基本介紹
- 中文名：糠醛精製變壓器油
- 外文名：Transformer Oil produced by Furfural Refining Process
- 相關領域：電力、化工
- 性狀：淺黃色透明液體
- 優點：無廢、溶劑可循環、精製深度可調
- 缺點：脫酸選擇性低
工藝發展背景,工藝原理,抽提原理,溶劑回收原理,影響精製效果的主要因素,存在的問題,
工藝發展背景
20世紀50~60年代，酸鹼精製工藝是國內生產變壓器油的主體工藝，該工藝生產過程簡單，易脫除含氧、含硫、含氮化合物，但生產過程中會產生大量的酸渣、鹼渣，對環境造成嚴重的污染。
70年代以來，溶劑精製和加氫精制得到了較快發展，溶劑精製多以糠醛精製為主，糠醛精製與酸鹼精製工藝相比，具有無廢、溶劑可循環使用、精製深度可以調節等優點，並且一次性投入低於加氫精制，目前已成為國內生產變壓器油的主要工藝。
工藝原理
抽提原理
糠醛精製變壓器油工藝流程糠醛精製變壓器油是採用溶劑萃取精製原理，選用糠醛作為溶劑，利用其對原料油中理想成分與非理想成分溶解度的差異，選擇性地從油品中除掉非理想成分，從而改善油品的一些性質。
糠醛是一種選擇性較強而溶解能力較低的溶劑，對原料油餾分中不同的烴類有不同的溶解度，多環短側鏈的芳香烴和環烷烴、膠質、硫和氮的化合物等（非理想組分）在糠醛中的溶解度較大，少環長側鏈的烴類（理想組分）在糠醛中的溶解度小，利用糠醛的這一性質，使原料油在抽提塔內與糠醛逆流接觸，在低於油品臨界溫度條件下，分出重度不同的兩相，然後利用重度差，使非理想組分由抽提塔底流出為抽出液，理想組分由抽提塔頂流出為精製液，分別蒸出溶劑後，即可得到抽出油和精製油。
溶劑回收原理
（1）通過蒸發汽提實現糠醛與油的分離
糠醛與油的分離是利用糠醛溶劑的沸點比油的沸點低來實現的。將精製液或抽出液加熱後進入各自的蒸發塔，控制溫度在糠醛溶劑沸點之上，使糠醛溶劑從塔頂蒸出，塔底分別流出精製油和抽出油。由於精製液中含醛量較少，約含全部溶劑的5%，在一個蒸發汽提塔中即可蒸出溶劑，而抽出液中含醛量較大，約含全部溶劑的95%，故需經三次蒸發後再補充一次蒸發汽提方可蒸出全部溶劑。
（2）通過乾燥脫水實現糠醛與水的分離
糠醛與水的分離是利用糠醛與水的共沸物沸點低於相同壓力條件下水的沸點來實現的。蒸發塔蒸出醛氣中含少量水蒸汽，汽提塔蒸出的水醛氣中含水蒸汽較多，經冷卻後，均可視為糠醛水溶液引入乾燥塔，蒸出大量含醛水蒸汽，從塔頂流出，乾燥塔底可得到乾糠醛為裝置循環溶劑。乾燥塔頂流出的含醛水蒸汽經冷卻後進糠醛水溶液罐，分離成濕糠醛與含醛水溶液。濕糠醛引入乾燥塔，進行循環乾燥並蒸出含醛水蒸汽，而糠醛水溶液罐中的含醛水溶液引入脫水塔。脫水塔的主要控制指標是塔頂溫度。塔頂溫度應高於操作壓力下共沸物的沸點，並且低於水的沸點。在此溫度條件下由塔底脫出脫醛淨水，由塔頂汽提出含醛汽，經冷卻後為含醛水溶液進入糠醛水溶液罐構成循環系統，此即為水溶液回收系統的雙塔回收溶劑過程。
影響精製效果的主要因素
（1）原料油的性質
糠醛精製是一個物理過程，它不能改變原料油中各物質的化學性質，因而原料油不同，操作條件和產品性質會有所不同。原料油質量對精製效果也有很大影響。
1) 原料中不能含水。含水會降低糠醛溶解能力使精製效果變壞，同時，糠醛易氧化生成糠酸，既腐蝕設備又會結焦堵塞管道而影響開工周期和增加溶劑消耗。
2) 原料油餾分要儘量切割窄一些。因為糠醛對油品的溶解度隨油品分子量增大而降低，在一定溫度範圍內，只利於一定分子量範圍的油品溶解，故窄餾份有利於操作。
3) 原料酸值要小。因為糠醛對環烷酸溶解能力差，所需溶劑比大，既影響處理量，又不易使產品合格，同時也易腐蝕設備或結焦。
4) 原料油粘度要在適當範圍內，不能過大或過小。如粘度過大，比重差太小，則逆流困難，不易抽提。粘度過小，油醛沸點差太小，不易回收溶劑，其結果會使產品收率、質量及糠醛純度降低。
5) 原料油中所含脫油溶劑應嚴格限定在指標內，因其影響糠醛的溶解能力。
（2）溫度
糠醛對原料中各組分的溶解能力雖不相同卻隨溫度的升高而增加。當溫度較低時，糠醛的溶解能力差，精製深度不夠從而使產品收率提高，但質量下降。當溫度較高時，產品收率下降，但精製深度提高質量可提高。適當的抽提溫度應控制在低於臨界溶解度溫度20～40℃範圍內。
（3）溫度梯度
為解決精油收率和精製深度的矛盾，得到質量好收率高的精製油，則在抽提塔內不同部位控制不同的溫度，常採用上高下低的溫度分布，使塔內沿塔高形成溫度差，稱為溫度梯度。採用較高的塔頂溫度來保證精製油的質量。採用較低的塔底溫度來保證精製油的收率。但是過高的塔頂溫度也會使精製油收率下降，過低的塔底溫度則最終導致塔頂精製油質量下降。塔內形成適當的溫度梯度後，塔頂糠醛中因較高溫度溶解的部分理想組分將隨自上而下的溫度降低而逐漸析出，形成塔內液相回流與塔內上升的液相接觸參與兩相間傳質，因而適當的溫度梯度也會提高抽提的分離效果。較合適的溫度梯度為(40～50)℃。
（4）溶劑比
溶劑比是指在單位時間內進入抽提塔的總溶劑量與原料油量之比。在一定溫度下，增大溶劑比，糠醛溶解度不變，但因為溶劑量增大，溶解的抽出油量增大，增加了精製深度，提高了精製油質量，但精製油收率下降，裝置能耗增加，合適的溶劑比應能滿足精製油質量與收率的雙重要求。
（5）溶劑含水
水的極性很強，溶劑含水後會明顯降低其溶解能力。一般來說溶劑含水後會使選擇性有所改善，但溶解能力降低，會使精製總體效果下降，溶劑含水易氧化生成糠酸發生腐蝕，故生產中使用糠醛應注意控制含水量。
（6）界面
原料與溶劑接觸後分為兩相，兩相分界面稱為界面。抽提塔內保持一定高度界面，可使抽提段有必需的高度，保證精製液分離，可全濃縮段有必需的高度，保證溶劑有足夠時間沉降。界面過高使塔頂抽提段變短，精製液與抽出液不能很好分離，從而影響精製油質量。界面過低，縮短了抽出液在塔內的停留時間，使抽出液中一部分理想組分來不及分出，從而影響精製油收率。
存在的問題
糠醛精製變壓器油存在脫酸選擇性低的問題，對於酸值大於0.8mgKOH/g的原料油，在較小劑油比下難以滿足精製油酸值要求，一般劑油比在3~5才能使精製油酸值達到要求，尤其是近幾年來，隨著我國重質原油開發規模的擴大，高酸值原油的產量不斷增加，導致重餾分油尤其是減壓餾分油的酸值急劇增加，直接影響變壓器油基礎油的後續加工及其產品質量；產品收率低；萃取劑成本和再生能耗高等問題。
針對糠醛精製工藝存在的問題，許多學者在現有的工藝基礎上進行了最佳化研究，例如套用研製的糠醛複合劑對原料油進行萃取精製，取得了滿意的效果。
