变压器油生产工艺的研究本科毕业论文

本科毕业研究报告变压器油生产工艺的研究ResearchReportonprocessing

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独创性说明作者郑重声明：本毕业论文是我个人在指导教师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得辽东学院或其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者签名：___________日期：____-PAGEII--PAGEIII-毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名：日期：毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。

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二、国内外变压器油的发展情况随着我国经济高速发展，中国变压器油市场年需求量在40-50万吨。国内变压器油的发展基本经历了三个发展阶段,即50年代和60年代,石化行业、变压器制造行业和电力行业联合攻关,借鉴“前苏联”经验,各炼油厂根据自己原油和加工工艺的特点,研制和生产变压器油,基本满足了当时国内需求;进入80年代,随着改革开放和电力工业的发展,除欧美变压器油产品随变压器大量进入中国外,Nynas公司、Shell公司等国际油公司的环烷基变压器油开始进入中国市场,国内变压器油进入以西方国家和国际油公司为师的发展阶段,在此阶段初步建立了“环烷基油是变压器油的最佳选择”的概念,研制和生产了超高压变压器油;2000年以后,随着电力工业的跨越式发展,SIEMENS、ABB公司等国际变压器制造巨头纷纷在中国设立合资厂,中国变压器油进入同OEM合作进行联合开发,其变压器油产品与国际同步发展并形成了超越竞争对手的自主产品系列的新阶段,整个电力和变压器行业已经形成了以环烷基油和国产油为主的局面,油品质量趋于稳定。在国际上作为最大的变压器油供应商和权威机构的尼那斯环烷基油公司，划分变压器油产品类别的依据是IEC60296-2003版标准。2003年尼那斯环烷基油公司形成了独一无二的产品体系以适应此标准,保证在任何场合下能够正确选择油品。

三、变压器油生产工艺的研究意义（一）改进工艺提高变压器油质量的研究意义本课题调研的是对变压器油生产工艺在提高变压器油质量方面的改进，目前，我国变压器油市场年需求量在40-50万吨，随着各大变压器制造商生产能力的不断扩大，对变压器油上网需求也在日益提高，由于变压器油会和空气中的氧气发生氧化，致使油变质，不能起润滑作用。沈阳德孚润滑油制造有限公司在变压器油的生产工艺中，存在许多问题，如凝点、散点、粘度等指标不宜控制。为了改善这些缺陷，采用更为精确的工艺流程来生产变压器油。因此开发应用高质量变压器油是一个重要课题，所以本课题在对变压器油生产工艺的质量上提出了改进方案来生产高质量变压器油。1、变压器油的发展前景变压器油具有良好的热传导性和流动性，因而自上世纪二十年代以来，西欧、美国先后开发了生产变压器油的各种工艺路线，使变压器油的生产呈现了蓬勃发展的趋势。我国不少科研、生产单位也开展了变压器油生产和研究工作，取得了很大进展。随着我国经济高速发展，中国变压器油市场年需求量在40-50万吨。未来几年，变压器油的需求量还会逐步增加。新疆克拉玛依石化公司的变压器油产品主要供应国内知名的变压器厂的大中型变压器。目前，克石化公司变压器油产销量占中国石油产销量的72%，国内市场的43.3%，成为国内首家电器绝缘油生产和销量超过10万吨的生产厂家，同时也成为亚洲最大的电气绝缘油生产商,全国主力变压器生产企业均全部使用该公司产品。因此变压器油的发展前景乐观。2、变压器油的用途和应用前景变压器油是石油的一种分镏产物，它的主要成分是烷烃,环烷族饱和烃,芳香族不饱和烃等化合物[1]。变压器油具有比空气高得多的绝缘强度。绝缘材料浸在油中，不仅可提高绝缘强度，而且还可免受潮气的侵蚀。变压器油的比热大，常用作冷却剂。变压器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受热膨胀上升，通过油的上下对流，热量通过散热器散出，保证变压器正常运行。