在整个电网系统的运行中,每年都会产生大量的废变压器油,而大部分废旧变压器油是可以通过再生处理重复利用的 。GB 2536-2011中要求变压器油的外观为澄清、透明、无颗粒悬浮物等,但对油品的外观颜色并没有明确的要求。颜色是变压器油的重要物化指标之一,其可以直接反映出油品的劣化程度和精制程度,劣化越严重的变压器油其绝缘性 能越差、油品颜色也越深。劣化变压器油中的有色物质一般有胶质、沥青质、有机大分子以及含氧、硫、氮的杂环化合物等,这些物质的存在使得油品的颜色呈黄色或者深褐色,这样的变压器油必须经过净化处理后才能继续使用。而脱色处理是再生处理过程中不可避免的一道工艺。目前,国内外采用的真空滤油机和吸附剂等方法,可以有效改善劣化变压器油的酸值、pH和电气性能,但是其脱色效果并不明显。
活性白土是一种层状硅酸盐晶体,由矿物黏土(主要为膨润土)经过酸化处理、水漂洗再干燥制得,微观结构上由两层Si-O四面体和一层Al-O八面体组成, 通过共用氧原子相连接,呈夹心结构。由于四面体中部分Si4+可被Al3+取代,八面体中部分Al3+可被Mg2+等阳离子取代,使得晶体呈电负性,因此会吸附阳离子来保持电荷平衡,用酸处理时, 这些阳离子可被H+溶出,同时也可溶去八面体中的一对铝离子和两对氢氧基,从而使其表面形成微孔网状结构,层间距变大,活性表面积可以达到100-300m2, 具有很强的吸附能力。且活性白土具有原料丰富、成本低、绿色环保、脱色效果好、吸油少、易分离等优点,被广泛应用于植物油、润滑油、煤油、汽油的精炼、脱色及净化工艺中。然而, 目前关于活性白土在劣化变压器油脱色中应用的文献报道尚不多见。本研究以活性白土为吸附剂,考察其对劣化变压器油的脱色效果及吸附温度、吸附时间和活性白土用量对变压器油脱色效果的影响,以期为劣化变压器油的再生利用提供一定的技术支持。
1 实 验
1.1 材料与试剂
活性白土,河南鸿树环保材料有限公司产品;35kV退运矿物基变压器油,国网孝感供电公司某变电站提供。 1.2 主要仪器与设备
SYD型石油产品色度仪,上海精析仪器公司产品;722型可见分光光度计,上海市佑科仪器公司产品;JS600型全自动油介质损耗测试仪,武汉长创电气设备有限公司产品;80KV型绝缘油介电常数测试仪,武汉市得福电气有限公司产品;KFC10B型全自动微量水分测定仪,淄博艾吉电气有限公司产品。
1.3 试验方法
1.3.1 活性白土对劣化变压器油的吸附处理将白土放置在120℃的烘箱中复活2H,向5个锥形瓶中各加入100mL劣化变压器油,然后各加入质量分数为3%的活性白土,分别在30,50,70,90,110℃条件下充氮保护搅拌2h,静置,取上层油样50mL进行试验,考察不同吸附温度条件下活性白土对变压器油的脱色效果。向5个锥形瓶中各加入100mL劣化变压器油,然后各加入质量分数为3%的活性白土,在90℃下充氮保护,分别搅拌0.5,1.0,1.5,2.0,2.5h,静置,取上层油样50mL进行试验,考察吸附时间对变压器油脱色效果的影响。向5个锥形瓶中各加入100mL劣化变压器油,然后分别加 入质量分数为2% ,3%,4%,5%,6%的活性白土,在90℃下充氮保护搅拌1.5h,静置,取上层油样50mL进行试验,考察活性白土用量对变压器油脱色效果的影响。
1.3.2 变压器油性能指标的测定 变压器油的色度测定参照《SH/T 0168-92石油产品色度测定法》,油品的色度越大,表明颜色越深,反之则越浅。变压器油的透光率采用分光光度计在波长506nm处测定。变压器油的介质损耗因数采用全自动油介质损耗测试仪测定,击穿电压采用绝缘油介电常数测试仪测定, 微量水含量采用全自动微量水分测 定仪测定, 所有性能均测试3次, 并取平均值。
1.3.3 活性白土的结构表征活性白土的红外光谱采用傅里叶变换红外光谱仪测定,KBr压片制样,扫描范围500-4000cm。活性白土的热重分析采用同步热分析仪测试,测试温度范围为30-700℃,升温速率为10℃/min,氮气流速为20mL/min。活性白土的微观结构采用扫描电子显微镜在5kV下进行观察,测试前在样品表面喷金处理。