Исследованы возможности адсорбционной контактной очистки отработанных трансформаторных масел активированными монтмориллонитсодержащими сорбентами серии "Filtrol" корпорации BASF Catalysts LLC и сорбентом Зикеевского месторождения М-80. Использование сорбента марки F-160 серии "Filtrol" в процессе очистки отработанных масел позволяет добиться показателей качества регенерированного трансформаторного масла, допускающих его повторное использование в оборудовании с рабочим напряжением до 750 кВ

Богомолов, М. С.

Бондалетов, Владимир Григорьевич

Коваль, Е. О.

Майер, Эдуард Александрович

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

Минеральные масла в процессе эксплуатациипостепенно претерпевают глубокие изменения врезультате накопления в них продуктов окисленияи деструкции углеводородной основы, продуктовуплотнения смол, а также продуктов износа и коррозии конструкционных материалов и внешних загрязнений [1]. Очистка и регенерация масел являются наиболее перспективными направлениямивторичного использования ресурсов, решающимипроблемы как экономического, так и экологического характера.Для очистки отработанных масел используют теже способы, что и для очистки базовых масел – дистилляция, кислотнощелочная очистка, очисткаселективными растворителями, контактная (адсорбционная) очистка, гидроочистка. Обработкамасел, содержащих растворенные продукты старения, адсорбентами, например, естественными илиактивированными отбеливающими глинами, является эффективным и простым в технологическомоформлении способом очистки масел [2, 3].В качестве объектов исследования выбраны образцы отработанных минеральных трансформаторных масел, слабозагрязненного (МСО1) и сильнозагрязненного (МСО2), непригодных для дальнейшей эксплуатации по таким показателям качества, как кислотное число, цветность, тангенс угладиэлектрических потерь, напряжение пробоя.На основании анализа литературных данных идоступности продуктов на отечественном рынкедля исследования контактной очистки масел выбраны сорбенты отечественного и импортногопроизводства (табл. 1).Оптимальные технологические параметры адсорбционной очистки отработанных масел, рекомендуемые производителем сорбента, следующие:после удаления воды центрифугированием в масловводят 0,5...10 % адсорбента при температуре80...120 °С и перемешивают смесь в течение30...60 мин. Адсорбент отделяют от масла фильтрованием. Для оценки эффективности сорбентов проводили контактную очистку проб отработанных масел при температуре 100...110 °С и времени контакта60 мин. с использованием 5 % адсорбента (табл. 2).Таблица 1. Характеристика исходных сорбентовВ качестве экспрессметодов испытаний дляоценки качества вторичных рафинатов использовали значения кислотного числа, определяемого всоответствии с методикой [4], и коэффициентапропускания. Коэффициент пропускания измеряли с помощью фотоколориметра КФК2 по отношению к дистиллированной воде в кюветах толщиной 10 мм при длине волны λ=490 нм.Из данных, приведенных в табл. 2, следует, чтонаиболее эффективным адсорбентом для очисткикак сильно загрязненных (МСО2), так и слабо загрязненных (МСО1) масел, является Filtrol F160.Степень очистки рафината зависит от количества адсорбента, времени контакта сорбента с маслом и температуры проведения процесса. Влияниеданных параметров на степень очистки отобранныхобразцов масел определяли с использованием сорбентов Filtrol F160 и М80. Последний представлялинтерес изза его низкой стоимости (5 р за 1 кг посравнению с 23 р за 1 кг Filtrol F160).