在油断路器和变压器的有载调压开关上，触头切换时会产生电弧。由于变压器油导热性能好，且在电弧的高温作用下能分触了大量气体，产生较大压力，从而提高了介质的灭弧性能，使电弧很快熄灭。变压器中的油在运行时主要起散热冷却作用。对绕组等起绝缘和绝缘保养作用。在高压引线处和分接开关接触点起消弧作用，防止电晕和电弧放电的产生。变压器油具有良好的热传导性和流动性，对于在300kv以下变压器中运行时，油温一般在60-70摄氏度之间，如超负荷运转，则油温可达70-90摄氏度，个别热点达100摄氏度对于在500kv变压器中运行的变压器油的油温会更高。所以要求变压器油应具有良好的热传导性和流动性以使变压器中的铁芯和线圈能得到有效冷却，使开关、断路器、泵、调节阀、负载分节点变换器能灵活动作。本课题在提高变压器油质量方面做了工艺改进，脱出环烷基油中的硫、氮、氧等杂质，除去胶质、稠环芳烃以及含氧、硫、氮等的化合物，吸附环烷基油中的硫、氮、氧的化合物尤其是含碱性氮的化合物等极性物质，最后恢复变压器油的活性。改进工艺后制得的高纯度变压器油产品近年来用于变压器等设备中减少了事故的发生，同时还能代替部分润滑油，具有重大意义。（二）德孚变压器油的生产工艺沈阳德孚润滑油生产制造有限公司在变压器油的生产工艺中，用基础油石蜡基油加入一定的抗氧剂T501和抗凝剂T808，在反应釜中加热并搅拌一定时间制得而成。具体的流程如下：该工艺生产变压器油的流程比较简单，把大罐中的基础油石蜡基油通过管道打入反应釜中，反应釜高约为1.5米，基础油最高只能达到1.2米，基础油太多的话，搅拌时油会从反应釜中溢出来。然后加入适量抗氧剂T501，能减缓变压器油氧化速度。再加入适量降凝剂T808，降低变压器油的凝点。基础油和添加剂都加入完毕后，打开脉冲按钮并搅拌，约30分钟左右使石蜡基油和添加剂能融合在一起，再打开加热按钮并搅拌，使油和添加剂彻底融在一起。把盖盖上，防止与氧气过多接触，再脉冲约30分钟就可以了。（三）德孚的原油与配料1.石蜡基油石蜡基油是从石油分馏制得的无色无味混合物。它以链烷烃为主，具有低致敏性和很好的封闭性，芳烃含量低，因此它无毒环保。我国于70年代起，制定出三种中性油标准，即石蜡基中性油、中间基中性油和环烷基中性油三大标准，分别以SN、ZN和DN加以标志。例如：75SN、100SN、150SN、200SN、350SN、500SN、650SN和150BS。但是，SN油的粘度以40℃的运动粘度，BS则以100℃运动粘度划分石蜡基基础油以俄罗斯和韩国产品质量最佳，国内来源主要由贸易进口后分销，进口此产品的企业有青岛森拓贸易有限公司、天津SK代理等。此产品适合用作高档润滑油原料。由于石蜡基油具有良好的粘温特性，较低的蒸发损失，优良的低温流动性，良好的抗氧化稳定性，对氧化产物及添加剂的溶解能力强。这些特点是最符合作为变压器油原油的特性。此基础油广泛应用于中低档润滑油生产（包括生产发动机油、液压油、齿轮油、压缩机油、冷冻机油、变压器油、导热油、淬火油、金属加工油等）和橡胶行业（作填充油）。2．抗氧剂T501抗氧剂T501[3]，化学名称2,6-二叔丁基对甲酚,属硫代双酚类化合物,是一种多用途、无污染、不着色性抗氧剂,用于润滑油及燃料油中，也是顺丁、丁苯、氯丁、丁睛等合成橡胶和聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS树脂及塑料的通用抗氧剂。T501纯晶为白色结晶，比重1.048（液化比重0.88980／4℃），熔点69－70℃，沸点257－265℃，闪点126.7℃（260°F），溶于苯、甲苯、醇、酮、四氯化碳、醋酸乙脂和汽油，不溶于水和稀烧碱溶液中。因其油溶性好,不着色,在各种石油产品(如二次加工汽油、润滑油、变压器油、导热油等)中被广泛用作抗氧剂。抗氧剂T501的机理是根据高分子的热氧化机理，在热氧化过程中产生的不稳定自由基和氢过氧化物是引起材料性能劣化的主要因素，抗氧剂的作用机理正是用来终止活性自由基和分解氢过氧化物的。具有抑制自由差连锁反应作用的自由基抑制剂称为主抗氧剂。由于T501是酚类系的抗氧剂，酚类抗氧剂有捕捉过氧化自由基的作用,在氧化过程中产生的自由基(R·)夺取了酚类抗氧剂的OH基上的H,自身变成RH,同时抗氧剂变成(1)的结构,通过苯环的共振变成(2)的结构,进一步与自由基反应变成(3)的稳定结构。一个抗氧剂分子可以使2个自由基失活。