劣化抗燃油壳聚糖/膨润土复合吸附剂的制备方法及应用与流程

1.本发明属于节能环保领域，具体是涉及一种壳聚糖/膨润土复合吸附剂的制备方法及在劣化抗燃油的吸附中应用，其制备的吸附剂针对劣化后的抗燃油酸值超标后进行脱酸，处理后的抗燃油达到dl-t571-2007电厂用磷酸酯抗燃油运行与维护导则要求。


背景技术：

2.抗燃油主要用于电力系统发电机组的汽轮机调速系统，起调速、润滑和冷却的效果，杂质度、水分、酸度是影响抗燃油品质的最主要因素，抗燃油的其它特指标也都是受这三个因素影响，劣化抗燃油水解时会使抗燃油酸值增高，由于酸的腐蚀作用，将导致设备各元件的腐蚀，产生颗粒杂质、气泡等。
3.汽轮机电液调节系统中的电磁阀、伺服阀等部件的配合间隙比较小，特别是伺服阀的喷嘴和挡板之间、阀芯和阀套之间的间隙很小。当电磁阀、伺服阀等部件中的元件受腐蚀后，其配合间隙变大，造成各部件间隙漏油量增大，从面使eh系统流量增大。由于流量的增大，会对抗燃油管道及管道弯头、电磁阀、伺服阀等冲刷加剧，使管壁变薄，各部件配合间隙变得更大，造成危害。由于腐蚀产生的气泡在运行中分离出来，特别是节流时在很小的局部减压区段内,气体加速从油中释放出来。导致eh系统的工作不稳定，引起管道、伺服阀、电磁阀、卸载阀等部件震动，还会影响到eh油泵的运转,加速抗燃油的老化。腐蚀产生的微小颗粒等杂质很容易造成电磁阀、伺服阀等部件的卡涩，影响各部件的使用寿命，使eh系统不能正常调节，危及机组的安全运行。抗燃油吸附罐的研制，对企业推行清洁生产、资源节约和发展循环经济具有重要的现实意义。