При выборе оптимального количества сорбентапроцесс очистки проводили при температуре100...110 °С и времени контакта 60 мин. Значениекислотного числа рафината, удовлетворяющее требованиям нормативной документации [5], достигается при использовании 4 % адсорбента F160 и 5 %адсорбента М80 (рис. 1).НаименованиеМаркаМинеральный составПроизводительНасыпнаяплотность,кг/м3Удельнаяповерхность,м2/гЗемля отбеливающая ЗикеевскогоместорожденияМ80Опалкристобалит, монтмориллонит,незначительные примесикварца и клиноптилитаЗАО«Сорбент»РоссияНет данных80...200Активированныеадсорбенты серииFiltrolF1F160F105SFF24MbLVMО с н о в н о йкомпонент –монтмориоллонитКорпорация BASFCatalystsLLC500...800 250...400Известия Томского политехнического университета. 2007. Т. 310. № 386УДК 621.889АДСОРБЦИОННАЯ ОЧИСТКА ОТРАБОТАННОГО ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОМЫШЛЕННЫХ МОНТМОРИЛЛОНИТСОДЕРЖАЩИХ СОРБЕНТОВЕ.О. Коваль, М.С. Богомолов, Э.А. Майер, В.Г. Бондалетов*Томскнефтехим, г. Томск*Томский политехнический университетEmail: bondaletov@tomsknet.ruИсследованы возможности адсорбционной контактной очистки отработанных трансформаторных масел активированнымимонтмориллонитсодержащими сорбентами серии «Filtrol» корпорации BASF Catalysts LLC и сорбентом Зикеевского месторождения М80. Использование сорбента марки F160 серии «Filtrol» в процессе очистки отработанных масел позволяет добиться показателей качества регенерированного трансформаторного масла, допускающих его повторное использование в оборудованиис рабочим напряжением до 750 кВ.Таблица 2. Сравнение качества очистки масел различнымисорбентами* Максимальное значение по ГОСТ, ограничивающее дальнейшее использование данного продуктаДобиться значения коэффициента пропускания, соответствующего свежему маслу селективнойочистки, удается при использовании не менее 10 %адсорбента F160. Применение сорбента М80 даже в количестве 25 % не позволяет достичь требуемого показателя для отработанного масла (рис. 2).Для определения оптимальной температурыпроцесса провели ряд экспериментов при одном итом же массовом соотношении сорбент:масло. Припроведении процесса адсорбции при температуре110 °С достигнуто снижение значения кислотногочисла до показателей, соответствующих свежиммаслам за время контакта, равное 15...20 мин прииспользовании 10 % адсорбента F160 (рис. 3). Приснижении температуры до 90 или 20 °С аналогичные результаты достигаются при времени контакта45 и 60 мин, соответственно.Достигнуть величины коэффициента пропускания, соответствующего требованиям нормативныхдокументов, удается только при температуре процесса свыше 90 °С. Проведение процесса адсорбции при 110 °С позволяет получить рафинат с коэффициентом пропускания, удовлетворяющимтребованиям к свежему маслу, за время контакта50...60 мин (рис. 4). При использовании сорбентаМ80 в аналогичных условиях не удается получитьрафинат с высоким коэффициентом пропускания.Таблица 3. Электроизоляционные свойства рафинатовЭлектроизоляционные свойства трансформаторных масел определяются тангенсом угла диэлектрических потерь и напряжением пробоя. Сорбционная очистка масел значительно снижает содержание кислотных групп и, соответственно, повышает диэлектрическую прочность масла. Сорбционнаяочистка масла МСО2 отбеливающей глиной М80Наименование сорбентаКолво сорбента, мас. %Напряжениепробоя при частоте 50 Гц, кВТангенс угла диэлектрических потерь при 90 оС, %F160 5 70 0,5F160 10 80 0,48M80 10 63 2,23Масло трансформаторноеселективнойочисткиМаркасорбентаКолвосорбента,мас. %Кислотноечисло, мгКОН на 1 гмаслаКоэффициентпропускания, %Свежее МСО – – 0,004/0,02* 85…90ОтработанноеМСО1– – 0,018 31Регенерированное МСО1F1602,50,014 84F1 0,018 86F24 0,014 52F105SF 0,012 71MB LVM 30/60 0,007 44M80 0,015 53ОтработанноеМСО2– – 0,053 9Регенерированное МСО2F1605100,0160,0066687F15100,0210,0176379F245100,0340,0162148F105SF5100,0230,0154873MB LVM 30/605100,0170,0141622M805100,0140,0102329Химия87Рис. 1. Зависимость кислотного числа рафината от количества используемого адсорбента00.010.020.030.040.050.060 2 4 6 8 10 12 14?????????? ????????, % (????.)