移动时的最高温度，以℃表示。

地沟油大多是使用过的动物油和植物油，故而其主要是由动物油和植物油构成的天然酯油，其主要成分是脂肪酸甘油三酯。相比于矿物油，地沟油本身具有比较高的闪点和燃点特性，这确保其在操作、处理、贮存和运输时较好的安全性，确保了作为变压器用绝缘油的操作安全性。此外，与矿物油相比，地沟油具有高的粘度和倾点，因此限制了其在寒冷地区的使用。

为了解决上述问题，本发明一实施方式提供了一种绝缘油的制备方法，包括如下步骤S10～S40。

步骤S10：将地沟油和硫酸在有机醇溶剂中进行第一改性处理后，除去水和有机醇溶剂，制得第一改性地沟油，第一改性处理的条件为于75～95℃温度下反应4～6h。

如此通过步骤S10将地沟油在硫酸中于上述特定条件下进行改性处理，可使地沟油的脂肪链被截断，进而降低了地沟油中的大型官能团的脂肪链的长度和含量，得到含较多短链的改性地沟油。

在其中一些实施例中，第一改性处理中，硫酸的质量浓度为60％～70％，所用硫酸体积是地沟油的0.5％～2％。

进一步地，第一改性处理中，硫酸的质量浓度为65％，硫酸体积是地沟油的体积的1％。

在其中一些实施例中，有机醇溶剂选自甲醇和乙醇中的至少一种。

在其中一些实施例中，在步骤S10进行第一改性处理之前，还包括将地沟油进行除杂处理的步骤。进一步地，可采用物理过滤等方法对地沟油原料进行过滤除杂，得到干净的地沟油。

步骤S20：将第一改性地沟油和盐酸进行第二改性处理后，除水，制得第二改性地沟油，第二改性处理的条件为于80～90℃下反应4～6h。

如此在步骤S10之后，再通过步骤S20的在盐酸中于上述特定条件进行改性处理，可进一步使地沟油的脂肪链被截断，进而降低了地沟油中的大型官能团的脂肪链的长度和含量。

在其中一些实施例中，第二改性处理中，盐酸的质量浓度为25％～35％，所用盐酸是地沟油的体积的0.5％～2％。进一步地，第二改性处理中，盐酸的质量浓度为30％，盐酸与地沟油的体积比为1％。

步骤S30：将第二改性地沟油与水于60～80℃混合进行第一水洗，静置分层，得到第一水洗油样。

如此通过步骤S30去除第二改性处理中的水溶性杂质。

在其中一些实施例中，步骤S30中第一洗水中所用的水与第二改性地沟油的体积比为20％；第一水洗的混合时间为2h。进一步地，静置的时间为4～6h。

步骤S40：将第一水洗油样依次进行脱胶处理、脱色处理和碱炼处理，再与抗氧化剂混合。

将经过第一改性处理、第二改性处理及第一水洗后的第一水洗油样，经步骤S40的脱胶、脱色和碱炼处理后，再与抗氧化剂混合调制，得到地沟油基的绝缘油。

在其中一些实施例中，脱胶处理包括如下步骤：将第一水洗油样和磷酸于60～70℃混合10～40min，并于70～80℃下静置1～4h，分层，取油相，得到脱胶油样。一具体示例中，脱胶处理中，先混合30min，再静置2h。

在其中一些实施例中，磷酸的质量浓度为70％～80％，所用磷酸是第一水洗油样的体积的1％～4％。进一步地，磷酸的质量浓度为75％，磷酸与第一水洗油样的体积比为2％。

在其中一些实施例中，脱色处理包括如下步骤：将脱胶油样与活性炭和活性白土混合，于真空搅拌下进行吸附脱色，过滤，得到脱色油样。

进一步地，吸附脱色的时间为2h。进一步地，活性炭的用量为脱胶油样的体积的2％；活性白土的用量为脱胶油样的体积的3％。

在其中一些实施例中，碱炼处理包括如下步骤：将脱色油样与碱液混合于40～55℃反应2～4h，再升温至70～90℃静置分层，得到碱炼油样。

碱液为氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种的水溶液；进一步地，碱液的用量为中和脱色油样中的酸性物质的8～12倍理论碱量。