技术实现要素：

4.本发明根据现有技术的不足提供一种劣化抗燃油壳聚糖吸附剂的制备方法及应用，该方法制备的吸附剂能够很好的对劣化后的抗燃油进行脱酸脱色处理，处理后的抗燃油能够达到新的抗燃油的标准，进行重复利用。
5.为了达到上述目的，本发明提供一种劣化抗燃油壳聚糖/膨润土复合吸附剂的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
6.(1)将壳聚糖分散至浓度4％的盐酸水溶液，然后加入膨润土在90～98℃、700rpm～900rpm的转速下持续搅拌2.5～3.5h，混合均匀；其中，壳聚糖占膨润土的质量分数为4.5～5.5％；膨润土与浓度4％的盐酸水溶液的质量体积比为2.5～3.5g:20ml；
7.(2)将步骤(1)中的混合液进行离心，收集固体物质在105℃-110℃的烘箱中放置4.5～5.5h直至烘干；
8.(3)将步骤(2)中烘干后的物质在250℃～350℃的氩气氛围下，煅烧1h～2h，得到所述壳聚糖/膨润土复合吸附剂。
9.本发明较优的技术方案：所述步骤(1)中的壳聚糖的添加量为膨润土质量的5％；所述步骤(3)中的煅烧温度为300℃。
10.为了达到上述技术目的，本发明还提供了一种劣化抗燃油壳聚糖/膨润土复合吸附剂的应用，具体是将上述方法制备的壳聚糖/膨润土复合吸附剂用于对劣化抗燃油进行脱酸处理。
11.本发明进一步的技术方案：将上述壳聚糖/膨润土复合吸附剂填进劣化抗燃油吸附罐中替代活性炭吸附剂或壳聚糖吸附剂，控制吸附罐的空速为12～49h-1
，然后将吸附罐与eh油过滤机连接对劣化抗燃油进行过滤处理，其过滤温度控制在55～65℃，过滤处理23～25h。
12.本发明进一步的技术方案：所述劣化抗燃油吸附罐包括罐体和密封盖，所述密封盖的密封垫采用圆形氟橡胶密封垫；在密封盖上设有进油口，在罐体的侧面设有出油口，底部设有反冲洗口，在罐体内设有装填壳聚糖/膨润土复合吸附剂的过滤芯，所述过滤芯包括筒状过滤网和装满壳聚糖/膨润土复合吸附剂的过滤袋，所述筒状过滤网的高度与罐体相等，直径小于罐体的内径；所述进油口通向过滤芯，出油口通向过滤芯与罐体之间的空间。
13.本发明中的吸附剂采用无机膨润土进行壳聚糖改性，将壳聚糖插层到无机膨润土中，经过焙烧后残留的壳聚糖碳结构能扩大无机膨润土的孔径，由于抗燃油分子比较大，扩大的孔刚好可以使抗燃油钻入膨润土内，再加上焙烧后壳聚糖会产生氨基比较多，能够很好的对钻入膨润土中的抗燃油进行脱酸处理；而且膨润土本身就具有较强的脱色能力，再加上氨基的脱酸效果，能够很好的将劣质抗燃油中的有色酸吸附，经过处理后的抗燃油其含酸量大大降低、且颜色与新的抗燃油一样透亮，能够达到dl-t571-2007电厂用磷酸酯抗燃油运行与维护导则要求。
附图说明
14.图1是本发明中的吸附罐的结构示意图；
15.图2是本发明中吸附罐滤芯的结构示意图；
16.图3-a和图3-c为实施例一中的bt吸附材料的tem图像；
17.图3-b和图3-d为实施例一中制备的c5/bt-300复合材料吸附剂的tem图像；
18.图4是对比试验二中不同吸附剂的抗燃油脱色情况对表图；
19.图5是对比试验二中不同吸附剂处理的抗燃油实物对比效果图。
20.图中：1—罐体，2—密封盖，3—进油口，4—出油口，5—过滤芯，500—筒状过滤网，501—过滤袋，502—壳聚糖/膨润土复合吸附剂，6—反冲洗口。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。以下对在附图中的展现的技术方案为本发明的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.本发明实施例中使用的劣化抗燃油吸附罐，如图1和图2所以，包括罐体1和密封盖2，所述密封盖2的密封垫采用圆形氟橡胶密封垫；在密封盖2上设有进油口3，在罐体1的侧面设有出油口4，底部设有反冲洗口6，在罐体1内设有装填壳聚糖/膨润土复合吸附剂的过滤芯5，所述过滤芯包括筒状过滤网500和装满壳聚糖/膨润土复合吸附剂502的过滤袋501，
所述筒状过滤网500的高度与罐体相等，直径小于罐体1的内径；所述进油口3通向过滤芯5，出油口3通向过滤芯5与罐体1之间的空间。
23.实施例一提供了一种劣化抗燃油壳聚糖/膨润土复合吸附剂的制备方法，具体制备步骤如下：
24.(1)将占膨润土(bt)质量分数5％的壳聚糖(cs)分散至200ml体积分数为4％的盐酸水溶液，然后加入30g的膨润土在95℃、800rpm的转速下持续搅拌3h，混合均匀；
25.(2)将步骤(1)中的混合液进行离心，收集固体物质在105℃的烘箱中放置5h直至烘干；
26.(3)将步骤(2)中烘干后的物质在300℃的氩气氛围下，煅烧1h，得到所述壳聚糖/膨润土复合吸附剂，命名为：c5/bt-300复合材料吸附剂。
