一种降低合成酯绝缘油酸值和介损的方法与流程

1.本发明属于高电压与绝缘材料领域，特别涉及一种降低合成酯绝缘油酸值和介损的方法。


背景技术：

2.合成酯绝缘油是指经人工合成的一种酯基绝缘油，其分子结构中不含β-h和c＝c键等不稳定基团，能够兼顾酯基绝缘油高燃点、绿色环保的特点，改善天然酯绝缘油氧化安定性较差的问题。同时，合成酯绝缘油的分子结构具有高度可调控性，在降低倾点等理化性能方面也具有突出优势。绝缘油的酸值是表明油品中含有酸性物质，即有机酸和无机酸的总值，一般酸中和1g绝缘油中酸性物质所需的氢氧化钾mg数来表示。对于未使用过的新变压器油几乎不含酸性物质，其酸值相当小，但油品在长期储存下，尤其是充油电器设备投入运行后，难免会与空气中的氧接触，油品易被老化。氧化初期时主要生成低分子有机酸，进一步氧化产生高分子有机酸以及各种产物，在绝缘油中存在上述各类酸性物质后，则会提高油品的导电性、降低油品的绝缘性能，还可能对金属腐蚀。在运行温度较高(80℃以上)的情况下，这种含有机酸的油品会促使固体纤维纸绝缘材料发生老化现象，从而缩短设备的使用寿命。因此，亟需研制出一种合成酯绝缘油，其兼具酯基绝缘油高燃点、可快速降解的性能，以及矿物绝缘油低倾点、高氧化安定等性能，满足电力能源绿色发展、电力设备大容量发展以及可靠性运行。
3.目前普遍采用的是化学降酸法，化学降酸法是指在乙醇生产中加入强碱弱酸盐以中和过量的有机酸以降低油品的酸度。化学降酸方法的反应快，降酸时间短，效果明显。但在使用化学方法降酸时要注意控制使用化学试剂的用量。化学脱酸就是常见的碱炼脱酸，利用酸碱中和原理向毛油中添加适量的碱液与游离脂肪酸发生反应形成皂脚，经沉淀后离心分离即可达到良好脱酸效果。此外还会引入和产生大量杂质，后处理步骤麻烦，增加实验难度、提高处理成本。例如文献小桐子油气相酯化降酸工艺及其动力学研究，以小桐子油为原料进行气相酯化降酸工艺条件及其动力学规律的研究，主要考察甲醇蒸气通入量、催化剂用量和反应温度等参数对酯化率的影响，但加入的物质形成杂质，这种方法没有考虑杂质后续处理难度系数很大，进而成本也会随之提高。


技术实现要素：

4.针对现有化学降酸法将杂质引入油品带来后处理难、成本高的问题，本发明提供一种降低合成酯绝缘油酸值和介损的方法，通过引入分子筛吸附的方式，达到降酸目的，分子筛后处理简单，能够避免现有方法引入杂质带来后处理难、成本高的问题。
5.本发明采用技术方案如下：一种降低合成酯绝缘油酸值和介损的方法，包括如下步骤：
6.s1，制备吸附剂：选取孔径为2-50nm的分子筛置于酸、碱体系中，通过干燥和多次高温焙烧，制备成多种孔径不同的吸附剂；
7.s2，混合：步骤s1制备的多种吸附剂加入合成酯绝缘油中搅拌均匀；
8.s3，酸值测试：通过酸碱滴定法分别测量吸附前后合成酯绝缘油的酸值大小，获得吸附剂的酸碱度、孔径大小对合成酯绝缘油的酸值的影响关系；
9.s4，介损测试：分别测量吸附处理前后合成酯绝缘油的介质损耗因数和电导率的大小，获得吸附剂的酸碱度、孔径大小对合成酯绝缘油的介电损耗、导电率的影响关系；
10.s5，制备复配吸附剂：分别选取s3中酸值测试和s4介损测试结果最好的吸附剂，再将选取的吸附剂、sio2类吸附剂和碱性吸附剂混合，形成多种复配吸附剂；
11.s6，筛选最佳复配剂：将s5制备的多种复配吸附剂分别加入合成酯绝缘油中，再分别进行酸值测试和介损测试，获得酸值测试和介损测试结果均最好的最佳复配吸附剂；