在其中一些实施例中，还包括如下步骤S50：将碱炼油样与水于60～80℃混合进行第二水洗，静置分层，得到第二水洗油样。

进一步地，步骤S40中第二洗水中所用的水与第二改性地沟油的体积比为20％；第二水洗的混合时间为2h。进一步地，静置的时间为4～6h。

进一步地，第二水洗的步骤根据需要，可重复进行多次。在一具体示例中，第二水洗的步骤重复进行二次。

在其中一些实施例中，还包括如下步骤S60：将第二水洗油样采用真空趁热过滤的方式进行脱水处理，得到脱水油样；脱水处理的真空度为20～50mmHg，温度为60～80℃。

在其中一些实施例中，混合抗氧化剂的步骤包括如下步骤：将脱水油样于60～80℃下和抗氧化剂混合，过滤除杂，得到绝缘油。

进一步地，抗氧化剂为脂溶性抗氧化剂，抗氧化剂在脱水油样中的质量含量为0.04％～0.05％。更进一步地，抗氧化剂在脱水油样中的质量含量为0.03％。

进一步地，抗氧化剂为丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)、没食子酸丙酯(PG)及叔丁基对苯二酚(TBHQ)中的至少一种。

本发明上述绝缘油的制备方法，其先将地沟油依次于特定条件下进行第一改性处理和第二改性处理，使得地沟油的脂肪链被截断，进而降低了地沟油中的大型官能团的脂肪链的长度和含量；再将改性后的第二改性地沟油进行水洗除杂，然后对第一水洗油样依次进行脱胶、脱色和碱炼处理后，再与抗氧化剂混合，得到地沟油基的绝缘油。如此降低了制得的绝缘油中的大型官能团的脂肪链的长度和含量，从而降低地沟油的粘度和倾点，使得其具有较低的最低冷态投运温度，扩展了其在寒冷地区的使用。

上述绝缘油的制备方法制得的绝缘油中，大型官能团的脂肪链的长度和含量大大降低，而含有较多的短链，如此不仅降低了其粘度和倾点等物理特性，还有效地改变了制得的绝缘油的电气绝缘性能等电气性能。

本发明上述绝缘油的制备方法的工艺流程简单，成本低廉，工艺稳定性好、技术优势明显，完全满足工业化生产的技术需求，且实现了地沟油的有效处理和利用，达到了减少环境污染的问题，并可最大限度地发挥地沟油的使用价值，具有巨大的经济效益。

本发明一实施方式还提供了一种绝缘油，其可采用任一项的绝缘油的制备方法制得。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加简洁明了，本发明用以下具体实施例进行说明，但本发明绝非仅限于这些实施例。以下所描述的实施例仅为本发明较好的实施例，可用于描述本发明，不能理解为对本发明的范围的限制。应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

为了更好地说明本发明，下面结合实施例对本发明内容作进一步说明。以下为具体实施例。

实施例1

一种地沟油为原料制作绝缘油的方法，具体步骤如下：

1)对地沟油进行除杂处理，采用物理过滤方法将地沟油进行过滤得到干净的地沟油。

2)所述步骤1)得到的地沟油进行改性处理，具体工艺过程为：

①、在地沟油中加入乙醇，并按照地沟油的体积1％的比例加入65wt％硫酸，于75～95℃温度下反应4～6h，反应结束后减压蒸馏，除祛除水和乙醇。

②、向步骤①得到的产物中按照油体积1％的比例加入30wt％盐酸，于85℃下反应5h，反应结束后减压蒸馏除祛除水，得到改性地沟油。

3)所述步骤2)得到的改性地沟油转入敞口反应容器，升温至70℃，在搅拌条件下，加入与油同温的20％油体积的纯水，搅拌反应2h，静置5h分层，除下层水溶液，得水洗油样。

