Адсорбционная осушка трансформаторного масла протекает в несколько стадий.
Температурный режим и прочие условия соответствуют циклу термической активации свежих цеолитов.
Сорбционные свойства молекулярных сит восстанавливаются полностью, практически без потери цеолита.
На рис. 24 приведена, принципиальная схема установки, рекомендуемой для осушки масел, а также для регенерации отработанных масел. Обводненное масло из сырьевого бака с определенной скоростью подается насосом снизу в адсорбер, включенный в цикл очистки. Скорость подачи регулируют путем сброса части масла в бак для «сырого» масла. Перед подачей в адсорбер масло пропускают через фильтр тонкой очистки (с целью предохранения поверхности цеолита от засорения). Проходя сквозь слой активированного адсорбента, оно осушивается. Очищенное масло через фильтр тонкой очистки направляют в сборник сухого масла, снабженный цеолитным патроном, предохраняющим масло от обводнения.
В то время как первый адсорбер включен в цикл осушки, во втором протекает процесс регенерации отработанного цеолита Воздуходувкой холодный воздух нагнетается в нагревательный патрон и нагревается до 350—400° С (температура регулируется контактным термометром с промежуточным реле и магнитным пускателем или термопарой с милливольтметром). Горячий воздух поступает в адсорбер, где происходит выжиг масла и продувка цеолита. Образующиеся газы удаляются из адсорбера через вытяжную трубу в атмосферу. Активированный цеолит заливают сухим маслом (свежим или регенерированным), поступающим самотеком из бачка, расположенного над адсорбером.
Рис. 24. Принципиальная схема установки с молекулярными ситами:
1 — бак для «сырого» масла; 2 — линия сброса масла; 3 — насос; 4 — фильтры тонкой очистки; 5- манометр ; 6 —адсорберы (десорберы); 7 —газоход; 8 — промежуточный бачок для «сухого» масла; 9 — патроны с цеолитом типа NaA; 10 — бак (сборник) «сухого» масла; 11 — термопара с милливольтметром или контактный термометр с промежуточным реле и магнитным пускателем; 12 —печь для нагрева воздуха; 13 — воздуходувка.
Цеолитовая установка (см. рис. 24) может быть конструктивно оформлена и в виде двух самостоятельных блоков: собственно цеолитовая установка и установка для активации свежего и регенерации отработанного цеолита.
Рис. 25. Снижение кислотного числа отработанного трансформаторного масла при очистке различными адсорбентами:
а — кислотное число исходного масла 0,17 мг КОН/г; адсорбция в статических условиях при 20° С, расход адсорбента 10%; б — кислотное число исходного масла 0,6 мг КОН/г; адсорбция в статических условиях при 20° С, расход адсорбента 25%; 1 — цеолит типа NaA; 2 — отбеливающая глина; 3 — ионит АВ 16Г; 4 — цеолит типа NaX; 5 — силикагель КСК; 6 — алюмосиликатный катализатор.
Осушка трансформаторного масла цеолитами типа NaA изучалась в Московском химико-технологическом институте им. Д. И. Менделеева [30]. Процесс проводили в динамических условиях при 25° С на лабораторном стенде с адсорбционными колонками. В результате влагосодержание масла с 5,7·10-6 % снизилось до 2,5·10-6 %, а электрическая прочность с 20 кВ возросла до 120 кВ.
На Ленинградском комбинате по ремонту и монтажу холодильного оборудования осуществлена осушка масла ХФ-12 на цеолитах NaA. Разработаны и с успехом применяются непосредственно на холодильных машинах цеолитовые патроны — адсорберы.
В тресте «Главэлектроцентромонтаж» «сырые» свежие трансформаторные масла осушают при помощи передвижной адсорбционной установки с цеолитами типа NaA [31, 32].
В/К «Реготмас» проведена экспериментальная работа по определению адсорбционной активности цеолитов по сравнению с силикагелем КСК и отбеливающей глиной Зикеевского месторождения. Одновременно испытывали и ионообменные смолы (иониты). Исследовали как отработанные («кислые») масла с кислотными числами 0,1 и 0,6 мг КОН/г, так и искусственные смеси свежего трансформаторного масла (дополнительно очищенного 10% силикагеля КСК) с различными кислотами, низкомолекулярными и высокомолекулярными. В качестве кислых добавок применяли муравьиную, масляную, пальмитиновую, стеариновую, олеиновую, бензойную и нафтеновые кислоты. Кислотное число масла добавкой кислот доводили до 1 мг КОН/г.
Было установлено, что по убыванию активности в отношении снижения кислотного числа масел адсорбенты располагаются в такой последовательности: силикагель КСК, алюмосиликатный катализатор, иониты АВ-16Г и АВ-17, цеолиты типа NaX, отбеливающая глина и цеолиты типов СаА и NaA (рис. 25 и табл. 40).
ТАБЛИЦА 40. Изменение кислотного числа при адсорбционной очистке искусственной смеси трансформаторного масла с олеиновой кислотой (кислотное число смеси 1,0 мг КОН/г) *
Расход адсорбен та % | Кислотное число, мг КОН/г, при обработке масла | |||||||
ионитами | молекулярными ситами | силика гелем КСК | отбеливающей глиной | |||||
АВ-16г | АВ-17 | NaX | СаА | неактиви- рованной | активиро ванной газооб разным NH3 | активиро ванной Na2CO3 | ||
5 | 0,320 | 0,020 | 0,510 | 0,890 | 0,240 | 0,640 | 0,480 | 0,530 |
10 | 0,110 | 0,015 | 0,057 | 0,870 | 0,032 | 0,270 | 0,027 | 0,025 |
15 | 0,030 | 0,010 | 0,022 | 0,730 | 0,020 | 0,070 | 0,017 | 0,025 |
20 | 0,020 | 0,005 | 0,007 | 0,660 | Отсут ствие | 0,032 | 0,010 | 0,015 |
30 | 0,010 | 0,002 | Отсут ствие | 0,450 | То же | 0,002 | 0,002 | 0,007 |
* Температура контактирования 75° С; продолжительность 30 мин.
Таким образом, цеолиты типа NaX обладают несколько большей адсорбционной способностью по отношению к кислым продуктам старения трансформаторного масла, чем отбеливающая глина.
Возможность применения молекулярных сит и в качестве осушителя (цеолиты NaA), и в качестве регенерирующего агента (цеолиты NaX) позволяет осуществить процесс восстановления, например, «кислых» трансформаторных масел, экономически наиболее эффективно, установив последовательно адсорберы с цеолитами NaA и NaX или с силикагелем КСК. Многократное использование цеолитов благодаря их периодической регенерации повышает рентабельность этого способа.
Ограниченные возможности применения высокоосновных ионитов АВ-16Г и АВ-17 в качестве ионообменных веществ, нейтрализующих лишь кислые продукты старения масла, а также осложнения, связанные с процессом регенерации ионитов, препятствуют использованию последних для восстановления, например, отработанных трансформаторных масел.