抗氧剂T501的反应机理3．降凝剂T808降凝剂T808是一种化学合成的高分子有机化合物,在其分子中具有与固体烃类(即蜡)的齿形链结构相似的烷基侧链,另外还含有极性基团或芳香核。一般来讲,降凝剂T808的长烃链或长烃侧链的碳原子数和原油中的蜡的平均碳原子数相同[4]。这样原油在浊点蜡晶析出时,降凝剂T808与蜡能很好的达到互溶,以阻止蜡晶生成网状结构。碳链上带有强的极性基团对其降凝作用是至关重要的。原油流动性改进剂的分子结构一般应具有一定长度的烷烃碳链特征(亲油性能)同时还应含有极性基团(亲水性能)当碳链与蜡共结晶或吸附于蜡表面时,极性基团可抑制蜡晶的生长,致使蜡晶相互分割。降凝剂T808的作用机理：改变蜡晶的发育历程,分散蜡的晶体,阻碍形成网状结构从而降低原油的凝点和粘度,改善原油的流动性能由于原油中的石蜡和加人的降凝剂分子量分布范围都相当宽,而成核和晶体生长是一个连续过程因此上述几种作用都可能同时发生。总的结果是使原油中的石蜡的结晶形态改变,晶体变小,结构强度下降,彼此间不易形成网络结构,从而降低原油的凝固点和粘度。四、德孚公司生产变压器油的优点及存在的问题（一）德孚变压器油成产工艺的优点反应装置简单，只有一个反应釜；反应时间短，1个小时左右；操作简单，打入的基础油加入适量添加剂。（二）德孚变压器油成产工艺存在的问题虽然德孚制备变压器油的反应装置简单，但是变压器油容易和空气中的氧气发生氧化，使油的质量下降，容易发生事故。由于操作简单，油中的水分、杂质不能被彻底的清除，也会使油的质量下降，容易发生事故。由于加入的添加剂的多少有误差，也使油的指标不易控制，尤其是运动粘度，不符合国家规定的指标，还必须重新调配，费时费力。五、对变压器油生产工艺的改进（一）工艺改进的出发点德孚生产变压器油的工艺操作及设备都很简单，但是各项指标不易控制，变压器油也很容易变质。通过新的生产工艺，变压器油还可以替代部分润滑油（机油、液压油等）。由于石油是不可再生资源，从目前的趋势看，石油的价格也是越来越贵，提高有的利用率可以很好的节约资源。出于以上考虑，所以本课题提出了四点对变压器油生产工艺的改进方案。（二）工艺改进的理论依据采用更为精确的生产工艺生产变压器油[5]，环烷基油加氢处理脱出原料中的硫、氮、氧等杂质，并将芳烃和多环芳烃转化为饱和烃。再用糠醛精制法除去胶质、稠环芳烃以及含氧、硫、氮等的化合物,使其抗氧化安定性、抗腐蚀性和电气性能更好。再用液相脱氮-白土精制工艺代替单纯的白土精制工艺，更好的吸附基础油中的极性物质（包括含硫、氮、氧的化合物尤其是含碱性氮的化合物）。最后用临氢降凝装置经氢活化后完全恢复活性，降低凝点。（三）工艺改进方案1．环烷基油加氢处理加氢脱酸装置降低了润滑油的酸值和杂质含量,为溶剂精制提供优质原料[6]。加工环烷基油,首先要除去环烷酸。碱洗脱酸与乙醇胺溶剂脱酸等工艺虽然可以回收部分环烷酸,但或因仅适用于轻馏分油,或因脱酸深度不够而难以大规模应用。而加氢脱酸工艺在很缓和的低温、低压条件下,就达到深度脱酸的目的。一般来讲,加氢油酸值降至0.5mgKOH/g以下即可满足糠醛精制进料要求,而从实际结果看加氢油酸值可以稳定达到0.1mgKOH/g以下。2．糠醛精制糠醛精致是为了除去其中的环烷酸、胶质、稠环芳烃和含氧、硫、氮的非烃化合物,从而改善其抗氧化安定性、抗腐蚀性和电气性能[7]。糠醛精致装置采用原料脱气。转盘萃取抽提、抽出液二效或三效蒸发等工艺。脱气系统增加了脱气塔，使脱气效果更佳。糠醛精制是采用溶剂萃取精制原理[10],根据溶剂对油品中理想成分与非理想成分溶解度的差异,选择性地从油品中除掉非理想成分,从而改善油品的一些性质。3．白土精制工艺白土补充精制的作用原理是[8]：利用白土孔隙吸附基础油中的极性物质（包括含硫、氮、氧的化合物尤其是含碱性氮的化合物），再经过滤从基础油中脱去白土及其吸附物。在白土补充精制过程中，润滑油基础油在脱除极性物质的同时，也除去了残留在基础油中的溶剂、水分、微量残留脱氮剂。但白土补充精制的缺点是白土用量大，精制油损失大，环保问题突出。润滑油液相脱氮-白土精制工艺就是针对白土补充精制的缺点开发的。脱氮精制是在一定的工艺条件下，采用脱氮选择性好、脱氮率高而脱硫率低的脱氮剂与糠醛精制油在液相状态下进行作用，通过脱氮剂与基础油中的碱性氮化物发生络合作用来降低油品中的碱氮含量，提高润滑油基础油的氧化安定性，而基础油的其他理化性能无明显变化。脱氮后的基础油再经过较小白土用量的白土精制过程，除去其中的微量脱氮残渣以及进一步脱除氮化物及胶质等非理想组分。脱氮精制不仅保证了基础油质量，而且还使白土用量大幅度下降，从而有效地减少了白土带油损失，提高了基础油的收率，最终提高装置的经济效益。4．临氢降凝临氢降凝装置是由4万t/a润滑油加氢脱酸装置改造而来,原料为常三线和减二线糠精油,加工能力5万t/a,共3台反应器串联[9]。与传统的酮苯脱蜡和尿素脱蜡相比,临氢降凝之后产品收率高,润滑油收率在95%以上,产品凝点低,加工成本低,对环境无污染。降凝催化剂经氢活化后活性完全恢复,具有较长的氢活化周期。（四）工艺改进的可操作性改进后的工艺生产出的润滑油性能不变，只是通过不同的装置去除杂质、胶质、稠环芳烃以及含氧、硫、氮等的化合物，降低酸值、凝点，吸附极性物质。不但保证了变压器油的质量，还提高了收率。从经济角度考虑，改进后的工艺提高了变压器油的质量，提高了收率，还可以使变压器油替代部分润滑油（机油、液压油等）。从改进条件考虑，增加的设备为加氢脱酸装置、糠醛精致装置、脱氮精制装置、临氢降凝装置，成本较低而且这几个设备在各个化工厂都有在使用，从设备的安装到反应条件的调试都比较容易，属于大众化的设备，改进后为了得到更高质量的变压器油产品具体的实施细节及方案还有待于在不断的实践中总结、提高并改进。结论改进后的工艺为后通过环烷基油加氢处理，再用糠醛精制法精制，再用液相脱氮-白土精制工艺代替单纯的白土精制工艺，最后用临氢降凝装置降低凝点。通过研究，我们得出：①环烷基油加氢处理脱出原料中的硫、氮、氧等杂质，并将芳烃和多环芳烃转化为饱和烃。②糠醛精制法除去胶质、稠环芳烃以及含氧、硫、氮等的化合物,使其抗氧化安定性、抗腐蚀性和电气性能更好。③液相脱氮-白土精制工艺代替单纯的白土精制工艺，更好的吸附基础油中的极性物质（包括含硫、氮、氧的化合物尤其是含碱性氮的化合物）。④临氢降凝装置经氢活化后完全恢复活性，降低凝点。总之，改进后的工艺生产的变压器油质量更好，用途更广，价值更高。参考文献[1]陈新发.西部石油天然气资源及发展战略.中国科协2005年学术年会论文集,2005.[2]《中国食品添加剂》.ChinaFoodAdditives,1997.[3]王效书.橡胶助剂的降解与稳定化处理.橡胶助剂行业会资料汇编,2000年5月.[4]朱莹,李俊台,马敬环.用于高含蜡原油的双聚合物降凝剂的研制(J).油田化学,2002,19(1)：85~87.[5]范惠明,李国英,刘新果.加氢技术在生产环烷基润滑油中的应用.1002-3119(2000)03-[6]翁振渊.进一步提高基础油质量适应高档润滑油的需要[J].石油炼制,1989,20(6):1-7.[7]王凯明，柯友胜，刘燕张，霞玲.变压器油基础油液相络合脱氮-白土精制工艺的应用研究.2011October.[8]中国石化总公司科学技术情况研究所.润滑油(中册)[M].北京:中国石化出版社,1996.[9]张德．踅·润滑曲,1989,(3);I～6.[10]TexacoDvelopmentCorp·Lube0ilManafactureTypicalProcessinguuits(1978).致谢我的调研报告是在刘飞老师的悉心指导下完成的。在工厂实习期间，从调研报告资料的查阅、调研方案的建立和论文的写作等方面都倾注了刘老师无数的心血和精力，刘老师宽广的学识、严谨的治学态度、无私的敬业精神和正直的为人更是深深地感动和影响着我，也激励着我。在这里我要真诚地对刘老师致以深深的谢意，调研过程中还得到了德孚公司武力超师傅的热心指导和帮助，两位老师不仅仅在调研报告完成的过程中教会了我许多专业知识、专业技能，更重要的是培养了我良好的科学态度和科学思想。老师们那严谨务实的工作作风、乐于助人的品格将时刻教育着我，在此我要向刘飞老师表示由衷的感谢！最后我还要对帮助我顺利完成调研报告的其它老师、工程师和同学表示感谢！辽东学院本科毕业论文版权使用授权书本论文作者及指导教师完全了解“辽东学院论文版权使用规定”，同意辽东学院保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权辽东学院可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编毕业论文。作者签名：导师签名：基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统\