Досліджено можливості адсорбційної контактного очищення відпрацьованих трансформаторних масел активованими монтморіллонітсодержащімі сорбентами серії «Filtrol» корпорації BASF Catalysts LLC і сорбентом Зікеевского родовища М-80. Використання сорбенту марки F-160 серії «Filtrol» в процесі очищення відпрацьованих масел дозволяє домогтися показників якості регенерованого трансформаторного масла, що допускають його повторне використання в обладнанні з робочою напругою до 750 кВ.

Анотація наукової статті з хімічних технологій, автор наукової роботи - Коваль Е. О., Богомолов М. С., Майер Е. А., Бондалетов В. Г.


Область наук:
  • хімічні технології
  • Рік видавництва: 2007
    Журнал: Известия Томського політехнічного університету. Інжиніринг ГЕОРЕСУРСИ
    Наукова стаття на тему 'Адсорбційна очистка відпрацьованого трансформаторного масла з використанням промислових монтморіллонітсодержащіх сорбентів'

    Текст наукової роботи на тему «Адсорбційна очистка відпрацьованого трансформаторного масла з використанням промислових монтморіллонітсодержащіх сорбентів»

    ?УДК 621.889

    Адсорбційного очищення ВІДПРАЦЬОВАНОГО ТРАНСФОРМАТОРНОГО ОЛІЇ З ВИКОРИСТАННЯМ ПРОМИСЛОВИХ МОНТМОРІЛЛОНІТСОДЕРЖАЩІХ СОРБЕНТІВ

    Є.О. Коваль, М.С. Богомолов, Е.А. Майер, В.Г. Бондалетов *

    Томскнефтехім, Томськ * Томський політехнічний університет E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Досліджено можливості адсорбційної контактного очищення відпрацьованих трансформаторних масел активованими монтморіллонітсодержащімі сорбентами серії «Filtrol» корпорації BASF Catalysts LLC і сорбентом Зікеевского родовища М-80. Використання сорбенту марки F-160 серії «Filtrol» в процесі очищення відпрацьованих масел дозволяє домогтися показників якості регенерованого трансформаторного масла, що допускають його повторне використання в обладнанні з робочою напругою до 750 кВ.

    Мінеральні масла в процесі експлуатації поступово зазнають глибокі зміни в результаті накопичення в них продуктів окислення і деструкції вуглеводневої основи, продуктів ущільнення смол, а також продуктів зносу і корозії конструкційних матеріалів і зовнішніх забруднень [1]. Очищення та регенерація масел є найбільш перспективними напрямками вторинного використання ресурсів, вирішальними проблеми як економічного, так і екологічного характеру.

    Для очищення відпрацьованих масел використовують ті ж способи, що і для очищення базових масел - дистиляція, кислотно-лужна очищення, очищення селективними розчинниками, контактна (адсорбційна) очистка, гідроочищення. Обробка масел, що містять розчинені продукти старіння, адсорбентами, наприклад, природними або активованими отбеливающими глинами, є ефективним і простим в технологічному оформленні способом очищення масел [2, 3].

    Як об'єкти дослідження обрані зразки відпрацьованих мінеральних трансформаторних масел, слабозагрязненного (МСО-1) і сильно забрудненого (МСО-2), непридатних для подальшої експлуатації за такими показниками якості, як кислотне число, кольоровість, тангенс кута діелектричних втрат, напруга пробою.

    На підставі аналізу літературних даних і доступності продуктів на вітчизняному ринку для дослідження контактної очищення масел обрані сорбенти вітчизняного та імпортного виробництва (табл. 1).

    Оптимальні технологічні параметри адсорбційної очищення відпрацьованих масел, рекомендовані виробником сорбенту, такі: після видалення води центрифугуванням в масло вводять 0,5 ... 10% адсорбенту при температурі 80 ... 120 ° С і перемішують суміш протягом 30 ... 60 хв . Адсорбент відокремлюють від масла фільтруванням. Для оцінки ефективності сорбентів проводили контактну очищення проб відпрацьованих масел при температурі 100 ... 110 ° С і часу контакту 60 хв. з використанням 5% адсорбенту (табл. 2).