27.将实施例一中制备的c5/bt-300复合材料吸附剂与占膨润土(bt)分别通过透射电子显微镜(tem)进行观察，观察结果见图3；通过图3-a和3-c中可以看出，bt吸附材料具有紧凑、均匀的内部结构，没有明显的褶皱特征或覆盖物；当用cs改性bt后，并在300℃煅烧制备的c5/bt-300复合材料的如图3-c和3-d明显表现出了不均匀的形态，同时可以看到一些不均匀的物质覆盖bt的表面，这些物质主要为cs碳化所形成的碳。在外观上，bt呈淡红色粉状结构，c5/bt-300呈灰黑色粉状结构，这也更直观的表明了cs碳化形成碳，从而进一步的说明了cs对bt进行了成功的改性。
28.实施例二：将实施例一制备的c5/bt-300复合材料吸附剂应用于东湖燃机电厂中针对该电厂的废弃劣化抗燃油进行模拟试验处理，其具体处理过程是采用0.5公斤的劣化抗燃油吸附罐，吸附剂体积1.22升，流量1l升/min、空速49h-1
；打开上盖，将装填有c5/bt-300复合材料吸附剂的吸附滤芯装入吸附罐，盖好上盖，即装好了吸附罐，再将吸附罐接入现有的eh油过滤机，过滤温度达到50℃，过滤吸附10小时进行脱酸脱色处理，其处理结果如表1所示：
29.表1东湖燃机电厂油模拟试验c5/bt-300吸附效果
[0030][0031]
通过表1可以看出，吸附处理后的抗燃油其酸值大大降低，吸附后泡沫特征也符合抗燃油使用标准；经过处理后的抗燃油能够再次被利用。
[0032]
实施例三：将实施例一制备的c5/bt-300复合材料吸附剂应用于东湖燃机电厂中针对该电厂的废弃劣化抗燃油进行现场处理，其采用20公斤的劣化抗燃油吸附罐，吸附罐采用400mm直径、堆层40mm高，吸附剂比重0.41kg/l。流量10l/min，空速约12h-1
处理0.5吨废弃的eh油；处理过程与实施例二相同，处理结果如表2：
[0033]
表2东湖燃机电厂油现场试验c5/bt-300吸附效果
[0034][0035]
通过表2可以看出，吸附处理后的抗燃油其酸值大大降低，吸附后泡沫特征也符合抗燃油使用标准；经过处理后的处理后的eh油后泡沫特性下降、达到合格，能够再次被利用，实施例三证明了本发明中的吸附剂在现场应用也是可行的。
[0036]
实施例四：将实施例一制备的c5/bt-300复合材料吸附剂应用于本技术单位的劣化抗燃油进行处理，其废旧滤芯5公斤，吸附剂250克，吸附8小时，流速160升/小时，空速12.8h-1
，吸附前劣化抗燃油的酸值为0.16mg
·
koh/g，吸附后酸值为0.07mg
·
koh/g。
[0037]
对比试验一：将占膨润土(bt)质量分数1％、3％、5％、7％、9％的壳聚糖(cs)分别分散在200ml体积分数为4％的盐酸水溶液中，然后向其中加入30g的bt，并在95℃、800rpm的转速左右下持续搅拌3h；然后对上述混合液分别进行离心，得到的固体物质在105℃的烘箱中放置5h左右直至烘干；再将烘干后的物质分别在200℃、250℃、300℃、350℃、400℃氩气氛围下，煅烧1h制备不同型号的壳聚糖/膨润土复合吸附剂，具体型号如表3所示；
[0038]
表3不同型号的壳聚糖/膨润土复合吸附剂的制备
[0039][0040]
然后将上述不同型号的壳聚糖/膨润土复合吸附剂、以及纯bt和cs分别对加入吸附罐对劣化油进行处理，通过试验对壳聚糖/膨润土复合吸附剂的最佳制备条件进行筛选，考察壳聚糖的添加量及煅烧温度制备的复合吸附剂对废变压器油脱色的影响，其试验结果如表4所示：
[0041]
表4不同型号吸附剂针对劣化抗燃油吸附前后油样电气性能的变化
[0042][0043][0044]
根据表4可以看出，壳聚糖的最佳添加量为5％和焙烧温度300℃，该条件下制备的壳聚糖/膨润土复合吸附剂c5/bt-300处理的劣化油击穿电压能力最佳，介质损耗因数最低，水份最少，酸值也最低；并将c5/bt-300吸附添加到吸附罐，与其它现有过滤设备对劣化油进行处理，其处理前后的劣化油特征对比如下表：
[0045][0046]
对比试验二：将不同吸附剂的抗燃油脱色情况进行对比；实验中选用了最常用的膨润土(bt)、颗粒活性炭吸附剂(carbon)与c5/bt-300复合材料进行脱色效果的对比；其对比结果如图4和图5所示，从图中可以发现，未脱色处理前变压器油(untreated)的透光率为70.1％，色号为10；颗粒活性碳(carbon)对油品进行吸附后，油的透光率为74％，色号为9，说明纯的颗粒活性炭对变压器油的脱色效果不好。当采用纯bt作为吸附剂时，变压器油的透光率显著提高，色号也从10号下降到6号，但油的外观仍呈现出淡黄色。而经过c5/bt-300复合材料吸附后的油品，透光率可达99.5％，色号降低到了1号，外观上几乎接近无色透明的新油。综上表明，c5/bt-300复合材料的脱色性能要优于其他吸附剂。
[0047]
以上所述，只是本发明的部分实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。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
明的保护范围应以所附权利要求为准。