4)所述步骤3)得到的水洗油样，进行脱胶处理，其方法为：加入水洗油样体积2％的75wt％的磷酸溶液，在65℃的温度下搅拌30分钟，75℃条件下静置2小时，祛除水相，保留油相，得到的油相进行减压蒸馏除祛除水，得到脱胶油样。

5)所述步骤4)得到的脱胶油样，进行脱色处理，加入油体积2％的活性炭和3％的活性白土，在真空搅拌下脱色吸附2小时，然后用物理过滤方法，过滤掉活性炭和白土，得到脱色油样。

6)所述步骤5)所得脱色油样注入敞口反应容器，并升温至40～55℃，在搅拌条件下，滴加入与油同温的碱液(氢氧化钠)，添加量为中和油中的酸性物质的10倍理论碱量，搅拌反应3h，升温至85℃，静置9h分层，除下层水溶液，得碱炼油样。

7)所述步骤6)所得脱色油样转入敞口反应容器，升温至70℃，在搅拌条件下，加入与油同温的20％油体积的纯水，搅拌反应2h，静置8h分层,除下层水溶液，得一次水洗油样。

8)重复步骤7)得到二次水洗油样。

9)对二次水洗油样进行真空脱水处理，真空度为30～40mmHg，温度为70℃，使用真空过滤机趁热进行过滤，得到脱水油样，即为用作绝缘油的改性地沟油基础油。

10)将上述地沟油基础油注入脱色反应器，并升温至70℃，加入油重量0.03％的抗氧化剂(丁基羟基茴香醚)，使反应容器真空度维持在30～40mmHg，搅拌2h。使用过滤机进行过滤，以除去油中杂质，得到改性地沟油基的绝缘油。

实施例2

实施例2与实施例1的制备工艺基本相同，区别仅在于：该实施例中的步骤2)的步骤①中的硫酸的用量为按照地沟油体积0.5％的比例加入70wt％硫酸；

步骤②中的盐酸的用量为按照油体积0.5％的比例加入35wt％盐酸；

步骤4)加入水洗油样体积4％的70wt％的磷酸溶液；

步骤6)加入中和油中的酸性物质的8倍理论碱量的碱液；

步骤10)加入油重量0.03％的抗氧化剂(二丁基羟基甲苯)。

实施例3

实施例3与实施例1的制备工艺基本相同，区别仅在于：该实施例中的步骤2)的步骤①中的硫酸的用量为按照地沟油体积2％的比例加入60wt％硫酸；

步骤②中的盐酸的用量为按照油体积2％的比例加入25wt％盐酸；

步骤4)加入水洗油样体积1％的80wt％的磷酸溶液；

步骤6)加入中和油中的酸性物质的12倍理论碱量的碱液。

实施例4

实施例4与实施例1的制备工艺基本相同，区别仅在于：该实施例中的步骤2)的步骤①中的硫酸的用量为按照地沟油体积1.5％的比例加入65wt％硫酸；

步骤②中的盐酸的用量为按照油体积1.5％的比例加入32wt％盐酸。

对比例1

对比例1与实施例1的制备工艺基本相同，区别仅在于：对比例1省略了实施例1中的步骤2)的步骤①改性步骤；即直接进行步骤②改性步骤。后续步骤相同。

对比例2

对比例2与实施例1的制备工艺基本相同，区别仅在于：对比例2省略了实施例1中的步骤2)的步骤②改性步骤；即直接进行步骤①改性步骤。后续步骤相同。

各实施例和对比例的制备工艺的部分关键参数如下表所示。

表1

将各实施例和对比例制得的绝缘油进行粘度、倾点及电气绝缘性能测试，得到的测试结果如下表所示。

测试条件和测试方法分别如下：

运动粘度(mm²/s)：GB/T 265；

倾点(℃)：GB/T 3535；

击穿电压(kV/2.5mm)：GB/T 507；

介质损耗因数(％25℃)：GB/T 5654；

体积电阻率(Ω·cm@)25℃)：DL/T 421。

表2

从上表2可知，采用本发明实施例的制备工艺制得的绝缘油，其粘度和倾点均显著低于对比例，且制得的绝缘油的击穿电压、体积电阻率均高于对比例，介质损耗因数均低于对比例，即：实施例制得的绝缘油的电气绝缘性能优于对比例。