12.s7，将最佳复配吸附剂与合成酯绝缘油按质量比为1：(500-1000)混合均匀后，抽滤去除吸附剂，以便最大程度地同时降低合成酯绝缘油的酸值和介损。
13.分子筛又称泡沸石或沸石，是由硅氧[sio4]
4-四面体与铝氧[alo4]
5-四面体通过共享氧原子形成的一种具有框架结构的多孔硅铝酸盐晶体。分子筛结构中有很多直径均匀且排列整齐、内表面积很大的孔道。此外还含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水。由于水分子在加热后连续地失去，而晶体骨架结构不变，形成了许多大小相同的空腔，空腔又有许多直径相同的微孔相连，其孔道直径为分子的数量级大小，只允许比孔径小的分子进入，被吸附在空腔内部，而比孔径大的分子则被堵在外面，因此能将混合物中的分子按直径大小加以筛分，因而称作分子筛。分子筛分布均匀的微孔结构和大的比表面积，达300～1000m2/g，使其具有较大的表面活性；同时分子筛还具有丰富多样的拓扑学结构，被广泛应用于吸附、非均相催化和各类客体分子的载体等方面。分子筛还具有一定的极性，对饱和分子和极性分子具有优先吸附的能力，因此直径大小不同，饱和程度不同，极性不同及沸点不同的分子可以通过分子筛来进行分离。另外，分子筛还具有较强的晶内吸附能力和离子交换能力，优良的热/水热稳定性和抗结焦性能等其它吸附剂所没有的优点。
[0014]
将分子筛改性形成吸附剂，选取适量吸附剂对合成酯绝缘油进行酸值测试和介损测试，选取分别酸值测试和介损测试效果好的吸附剂，由于降酸效果好的吸附剂不一定介损测试效果也佳，为此，采用复配方式获得复配吸附剂，最后选取酸值测试和介损测试均效果好的最佳复配吸附剂，随后进行批量处理，处理后仅进行抽滤即可去除合成酯绝缘油中的最佳复配吸附剂。本技术的这一方式通过吸附方式进行降酸，且在降酸的同时降低合成酯绝缘油的介电损耗因数和导电率，且仅需进行抽滤即可去除吸附剂，后处理操作简单易行，有效降低后处理成本。
[0015]
进一步地，s1具体过程为：
[0016]
s1.1，将孔径为2-50nm的分子筛与粒度为50-80μm的硅酸铝按重量比100:(2-8)的比例混合，置于动态窑炉中加热活化，形成活化混合粉，随后将活化混合粉冷却至40℃以下；此步骤的作用在酸性体系中做吸附剂改性；
[0017]
s1.2，将冷却后的活化混合粉与粒度为100-200nm的斜发沸石粉、粒度为50-80nm的菱沸石粉混合均匀，于450-480℃下焙烧5-8小时制得初级原料粉；此步骤的作用是置于碱性体系中进行吸附剂改性；
[0018]
s1.3，将蒙脱石与壳聚糖以重量比10:(1-3)混合均匀后，在氮气保护氛围下于500-520℃下焙烧1-5小时，然后研磨成粒度为200-270微米的次级原料粉；此步骤的作用是
置于碱性体系中进行吸附剂改性；
[0019]
s1.4，将次级原料粉与初级原料粉以重量比为1:(20-25)的混合比例混合均匀后，在氮气保护氛围下于400-450℃下焙烧2-3小时，制得所述吸附剂。此步骤的作用是置于中性体系中进行吸附剂改性；
[0020]
进一步地，s1.1中，所述动态窑炉包括旋转盘撒料机构、链式快速卸料机构和窑腔结构，所述旋转盘撒料机构带有反射板，利用动态溜坡分级获得按料球直径分级分布的料层；所述链式快速卸料机构采用拉削式层状卸料，所述窑腔结构为具有动态特性的螺旋柱面。
[0021]
进一步地，s2中，吸附剂和合成酯绝缘油按按质量比为1:(500-1000)进行混合。
[0022]
进一步地，s5中，吸附剂、sio2类吸附剂和碱性吸附剂按(25-50％)：(25-50％)：(25-50％)质量比进行混合。
[0023]
进一步地，s5中，sio2类吸附剂为粗孔硅胶；碱性吸附剂为碱性氧化铝。
[0024]
进一步地，s6中，复配吸附剂与合成酯绝缘油按质量比为1:(500-1000)混合。
[0025]
进一步地，抽滤方式为ptfe微孔滤膜抽滤。ptfe微孔滤膜抽滤的优点是：(1)ptfe微孔滤料体积小，可以节省空间，降低成本；(2)ptfe微孔滤料透气性能好，可以有效提高过滤速度，提高过滤效率；(3)耐腐蚀性强ptfe微孔滤料本身具有高强度耐腐蚀性，可以有效抵抗多种腐蚀性介质，提高过滤器使用寿命；(4)ptfe微孔滤料具有极高的过滤精度，可以有效去除悬浮物从而改善过滤器的过滤效果。
[0026]
本发明具有的有益效果：本技术为一种降低合成酯绝缘油酸值和介损的方法，将分子筛改性形成吸附剂，选取适量吸附剂对合成酯绝缘油进行酸值测试和介损测试，选取分别酸值测试和介损测试效果好的吸附剂，再与混合获得复配吸附剂，最后选取酸值测试和介损测试均效果好的最佳复配吸附剂，随后进行批量处理，处理后仅进行抽滤即可去除合成酯绝缘油中的最佳复配吸附剂。本技术的这一方式通过吸附方式进行降酸，且在降酸的同时降低合成酯绝缘油的介电损耗因数和导电率，且仅需进行抽滤即可去除吸附剂，后处理操作简单易行，有效降低后处理成本。
附图说明
[0027]
图1为油品介质损耗因数对比图；
[0028]
图2为油品直流电阻率对比图；
[0029]
图3为油品相对介电常数对比图。
具体实施方式
[0030]
下面结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0031]
本实施例的降低合成酯绝缘油酸值和介损的方法，包括如下步骤：
[0032]
s1，制备吸附剂：选取孔径为2-50nm的分子筛置于酸、碱体系中，通过干燥和多次高温焙烧，成多种孔径不同的吸附剂；具体过程为：
[0033]
s1.1，将孔径为2-50nm的分子筛与粒度为50-80μm的硅酸铝按重量比100:(2-8)的
比例混合，置于动态窑炉中加热活化，形成活化混合粉，随后将活化混合粉冷却至40℃以下；此时活化混合粉粒度是79nm；
[0034]
s1.2，将冷却后的活化混合粉与粒度为100-200nm的斜发沸石粉、粒度为50-80nm的菱沸石粉混合均匀，于450-480℃下焙烧5-8小时制得初级原料粉；
[0035]
s1.3，将蒙脱石与壳聚糖以重量比10:(1-3)混合均匀后，在氮气保护氛围下于500-520℃下焙烧1-5小时，然后研磨成粒度为200-270微米的次级原料粉；
[0036]
s1.4，将次级原料粉与初级原料粉以重量比为1:(20-25)的混合比例混合均匀后，在氮气保护氛围下于400-450℃下焙烧2-3小时，制得所述吸附剂。
[0037]
s2，混合：步骤s1制备的吸附剂加入合成酯绝缘油中搅拌均匀；吸附剂和合成酯绝缘油按质量比为1：1000进行混合；
[0038]
s3，酸值测试：通过酸碱滴定法分别测量吸附前后合成酯绝缘油的酸值大小，获得吸附剂的酸碱度、孔径大小对合成酯绝缘油的酸值的影响关系；
[0039]
s4，介损测试：分别测量吸附处理前后合成酯绝缘油的介质损耗因数和电导率的大小，获得吸附剂的酸碱度、孔径大小对合成酯绝缘油的介电损耗、导电率的影响关系；
[0040]
s5，制备复配吸附剂：分别选取s3中酸值测试和s4介损测试结果最好的吸附剂，本实施例中s3中酸值测试和s4介损测试结果最好的吸附剂为同一种，将选取的吸附剂、sio2类吸附剂和碱性吸附剂按不同质量百分数混合，形成多种复配吸附剂；吸附剂、sio2类吸附剂和碱性吸附剂按(25-50％)：(25-50％)：(25-50％)质量百分比进行混合；s5中，sio2类吸附剂为.粗孔硅胶；碱性吸附剂为碱性氧化铝。
[0041]
本实施例中选取三种复配吸附剂：
[0042]
第一种，吸附剂、sio2类吸附剂和碱性吸附剂质量百分比为50％：25％：25％；
[0043]
第二种，吸附剂、sio2类吸附剂和碱性吸附剂质量百分比为25％：50％：25％；
[0044]
第三种，吸附剂、sio2类吸附剂和碱性吸附剂质量百分比为25％：25％：50％；
[0045]
s6，筛选最佳复配剂：最优吸附剂分子筛孔径为267nm，将s5制备的复配吸附剂分别加入合成酯绝缘油中，再分别进行酸值测试和介损测试，获得酸值测试和介损测试结果均最好的最佳复配吸附剂；其中，复配吸附剂与合成酯绝缘油的混合比例为1:1000；分别测试三种复配吸附剂与合成酯绝缘油混合后，混合后的合成酯绝缘油在45℃、65℃和85℃下的油品介质损耗因数、油品直流电阻率和油品相对介电常数，测试结果如图1至图3所示；从图1至图3对比结果可知，第二种吸附剂在65℃时油品介质损耗因数、油品直流电阻率最佳，由于油品相对介电常数对合成酯绝缘性能影响不明显，因此选取第二种吸附剂作为最佳吸附剂；
[0046]
s7，将最佳复配吸附剂与合成酯绝缘油按质量比为1:1000混合均匀后，采用ptfe微孔滤膜抽滤去除吸附剂，以便最大程度地同时降低合成酯绝缘油的酸值和介损。
[0047]
将分子筛改性形成吸附剂，选取适量吸附剂对合成酯绝缘油进行酸值测试和介损测试，选取分别酸值测试和介损测试效果好的吸附剂，由于降酸效果好的吸附剂不一定介损测试效果也佳，为此，采用复配方式获得复配吸附剂，最后选取酸值测试和介损测试均效果好的最佳复配吸附剂，随后进行批量处理，处理后仅进行抽滤即可去除合成酯绝缘油中的最佳复配吸附剂。本技术的这一方式通过吸附方式进行降酸，且在降酸的同时降低合成酯绝缘油的介电损耗因数和导电率，且仅需进行抽滤即可去除吸附剂，后处理操作简单易
行，有效降低后处理成本。
[0048]
s1.1中，所述动态窑炉包括旋转盘撒料机构、链式快速卸料机构和窑腔结构，所述旋转盘撒料机构带有反射板，利用动态溜坡分级获得按料球直径分级分布的料层；所述链式快速卸料机构采用拉削式层状卸料，所述窑腔结构为具有动态特性的螺旋柱面。
[0049]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求的范围中。

技术特征：
1.一种降低合成酯绝缘油酸值和介损的方法，其特征在于，包括如下步骤：s1，制备吸附剂：选取孔径为2-50nm的分子筛置于酸、碱体系中，通过干燥和多次高温焙烧，制备成多种孔径不同的吸附剂；s2，混合：步骤s1制备的多种吸附剂分别加入合成酯绝缘油中搅拌均匀；s3，酸值测试：通过酸碱滴定法分别测量吸附前后合成酯绝缘油的酸值大小；s4，介损测试：分别测量吸附处理前后合成酯绝缘油的介质损耗因数和电导率的大小；s5，制备复配吸附剂：分别选取s3中酸值测试和s4介损测试结果最好的吸附剂，再将选取的吸附剂、sio2类吸附剂和碱性吸附剂混合，形成多种复配吸附剂；s6，筛选最佳复配剂：将s5制备的多种复配吸附剂分别加入合成酯绝缘油中，再分别进行酸值测试和介损测试，选取酸值测试和介损测试结果均最好的最佳复配吸附剂；s7，将最佳复配吸附剂与合成酯绝缘油按质量比为1：(500-1000)混合均匀后，抽滤去除吸附剂，以便最大程度地同时降低合成酯绝缘油的酸值和介损。2.根据权利要求1所述的降低合成酯绝缘油酸值和介损的方法，其特征在于，s1具体过程为：s1.1，将孔径为2-50nm的分子筛与粒度为50-80μm的硅酸铝按重量比100:(2-8)的比例混合，置于动态窑炉中加热活化，形成活化混合粉，随后将活化混合粉冷却至40℃以下；s1.2，将冷却后的活化混合粉与粒度为100-200nm的斜发沸石粉、粒度为50-80nm的菱沸石粉混合均匀，于450-480℃下焙烧5-8小时制得初级原料粉；s1.3，将蒙脱石与壳聚糖以重量比10:(1-3)混合均匀后，在氮气保护氛围下于500-520℃下焙烧1-5小时，然后研磨成粒度为200-270微米的次级原料粉；置于碱性体系中进行吸附剂改性；s1.4，将次级原料粉与初级原料粉以重量比为1:(20-25)的混合比例混合均匀后，在氮气保护氛围下于400-450℃下焙烧2-3小时，制得所述吸附剂。3.根据权利要求2所述的降低合成酯绝缘油酸值和介损的方法，其特征在于，s1.1中，所述动态窑炉包括旋转盘撒料机构、链式快速卸料机构和窑腔结构，所述旋转盘撒料机构带有反射板，利用动态溜坡分级获得按料球直径分级分布的料层；所述链式快速卸料机构采用拉削式层状卸料，所述窑腔结构为具有动态特性的螺旋柱面。4.根据权利要求1所述的降低合成酯绝缘油酸值和介损的方法，其特征在于，s2中，吸附剂和合成酯绝缘油按按质量比为1:(500-1000)进行混合。5.根据权利要求1所述的降低合成酯绝缘油酸值和介损的方法，其特征在于，s5中，吸附剂、sio2类吸附剂和碱性吸附剂按(25-50％)：(25-50％)：(25-50％)质量比进行混合。6.根据权利要求1或5所述的降低合成酯绝缘油酸值和介损的方法，其特征在于，s5中，sio2类吸附剂为粗孔硅胶；碱性吸附剂为碱性氧化铝。7.根据权利要求1所述的降低合成酯绝缘油酸值和介损的方法，其特征在于，s6中，复配吸附剂与合成酯绝缘油按质量比为1:(500-1000)混合。8.根据权利要求1所述的降低合成酯绝缘油酸值和介损的方法，其特征在于，抽滤方式为ptfe微孔滤膜抽滤。

技术总结
本发明为一种降低合成酯绝缘油酸值和介损的方法，属于高电压绝缘材料领域，针对现有化学降酸法将杂质引入油品带来后处理难、成本高的问题，采用技术方案如下：一种降低合成酯绝缘油酸值和介损的方法，包括如下步骤：采用分子筛制备吸附剂；吸附剂加入合成酯绝缘油中搅拌均匀；酸值测试；介损测试；制备复配吸附剂；筛选最佳复配剂：制备的复配吸附剂加入合成酯绝缘油中，再分别进行酸值测试和介损测试，获得酸值测试和介损测试均效果优异的最佳复配吸附剂；将最佳复配吸附剂与合成酯绝缘油混合均匀后，抽滤去除吸附剂。本申请通过吸附方式进行降酸，且能够降低合成酯绝缘油的介电损耗因数和导电率，后处理操作简单易行，有效降低后处理成本。降低后处理成本。降低后处理成本。


技术研发人员：梁苏宁 杨智 郑一鸣 邵先军 何文林 金凌峰 李晨 詹江杨 金涌涛 陈孝信 王劭鹤 蔺家骏 林浩凡 于兵 杨勇 赵琳
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/9/20