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磷酸酯抗燃油劣化机理及脱水净化技术研究
作者:管理员    发布于:2017-11-02 14:03:15    文字:【】【】【

  基金项目:重庆市科技攻关重点项目(CSTC,2009AB3234);重庆市教委科技资助项目(KZH201118,KTD201019,K100722,K090704)磷酸酯抗燃液在工程中惯称磷酸酯抗燃油,它是抗燃油中运用为普遍的一种,常用作高参数机组的调节保安系统和旁路系统的工作介质。特别是汽轮机调速系统的控制液,普遍采用磷酸酯抗燃油,以避免压力油管破裂引发火灾。因此,分析研究油液的劣化机理,延长油品的使用寿命,不仅是机组安全运行的需要,同时对提高机组运行的经济性,减少报废油品对环境的污染都具有十分重要的意义。本文拟从抗燃油的温度、酸值和所含水分等方面进行劣化机理分析,并对磷酸酯抗燃油的处理方法进行了系统论述。

  1磷酸酯抗燃油的劣化机理磷酸酯抗燃油劣化的显著特征表现为油颜色加深、酸值升高,严重时产生沉淀物。对油液的酸值、含水量、颗粒度、体积电阻率、空气释放值、泡沫特性、溶剂效应、分子结构等诸多指标均有影响,其中以温度、酸值和含水量的影响为严重。i.i温度对抗燃油劣化的影响磷酸酯抗燃油的抗燃性是指油液具有较高的燃点、不易燃烧、也不会产生易燃和维持燃烧的分解产物,而且不沿油流传递火焰,甚至由分解产物引发气体燃烧后也不会引起整个液体着火。但是温度过高,同样会加速抗燃油的劣化。

  姚忠太分析了磷酸酯抗燃油在215MW机组高压抗燃油系统的运行过程中酸值升高的原因,并得到结论:抗燃油运行温度应控制在55°C以下,个别热点不能超过120°C.黄文强针对抗燃油在使用过程中劣化速度较快,研究分析了非金属材料、水分、清洁溶剂和温度对劣化的影响,指出温度过高会使油液的氧化速率加剧,运行温度应控制在40~55C.曹丽春等分析了抗燃油的物理化学特性和电液调节系统的结构组成,特别指出抗燃油虽具有抗燃性,但并不等同于抗高温性,环境温度过高同样会使抗燃油氧化速率剧增,其运行温度应控制在40~55C.可见,在系统运行的过程中,温度是影响抗燃油寿命的一个重要因素。新油的储存温度应维持在0~30°C;当机组在运行的过程中,温度也应尽可能地控制在40~55°C范围内。在系统温度不高的条件下,阀门、管轴和连接部件等地方都可能存在局部过热点。在这些地方,抗燃油有可能发生氧化或者热裂解,导致酸值增加或产生沉淀物,增加颗粒污染。

  1.2酸值对抗燃油劣化的影响油液酸值是反映抗燃油劣化变质程度的一项重要性能指标,通常抗燃油液酸值控制在0.20mgKOH/g范围内。酸值升高意味着油液变质劣化,同时还要加剧抗燃油的水解,对金属部件腐蚀,导致油泥的形成,从而影响调速系统运行,对安全构成威胁。

  磷酸酯的水解过程是自动催化降解的过程,即水解产物加速水解的过程。磷酸酯抗燃油作为人工合成的有机脂类液体,在酸、碱及盐的催化条件下容易发生水解。

  1.3水分对抗燃油劣化的影响水分不仅使矿物汽轮机油酸化,也是造成磷酸酯抗燃油酸值升高的重要因素。酸值的升高又会加速油液的水解及机组部件的腐蚀,从而引发恶性循环。抗燃油的设计寿命为10年,但通常在使用半年到一年后,其水分含量和油液酸值就会超标。水分含量过高还会使电阻率降低,影响泡沫和空气释放特性。研究表明,油液中的水分含量应严格控制在0.1以内。

  VernonCA等报道:磷酸酯在低含水量的酸催化如下:+这里的Ar替代C6、C7、C8芳烃或院基苯,这个反应能产生二元单脂ArOPO‘(OH)2和终产物磷酸。亲核试剂(H2O)与亲电试剂(磷原子)发生反应,并且置换出可分离基团(酸)。其反应机理为:路易斯酸存在的环境中,会加快催化脂类物质水解的速度,并且催化能力比盐酸、磷酸等无机盐更强。

  2磷酸酯抗燃油净化方法油液的净化再生方法通常包括物理方法和化学方法两大类。对于油液本身氧化变质程度很小的一类,多采用物理方法去除杂质,包括过滤法、静电吸附、真空脱水(气)、离心分离等;而对于污染程度和氧化程度都比较严重的废油,则需采用化学方法净化。

  传统也常用的化学方法是硫酸-白土精制再生工艺。由于抗燃油的热安定性和水解安定性都很差,因此不能采用硫酸-白土精制工艺,否则会水解生成具有腐蚀磷酸盐,影响油液品质及机组的安全运行。

  2.1重力沉降法重力沉淀是初级分离方法,它利用油和水的不相溶性及密度差,在静止或低速流动状态下实现水与油液的分离。分散在油液中的水滴在重力作用下缓慢下沉,水滴下沉的速度取决于水滴的大小、油与水的密度差、流动状态及油液的粘度等。其关系可用Stokes公式来描述,即:介质阻力的作用。颗粒杂质受到的浮力可表示为:孙锦宜。含氮废水处理技术与应用。北京:化学工业出版梁鹏,张玲,黄霞,等。双筒型微生物燃料电池生物阴极反硝夏连海,夏志新,刘龙丹。介绍一种新型油液真空脱水装置。液压气动与密封,1996(3):21-22.陈进生。离子交换与真空脱水技术在抗燃油维护中的组合应用。华东电力,2002(10):王资。浮游选矿技术。北京:冶金工业出版社,2006.WangZi.PlanktonicBeneficiation蒋胜韬,王三秀。一体式膜生物反应器同步硝化反硝化中试实验研究。环境科学与技术,2009,32(10)谢珊,陈阳,梁鹏,等。好氧生物阴极型微生物燃料电池的同时硝化和产电的研究。环境科学,2010,31(7):16011605.

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