??????????????,?????/???????-80F-160при 100...110 °С в течение 60 мин позволяет снизитьтангенс угла диэлектрических потерь с 80,4 % дляотработанного масла МСО2 до 2,23 % для рафината (табл. 3). Filtrol F160, примененный в аналогичных условиях в количестве 5 мас. %, снижает величину тангенса угла диэлектрических потерь до 0,5 %,что значительно ниже, чем это требует ГОСТ1012176 на свежее масло (1,7 %). Очистка маселсорбентами М80 и Filtrol F160 с последующимкондиционированием позволяет достичь показателя напряжения пробоя до 80 кВ (табл. 3), что позволяет использовать данные масла в электрооборудовании с рабочим напряжением до 750 кВ [6].Таким образом, наиболее эффективным для регенерации отработанных трансформаторных маселявляется сорбент F160 корпорации BASF CatalystsLLC. Очистка сорбентом F160 с последующимкондиционированием позволяет достичь величиИзвестия Томского политехнического университета. 2007. Т. 310. № 388Рис. 2. Зависимость коэффициента пропускания рафината от количества сорбентаРис. 3. Зависимость кислотного числа рафината от температуры и времени процесса0.0000.0100.0200.0300.0400.0500.0600 15 30 45 60 75 90 105 120????? ????????, ???.??????????????,?????/??????200?1100?900?01020304050607080901000 5 10 15 20 25?????????? ????????, % (????.)???????????????????????????, %F-160?-80ны напряжения пробоя до 80 кВ и тангенса угла диэлектрических потерь 0,48 %, что позволяет использовать данное масло в электрооборудовании срабочим напряжением до 750 кВ. Оптимальныетехнологические параметры контактной очисткиопределяются индивидуально в соответствии состепенью загрязнения отработанного масла. Использование отбеливающей глины Зикеевскогоместорождения М80 не позволяет достичь показателей качества масла, получаемых с применениемсорбента F160. Цвет остается более высоким, чемнормативный. Кроме того, для достижения сравнимых показателей качества масла, очищенногосорбентами F160 и М80 последнего требуетсябольшее количество. Экономически целесообразным может быть использование М80 для предварительной очистки трансформаторного масла с последующей доочисткой сорбентом F160.Химия89Рис. 4. Зависимость коэффициента пропускания рафината от температуры и времени процесса01020304050607080901000 15 30 45 60 75 90 105 120????? ????????, ???.???????????????????????????, %1100?900?200?СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Кламанн Д. Смазки и родственные продукты. Синтез. Свойства. Применение. Международные стандарты. Пер. с англ. /Под ред. Ю.С. Заславского. – М.: Химия, 1988. – 488 с.2. Яковлева Н.П., Кириченко Г.Н., Лапинг Т.П., Швец О.А. Регенерация отработанного турбинного масла // Энергетик. –2003. – № 1. – С. 34–35.3. Кипелов Б.Г., Мезенцев А.И. Очистка трансформаторногомасла землями Зикеевского месторождения // Энергетик. –2003. – № 1. – С. 33–34.4. ГОСТ 598579. Метод определения кислотности и кислотного числа.5. ГОСТ 1012176. Масло трансформаторное селективной очистки.6. Анисимов И.Г., Бадышатова К.М., Бнатов С.А. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент иприменение: Справочник / Под ред. В.М. Школьникова. – М.:Издательский центр «Техинформ», 1999. – 596 с.Поступила 19.12.2006 г.

Адсорбционная очистка отработанного трансформаторного масла с использованием промышленных монтмориллонитсодержащих сорбентов

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University