    Таблиця 1. Характеристика вихідних сорбентів

    Найменування Марка Мінеральний склад Виробник Насипна щільність, кг / м3 Питома поверхня, м2 / г

    Земля відбілююча Зікеевского родовища М-80 Опал-кристо-Балита, монтморилоніт, незначні домішки кварцу й клімат ноптіліта ЗАТ «Сорбент» Росія Немає даних 80 ... 200

    Активовані адсорбенти серії ПКГО! F-1 F-160 F-105SF F-24 Mb LVM Основний компонент -монтморіол-лоніт Корпорація BASF Catalysts LLC 500 ... 800 250 ... 400

    Як експрес-методів випробувань для оцінки якості вторинних рафінат використовували значення кислотного числа, що визначається відповідно до методики [4], і коефіцієнта пропускання. Коефіцієнт пропускання вимірювали за допомогою фотоколориметр КФК-2 по відношенню до дистильованої води в кюветах товщиною 10 мм при довжині хвилі А = 490 нм.

    З даних, наведених в табл. 2, випливає, що найбільш ефективним адсорбентом для очищення як сильно забруднених (МСО-2), так і слабо забруднених (МСО-1) масел, є Filtrol F-160.

    Ступінь очищення рафината залежить від кількості адсорбенту, часу контакту сорбенту з маслом і температури проведення процесу. Вплив даних параметрів на ступінь очищення відібраних зразків масел визначали з використанням сорбентів Filtrol F-160 і М-80. Останній представляв інтерес через його низьку вартість (5 р за 1 кг в порівнянні з 23 р за 1 кг Filtrol F-160).

    При виборі оптимальної кількості сорбенту процес очищення проводили при температурі 100 ... 110 ° С і часу контакту 60 хв. Значення кислотного числа рафината, яке задовольняє вимогам нормативної документації [5], досягається при використанні 4% адсорбенту F-160 і 5% адсорбенту М-80 (рис. 1).

    Таблиця 2. Порівняння якості очищення масел різними сорбентами

    Масло тран- Кількість Кислотне коеф-

    сформаторное селективної Марка сорбенту сорбенту, число, мг КОН на 1 г циент пропуску-

    очищення мас. % Масла ня,%

    Свіже МСО - - 0,004 / 0,02 * 85 ... 90

    Відпрацьоване МСО-1 - - 0,018 31

    Р-160 0,014 84

    F-1 0,018 86

    Регенеріро- F-24 2,5 0,014 52

    ванне МСО-1 F-105SF 0,012 71

    МВ LVM 30/60 0,007 44

    М-80 0,015 53

    Відпрацьоване МСО-2 - - 0,053 9

    Р-160 5 0,016 66

    10 0,006 87

    5 0,021 63

    10 0,017 79

    F-24 5 0,034 21

    Регенеріро- 10 0,016 48

    ванне МСО-2 F-105SF 5 0,023 48

    10 0,015 73

    МВ LVM 30/60 5 10 0,017 0,014 16 22

    М-80 5 0,014 23

    10 0,010 29

    Для визначення оптимальної температури процесу провели ряд експериментів при одному і тому ж масовому співвідношенні сорбент: масло. При проведенні процесу адсорбції при температурі 110 ° С досягнуто зниження значення кислотного числа до показників, відповідних свіжим мастил за час контакту, рівне 15 ... 20 хв при використанні 10% адсорбенту F-160 (рис. 3). При зниженні температури до 90 або 20 ° С аналогічні результати досягаються при часу контакту 45 і 60 хв, відповідно.

    Досягти величини коефіцієнта пропускання, відповідного вимогам нормативних документів, вдається тільки при температурі процесу понад 90 ° С. Проведення процесу адсорбції при 110 ° С дозволяє отримати рафінат з коефіцієнтом пропускання, що задовольняє вимогам до свіжого маслу, за час контакту 50 ... 60 хв (рис. 4). При використанні сорбенту М-80 в аналогічних умовах не вдається отримати рафінат з високим коефіцієнтом пропускання.

    Таблиця 3. Електроізоляційні властивості рафінат

    * Максимальне значення по ГОСТ, що обмежує подальше використання даного продукту

    Домогтися значення коефіцієнта пропускання, відповідного свіжому маслу селективного очищення, вдається при використанні не менше 10% адсорбенту F-160. Застосування сорбенту М-80 навіть в кількості 25% не дозволяє досягти необхідного показника для відпрацьованого масла (рис. 2).

    0.06

    Найменування сорбенту Кількість сорбенту, мас. % Напруга пробою при частоті 50 Гц, кВ Тангенс кута діелектричних втрат при 90 ° С,%

    Р-160 5 70 0,5

    Р-160 10 80 0,48

    М-80 10 63 2,23

    Електроізоляційні властивості трансформаторних масел визначаються тангенсом кута діелектричних втрат і напругою пробою. Сорб-Ціон очищення масел значно знижує вміст кислотних груп і, відповідно, підвищує діелектричну міцність масла. Сорбційна очищення масла МСО-2 вибілюючої глиною М-80

    К О

    і

    про

    ч

    про ^

    і про Я н о ч

    про

    І

    0.05

    0.04

    0.03

    0.02

    0.01

    0

    0

    2

    4

    6 8 10 12 14

    Кількість сорбенту,% (мас.)