对比例1～2仅进行一次改性处理，其制得的绝缘油的粘度和倾点均较高。

实施例1与实施例4相比，通过电气绝缘性能数据可以看出，实施例4制得的绝缘油的击穿电压、体积电阻率均高于实施例1，介质损耗因数低于实施例1。实施例中，以实施例4为最优。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书可以用于解释权利要求的内容。

Claims

1.一种绝缘油的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将地沟油和硫酸在有机醇溶剂中进行第一改性处理后，除去水和有机醇溶剂，制得第一改性地沟油，所述第一改性处理的条件为于75~95℃温度下反应4~6h，所述硫酸的质量浓度为60%~70%，所述硫酸的体积是所述地沟油的体积的0.5%~2%；所述有机醇溶剂选自甲醇和乙醇中的至少一种；

将所述第一改性地沟油和盐酸进行第二改性处理后，除水，制得第二改性地沟油，所述第二改性处理的条件为于80~90℃下反应4~6h，所述盐酸的质量浓度为25%~35%，所述盐酸的体积是所述地沟油的体积的0.5%~2%；

将所述第二改性地沟油与水于60~80℃混合进行第一水洗，静置分层，得到第一水洗油样；及

2.如权利要求1所述的绝缘油的制备方法，其特征在于，所述第一改性处理中，所述硫酸的质量浓度为65%，所述硫酸的体积是所述地沟油的体积的1%。

3.如权利要求1所述的绝缘油的制备方法，其特征在于，所述第二改性处理中，所述盐酸的质量浓度为30%，所述盐酸的体积是所述地沟油的体积的1%。

4.如权利要求1至3任一项所述的绝缘油的制备方法，其特征在于，所述脱胶处理包括如下步骤：

将所述第一水洗油样和磷酸于60~70℃混合10~40min，并于70~80℃下静置1~4h，分层，取油相，得到脱胶油样。

5.如权利要求4所述的绝缘油的制备方法，其特征在于，所述磷酸的质量浓度为70%~80%，所述磷酸的体积为第一水洗油样的体积的1%~4%。

6.如权利要求4所述的绝缘油的制备方法，其特征在于，所述脱色处理包括如下步骤：

7.如权利要求6所述的绝缘油的制备方法，其特征在于，所述碱炼处理包括如下步骤：

将所述脱色油样与碱液混合于40～55℃反应2~4h，再升温至70~90℃静置分层，得到碱炼油样。

8.如权利要求7所述的绝缘油的制备方法，其特征在于，还包括如下步骤：

将所述碱炼油样与水于60~80℃混合进行第二水洗，静置分层，得到第二水洗油样。

9.如权利要求8所述的绝缘油的制备方法，其特征在于，还包括如下步骤：

10.如权利要求9所述的绝缘油的制备方法，其特征在于，混合所述抗氧化剂的步骤包括：

将所述脱水油样于60～80℃下和抗氧化剂混合，过滤除杂，得到绝缘油；所述抗氧化剂为脂溶性抗氧化剂，所述抗氧化剂在所述脱水油样中的质量含量为0.04%~0.05%。

11.如权利要求1至3、5~10任一项所述的绝缘油的制备方法，其特征在于，所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、没食子酸丙酯及叔丁基对苯二酚中的至少一种。

12.一种绝缘油，其特征在于，采用权利要求1~11任一项所述的绝缘油的制备方法制得。