一种电力用油再生处理高性能微孔吸附剂及其制备方法

摘要

一种电力用油再生处理高性能微孔吸附剂及其制备方法，该吸附剂包括摩尔比为5~7：1：0.1~0.7的Si、Ti和C；其制备方法为：1、按比例将有机胺和十六烷基三甲基溴化铵配制成碱性溶液；2、按比例将碳源加入上述溶液中并搅拌；3、将硅源和钛源的混合物，在搅拌情况下，加入到上述溶液中，并继续搅拌；4、将所得产物烘干；5、洗剂烘干产物，得到白色微孔吸附剂原粉；6、将所得吸附剂原粉转移到微波反应釜中，在微波辐射条件下加热；本发明吸附剂能有效除去油品中因老化或水解产生的极性分子，降低油品酸值、改善油品的泡沫特性、有效脱色和去除油泥等，从而全面恢复油品的各种性能指标；其制备方法简便、条件温和、易于操作、成本费用低，特别适合于规模化生产。

权利要求

1.一种电力用油再生处理高性能微孔吸附剂的制备方法，所述高性能微孔吸附剂的组分包括Si、Ti和C，Si、Ti和C的摩尔比为5～7：1：0.1～0.7；其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：步骤1：将重量比为0.01～0.15：1的有机胺和十六烷基三甲基溴化铵配制成碱性溶液，调节pH在8～12范围内，并在50～85℃搅拌8～20小时；

步骤2：将重量占碱性溶液0.1～3.5%的碳源加入到步骤1制备的碱性溶液中，并搅拌4小时以上；

步骤3：将Si和Ti摩尔比为5～7：1的硅源和钛源的混合物，在剧烈搅拌的情况下，加入到步骤2制备的溶液中，硅源和钛源的混合物的加入量使得Si、Ti和C的摩尔比为5～

7：1：0.1～0.7，并继续搅拌10～20小时，得到白色初始凝胶产物；

步骤4：将步骤3得到的白色初始凝胶产物置于70～110℃鼓风烘箱中15小时以上，得到白色固体粉末；

步骤5：将步骤4得到的白色固体粉末用无水乙醇洗涤3次以上，再用蒸馏水洗涤3次以上，直至清洗液无色透明为止，得到白色微孔吸附剂原粉；

步骤6：将步骤5得到的白色微孔吸附剂原粉转移到微波反应釜中，在微波辐射条件下加热，该反应釜压力为0.5～1.0MPa，时间1～3小时，功率控制在500～1000W，得到高性能微孔吸附剂；

步骤1所述的有机胺为乙胺、正丙胺、正丁胺、二丙基胺、四乙基氢氧化铵或四丙基氢氧化铵；

步骤2所述的碳源为石墨或者碳纳米管中的一种或其混合物，且呈纳米级粉末状，当为两种时，为任意比例混合。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1所述的pH调节采用氨水或氢氧化钠和稀硝酸或冰醋酸进行调节。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3所述的硅源为硅酸钠、硅溶胶、硅胶、白炭黑中的一种或多种，当为多种时，为任意比例混合。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3所述的钛源为有机钛酯中钛酸丁酯，钛酸异丙酯或无机钛化合物中的硫酸钛、氯化钛中的一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤6所述的微波反应釜中加热在空气或氧气气氛下进行。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述Si、Ti和C的摩尔比为6：1：

0.5。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：得到的高性能微孔吸附剂的孔径为2

比表面积为530～650m/g。

说明书

一种电力用油再生处理高性能微孔吸附剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于电力用油再生处理吸附剂技术领域，具体涉及一种电力用油再生处理高性能微孔吸附剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 电力用油主要包括变压器用电气绝缘油（包括矿物和合成油品）和汽轮机（包括水轮机）润滑油以及磷酸酯抗燃油（液）。电力用油在机组运行过程中主要起绝缘、润滑、散热和液压传动等重要作用。在实际运行过程中，由于受外界温度、氧气、水分及金属催化等作用影响，油品发生老化不可避免。电厂因油质问题导致跳机甚至非停等事故时有发生。

[0003] 目前，由于更换新油，不仅价格高昂，而且废油处理会引起许多环境问题，电厂多采用硅胶、硅藻土、离子交换树脂、活性氧化铝等吸附剂对劣化变质的油品进行再生处理，以期待延长油品的使用寿命。硅胶为高活性非晶态大孔吸附材料，多用于吸收水分、气体及有机酸等氧化产物，但是由于其孔径大活性表面相对较小，故其吸附量也被大大限制。硅藻土由无定形的SiO2组成，并含有少量Fe2O3、CaO、MgO、Al2O3及有机杂质。硅藻土对劣化油品进行再生处理，降低酸值的效果尚可，但对提高抗燃油的体积电阻率、汽轮机油的破乳化度、油品的泡沫特性和去除油泥方面见效甚微。另外，其中所含的少量Fe、Al、Mg等金属离子会生成络合物大分子，对油质产生不利影响。离子交换树脂对劣化的油品进行处理，也只能控制其酸值，对其他指标并没有太大的提高，而且离子交换树脂对油品进行再生过程中，会生成大量的水份，对油品造成二次污染。活性氧化铝吸附剂对劣化的油品进行处理，它对油品中的有机酸及其他氧化产物有一定的吸附作用，但由于其孔径大（2.5~5.5nm）和活性2
表面相对较小（180~370m/g），其消耗量大，成本较高。常见的吸附剂还有沸石分子筛，它是结晶硅铝酸金属盐的水合物。沸石分子筛在水分子被除去后，硅氧四面体和铝氧四面体形成笼形结构，孔径一般为 属于微孔材料。沸石分子筛多用于水分、气体、不饱和烃、有机酸等氧化产物的吸附（3A、4A、5A型分子筛多用于吸水）。

[0004] 上述所说的微孔是按照国际材料学会规定：材料孔径小于2nm的为微孔材料（Microporous）；孔径在2-50nm的为中孔或者介孔材料（Mesoporous）；大于50nm的为大孔材料（Macroporous）。

发明内容

[0005] 为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目在于提供一种电力用油再生处理高性能微孔吸附剂及其制备方法，本发明吸附剂能有效除去油品中因老化或水解产生的极性分子，降低油品酸值、改善油品的泡沫特性、有效脱色和去除油泥等，从而全面恢复油品的各种性能指标；其制备方法简便、条件温和、易于操作、成本费用低，特别适合于规模化生产。

[0006] 为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

[0007] 一种电力用油再生处理高性能微孔吸附剂，所述吸附剂的组分包括Si、Ti和C，Si、Ti和C的摩尔比为5~7：1：0.1~0.7。

[0008] 所述Si、Ti和C的摩尔比为6：1：0.5。2

[0009] 所述吸附剂的孔径为 比表面积为530~650m/g。

[0010] 上述所述的电力用油再生处理高性能微孔吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

[0011] 步骤1：将重量比为0.01~0.15：1的有机胺和十六烷基三甲基溴化铵配制成碱性溶液，调节pH在8~12范围内，并在50~85℃搅拌8~20小时；

[0012] 步骤2：将重量占碱性溶液0.1~3.5%的碳源加入到步骤1制备的碱性溶液中，并搅拌4小时以上；

[0013] 步骤3：将Si和Ti摩尔比为5~7：1的硅源和钛源的混合物，在剧烈搅拌的情况下，加入到步骤2制备的溶液中，硅源和钛源的混合物的加入量使得Si、Ti和C的摩尔比为5~7：1：0.1~0.7，并继续搅拌10~20小时，得到白色初始凝胶产物；

[0014] 步骤4：将步骤3得到的白色初始凝胶产物置于70~110℃鼓风烘箱中15小时以上，得到白色固体粉末；

[0015] 步骤5：将步骤4得到的白色固体粉末用无水乙醇洗涤3次以上，再用蒸馏水洗涤3次以上，直至清洗液无色透明为止，得到白色微孔吸附剂原粉；

[0016] 步骤6：将步骤5得到的白色微孔吸附剂原粉转移到微波反应釜中，在微波辐射条件下加热，该反应釜压力为0.5~1.0MPa，时间1~3小时，功率控制在500~1000W，得到高性能微孔吸附剂。

[0017] 步骤1所述的pH调节采用氨水或氢氧化钠和稀硝酸或冰醋酸进行调节。

[0018] 步骤1所述的有机胺为乙胺、正丙胺、正丁胺、二丙基胺、四乙基氢氧化铵或四丙基氢氧化铵。

[0019] 步骤2所述的碳源为石墨或者碳纳米管中的一种或其混合物，且呈纳米级粉末状，当为两种时，为任意比例混合。

[0020] 步骤3所述的硅源为硅酸钠、硅溶胶、硅胶、白炭黑中的一种或多种，当为多种时，为任意比例混合。

[0021] 步骤3所述的钛源为有机钛酯中钛酸丁酯，钛酸异丙酯或无机钛化合物中的硫酸钛、氯化钛中的一种。

[0022] 步骤6所述的微波反应釜中加热可在空气或氧气气氛下进行。

[0023] 和现有技术相比，本发明具有如下优点：

[0024] 本发明具有合成方法简便、条件温和、易于操作、成本费用低，特别适合于规模化生产；该吸附剂稳定性高，其中添加的碳纳米粉末为无机模板剂作为对十六烷基三甲基溴化胺有机模板剂的补充，兼具催化剂的作用，使得反应进行完全且速率大幅提高；该吸附剂2
具有微孔结构（孔径为 ）且孔径均一、比表面积大（530~650m/g）等特点；将该吸附剂用于电力用油再生处理，能有效除去油品中因老化或水解产生的极性分子，降低油品酸值、改善油品的泡沫特性、有效脱色和去除油泥等，能全面恢复油品的各项性能指标，有效的延长油品的使用寿命，对节能环保意义重大。

具体实施方式

[0025] 下面用具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

[0026] 实施例一：

[0027] 分别取正丁胺1g和十六烷基三甲基溴化铵99g溶于500g蒸馏水中，用氨水和冰醋酸调节pH值到8.2，在50℃水浴中搅拌20小时，搅拌速度设为800r/min，再加入由碳纳米管制备的粒径为10nm左右的粉末0.6g，继续搅拌4小时，然后将300g无水硅酸钠和170g钛酸丁酯的混合物加入其中，将搅拌速度设为1300r/min持续搅拌11小时，室温下冷却，将所得白色初始凝胶产物置于72℃鼓风烘箱中干燥15小时，将所得白色固体粉末分别用无水乙醇和蒸馏水各洗涤三次，洗液无色透明；再将所得白色粉末转移到微波反应釜中，反应釜压力为0.5MPa，功率控制在500W持续加热3.0小时，空气中自然冷却，得到高性能微孔吸附剂,。

[0028] 在对某电厂劣化的抗燃油进行再生处理时，加入该高性能微孔吸附剂3wt％，在45℃水浴中加热搅拌10min后，用滤纸进行过滤，对处理后的油品进行测试后与处理前指标进行对比，结果见表1。

[0029] 表1某电厂运行抗燃油再生前后油品的主要项目结果对比

[0030]

[0031] 实施例二：

[0032] 分别取四乙基氢氧化铵15g和十六烷基三甲基溴化铵85g溶于500g蒸馏水中，用氨水和稀硝酸调节pH值到11.8，在85℃水浴中搅拌8.5小时，搅拌速度设为800r/min，再加入由石墨制备的粒径为10nm左右的粉末20g，继续搅拌5小时，然后将840g硅溶胶和563g钛酸异丙酯的混合物加入其中，将搅拌速度设为1300r/min持续搅拌20小时，室温下冷却，将所得白色初始凝胶产物置于110℃鼓风烘箱中干燥18小时，将所得白色固体粉末分别用无水乙醇和蒸馏水各洗涤三次，洗液无色透明；再将所得白色粉末转移到微波反应釜中，反应釜压力为0.98MPa，功率控制在1000W持续加热1小时，空气中自然冷却，得到高性能微孔吸附剂。

[0033] 在对某电厂劣化的汽轮机油进行再生处理时，加入该高性能微孔吸附剂3wt％，在45℃水浴中加热搅拌10min后，用滤纸进行过滤，对处理后的油品进行测试后与处理前指标进行对比，结果见表2。

[0034] 表2某电厂运行汽轮机油再生前后油品的主要项目结果对比

[0035]检验项目 再生前 再生后 质量指标
外观 墨绿色，透明 淡黄色，透明 DL/T429.1

[0036]酸值，mgKOH/g 0.128 0.042 GB/T264
破乳化度（54℃），min 13.9 1.8 GB/T7605
空气释放值（50℃），min 8.5 2.3 SH/T0308
油泥 痕迹 无 报告
液相锈蚀 中锈 无锈 GB/T11143

[0037] 实施例三：

[0038] 分别取二丙基胺10g和十六烷基三甲基溴化铵90g溶于500g蒸馏水中，用氨水和冰醋酸调节pH值到9.5，在75℃水浴中搅拌10小时，搅拌速度设为800r/min，再加入由碳纳米管制备的粒径为10nm左右的粉末6g，继续搅拌5.5小时，然后将90g无水硅酸钠、390g硅溶胶和402g硫酸钛的混合物加入其中，将搅拌速度设为1300r/min持续搅拌15小时，室温下冷却，将所得白色初始凝胶产物置于78℃鼓风烘箱中干燥18小时，将所得白色固体粉末分别用无水乙醇和蒸馏水各洗涤三次，洗液无色透明；再将所得白色粉末转移到微波反应釜中，反应釜压力为0.75MPa，功率控制在700W持续加热2.5小时，空气中自然冷却，得到高性能微孔吸附剂。

[0039] 在对某电厂劣化的抗燃油进行再生处理时，加入该高性能微孔吸附剂3wt％，在45℃水浴中加热搅拌10min后，用滤纸进行过滤，对处理后的油品进行测试后与处理前指标进行对比，结果见表3。

[0040] 表3某电厂运行抗燃油再生前后油品的主要项目结果对比

[0041]

[0042] 实施例四：

[0043] 分别取四丙基氢氧化铵10g和十六烷基三甲基溴化铵65g溶于500g蒸馏水中，用氢氧化钠和冰醋酸调节pH值到11.5，在80℃水浴中搅拌10小时，搅拌速度设为800r/min，再加入由石墨制备的粒径为10nm左右的粉末12g，继续搅拌4小时，然后将395g白炭黑和243g钛酸丁酯的混合物加入其中，将搅拌速度设为1300r/min持续搅拌11小时，室温下冷却，将所得白色初始凝胶产物置于72℃鼓风烘箱中干燥16小时，将所得白色固体粉末分别用无水乙醇和蒸馏水各洗涤三次，洗液无色透明；再将所得白色粉末转移到微波反应釜中，反应釜压力为0.68MPa，功率控制在850W持续加热1.3小时，空气中自然冷却，得到高性能微孔吸附剂。

[0044] 在对某电厂劣化的变压器油进行再生处理时，加入该高性能微孔吸附剂3wt％，在