    Мал. 1. Залежність кислотного числа рафината від кількості використовуваного адсорбенту

    100 - |

    90

    їй Н

    Ш «

    про (S

    я я

    сЗ «

    про ^

    З Про

    а з н я

    ш Я Я

    я

    m

    Про «

    80

    70

    60 -

    50

    40

    30

    20 -

    10

    0

    М-80

    0

    5

    10 15

    Кількість сорбенту,% (мас.)

    Мал. 2. Залежність коефіцієнта пропускання рафината від кількості сорбенту

    0.060

    а 0.050

    ч

    20

    25

    Я §

    про ч о Я (Г ш о я н о ч о

    я «

    0.040

    0.030

    0.020

    0.010

    0.000

    110 ° С

    0

    15

    30

    45 60 75

    Час контакту, хв.

    Мал. 3. Залежність кислотного числа рафината від температури і часу процесу

    90

    105

    120

    при 100 ... 110 ° С протягом 60 хв дозволяє знизити тангенс кута діелектричних втрат з 80,4% для відпрацьованого масла МСО-2 до 2,23% для рафината (табл. 3). Filtrol F-160, застосований в аналогічних умовах в кількості 5 мас. %, Знижує величину тангенса кута діелектричних втрат до 0,5%, що значно нижче, ніж це вимагає ГОСТ 10121-76 на свіже масло (1,7%). Очищення масел сорбентами М-80 і Filtrol F-160 з подальшим

    кондиціонуванням дозволяє досягти показника напруги пробою до 80 кВ (табл. 3), що дозволяє використовувати дані масла в електрообладнанні з робочою напругою до 750 кВ [6].

    Таким чином, найбільш ефективним для регенерації відпрацьованих трансформаторних масел є сорбент F-160 корпорації BASF Catalysts LLC. Очищення сорбентом F-160 з подальшим кондиціонуванням дозволяє досягти величі-

    100 п

    rf

    Н «

    про (S

    я я

    сз «

    &

    з о а з н я

    ш Я Я

    я

    m

    Про «

    90 -

    80

    70 -

    60 -

    50 -

    40

    30

    20 -

    10

    0

    0

    110 ° С

    15

    30

    90

    45 60 75

    Час контакту, хв.

    Мал. 4. Залежність коефіцієнта пропускання рафината від температури і часу процесу

    105

    120

    ни напруги пробою до 80 кВ і тангенса кута діелектричних втрат 0,48%, що дозволяє використовувати дане масло в електрообладнанні з робочою напругою до 750 кВ. Оптимальні технологічні параметри контактного очищення визначаються індивідуально відповідно до ступеня забруднення відпрацьованого масла. Використання отбеливающей глини Зікеевского родовища М-80 не дозволяє досягти показу-

    телей якості масла, що отримуються із застосуванням сорбенту F-160. Колір залишається вищим, ніж нормативний. Крім того, для досягнення порівнянних показників якості олії, очищеного сорбентами F-160 і М-80 останнього потрібна більша кількість. Економічно доцільним може бути використання М-80 для попереднього очищення трансформаторного масла з подальшою доочищенням сорбентом F-160.

    СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

    1. Кламанн Д. мастила і споріднені продукти. Синтез. Властивості. Застосування. Міжнародні стандарти. Пер. з англ. / Под ред. Ю.С. Заславського. - М .: Хімія, 1988. - 488 с.

    2. Яковлєва Н.П., Кириченко Г.М., Лапінг Т.П., Швець О.А. Здійснює регенерацію відпрацьованого турбінного масла // Енергетик. -2003. - № 1. - С. 34-35.

    3. Кипелов Б.Г., Мезенцев А.І. Очищення трансформаторного масла землями Зікеевского родовища // Енергетик. -2003. - № 1. - С. 33-34.

    4. ГОСТ 5985-79. Метод визначення кислотності і кислотного числа.

    5. ГОСТ 10121-76. Масло трансформаторне селективного очищення.

    6. Анісімов І.Г., Бадишатова К.М., Бнатов С.А. Палива, мастильні матеріали, технічні рідини. Асортимент і застосування: Довідник / За ред. В.М. Школьникова. - М .: Видавничий центр «Техинформ», 1999. - 596 с.

    Надійшла 19.12.2006 р.


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити