變壓器用高效乾燥劑及其所用助劑、製法的製作方法

2023-09-17 13:17:45 2

專利名稱：變壓器用高效乾燥劑及其所用助劑、製法的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種變壓器用高效乾燥劑及其所用助劑、製法。
背景技術：
在變壓器使用過程中，由於其使用的循環油質在循環降溫過程中會生成部分酸和水，從而降低了變壓器的使用壽命或功率，不得不經常對變壓器進行檢修。這就給用戶造成了很大的麻煩，也不便於正常生產，降低了生產效率，增加了生產成本。通用矽膠在溼度低的情況下基本上沒有吸附能力，以溼度為RH10％為例，通用矽膠的吸附能力僅僅為5％左右。此外，通用乾燥劑在被放入水中或油中時，會因快速吸收大量的水或油而釋放出大量的熱量，在類似於溶漲力的力作用下發生粉碎炸裂，使變壓器無法正常工作。此外，通用矽膠也不能夠再生、變壓器油需經常更換。
另外，通用乾燥劑在高溫條件下(指變壓器最高額定功率下的最大溫度)，水及酸性物質很容易脫附。
因此，非常需要研製一種能夠解決上述問題的通用矽膠替代品。

發明內容
本發明的一個目的就是提供這樣一種乾燥劑，其在高溼度條件下的油中浸泡時不會炸裂，在低溼度條件下有較高的吸附量，高溫條件下不脫附，一次使用周期長，同時能夠再生。
本發明的再一個目的就是提供一種生產這種乾燥劑的製備方法。
本發明的另外一個目的是提供一種乾燥劑用助劑。
為了實現上述目的，本發明人進行了深入細緻的研究，結果發現通過在矽膠中採用一種無毒環保價格低廉並且含無機鹽和金屬氧化物的複合助劑，可以有效地提高幹燥劑在低溼度條件下的吸附能力和防止高溫條件下脫附的能力，並且在油中不易炸裂，從而實現了本發明。由此，本發明提供了一種新型變壓器用高效乾燥劑組合物，它包括100重量份的球形矽膠，和10-40重量份的複合助劑，其中所述複合助劑由佔助劑總重量10-40％，優選10-40％，更優選20-40％的無機鹽和1-20重量％，優選5-15％，更優選5-10％的金屬氧化物和餘量的水組成。
本發明還提供了該高效乾燥劑組合物的製備方法，包括如下步驟(a)將重量比為(10-40)∶(1-20)的無機鹽和金屬氧化物在水中混合製成複合助劑浸漬液，(b)將球形矽膠浸漬於複合助劑浸漬液中，和(c)將浸漬過的矽膠乾燥、灼燒。
根據本發明的再一個方面，提供了一種變壓器高燥劑用助劑，其由佔助劑總重量10-40％，優選10-40％，更優選10-30％的無機鹽和1-20重量％，優選5-15％，更優選5-10％的金屬氧化物和餘量的水組成。
對於熟悉本專業的技術人員來說，從以下的發明詳述和所附權利要求書中，本發明的這些和其他一些目的和特徵將變得十分清楚。
具體實施例方式
本發明的乾燥劑具有如下優點①本發明採用自行研製的無毒無害地化學助劑材料，不含有任何公害物質，能較好地吸附油中酸性物質和水份；②本發明在油中浸泡不炸裂，不影響變壓器工作，在低溫下有較強吸附能力，且在較高溫度下不脫吸附水份；③本發明採用的化學助劑價格比較低廉，生產工藝簡單，但其產品性能接近於高效乾燥劑(軍工用)水平。本發明的目的就是提供這樣一種生產變壓器用高效乾燥劑的製備方法。
本發明中，除非特別指明，術語「納米級」是指平均直徑小於100nm(的矽膠(SiO2.nH2O))。術語「粗孔矽膠」是指平均孔徑為8-10nm的矽膠。
球形矽膠顆粒的製備用於本發明的球形矽膠優選為高強度、不透明的固體矽膠顆粒，其製備方法可以包括如下步驟
(1)製備矽膠粉(優選200目以下)將粗孔矽膠(大顆粒，粒度範圍不限)加入到粉碎設備中，進行加工粉碎，粉碎後粒度分級，即得合適粒度(優選200目以下)的矽膠膠粉。根據本發明的一種替代方案，可以省略步驟(1)，直接購買合適粒度的矽膠作為矽膠膠粉。
(2)配製粘合劑將納米級二氧化矽用水稀釋到5-6波梅度(Bé)作為粘合劑。
(3)製備球形矽膠將步驟(2)中配製的粘合劑，優選以噴灑方式，塗敷在步驟(1)中製得並加入到造粒機如滾球造粒設備中的矽膠粉上，直至膠粉成為球形顆粒。噴灑納米級二氧化矽用的壓力容器設備沒有特別限制，但優選使用能至少承受0.6MP壓力的抗壓容器。優選地，可以將製得的球形矽膠進行篩選分級，優選採用平均粒徑為1-8mm或其某一部分如2-6mm的矽膠來進行下一步工序。
在浸漬到複合助劑浸漬液前，球形矽膠要進行烘乾，不能直接使用。將球形矽膠烘乾到水份小於5wt％。
複合助劑浸漬液的配製用於本發明的複合助劑浸漬液由1-40重量％，優選10-40重量％的無機鹽，和5-20重量％的金屬氧化物和餘量的水混合而成。其中，無機鹽可以包括但不限於氯化鎂、氯化鈣、氫氧化鈣、高氯酸鹽或它們中兩種或多種的混合物。如果使用氯化鎂，則其在浸漬液中的濃度優選為為1-10％。如使用氯化鈣，則優選重量比率為1-40％，更優選的使用10-30％的比率。如使用氫氧化鈣，則優選重量比率為5-20％。金屬氧化物包括但不限於氧化鈣、氧化鎂或它們的混合物。如使用氧化鈣，則其在浸漬液中的濃度優選為1-10重量％，更優選的使用5-10％。如使用氧化鎂，則優選為1-10重量％，更優選的使用5-10％。無機鹽和金屬氧化物可以獨立地以固體或溶液形式、分別或同時加入到溶劑中混合。
乾燥劑組合物的製備然後，在適當的浸漬設備如染膠設備中，將球形矽膠浸漬於複合助劑浸漬液中。複合助劑浸漬液的用量應當能夠足以浸漬矽膠，例如複合助劑浸漬液∶矽膠為2∶1(體積比)的比例加入。浸漬時間沒有特別限制，優選至少浸漬3小時，更優選浸漬3-5小時。然後，將浸漬過的矽膠撈出、乾燥並灼燒。優選使用的烘乾溫度為110-150OC，最好烘到水份低於2重量％。然後在高溫爐內進行高溫灼燒，優選使用的灼燒溫度為200-240℃，灼燒時間為3-4小時。優選在灼燒前或灼燒後，更優選在灼燒前，可以將球形矽膠進行分級，優選採用平均粒徑為1-8mm或其某一部分如2-6m的矽膠。經過上述步驟，就可以得到本發明變壓器用高效乾燥劑組合物，它為顆粒狀，具有納米級微孔結構。
再生本發明的變壓器用乾燥劑可以方便地再生。再生方法為將變壓器用高效乾燥劑取出，在高溫150℃下烘足夠時間例如2小時即可。
雖然不願受任何理論的約束，但是據信，正是由於採用了上述組成和製備方法，本發明的變壓器用高效乾燥劑組合物才表現出如下優異功能1、具有優異的吸附性。具體來說，可能由於本發明所採用的化學助劑與矽膠表面的矽醇鍵相結合，使得矽膠能夠在低吸附條件下吸附大量的水蒸氣和微量的酸，從而解決了吸附容量大的矽膠在低溼度條件下吸附量低的問題；本發明生產出的產品能達到10％以上的吸附能力；而通用矽膠僅僅為5％左右。
2、矽膠經過本發明方法加工處理後，具有在高溼度條件下或在水中(或油中)不炸裂的特點，從而解決了矽膠，如常規粗孔矽膠或常規細孔矽膠，在高溼度條件下易炸裂這一現有技術缺點，相應地，本發明的乾燥劑組合物也不易炸裂；3、本發明乾燥劑組合物還能夠再生，再生方法簡單，易行，並且一次使用循環的時間長，因此，使用本發明可大大降低變壓器油的更換次數，增加變壓器的使用壽命。
4、另外，本發明生產的高效乾燥劑由於其表面性質的改變，使其具有了能夠牢固水份或酸性物質的特性，從而在較高的溫度下也不能使水份或酸性物質脫附。而通用乾燥劑在高溫條件下，水及酸性物質很容易脫附。
實施例實施例1矽膠膠粉的製備將粗孔矽膠(粒度不限，吸附量在80重量％以上)，放入粹碎機中粉碎，進行篩分，選擇200目以下的膠粉進行下一步工序。
實施例2乾燥劑的製備開動造粒設備，將20公斤實施例1中製備的200目以下的矽膠膠粉加入球形造粒設備中，再將配製好的納米級二氧化矽(工業級，下同)的5Bé溶液噴灑到矽膠表面，制球。將製得的球進行烘乾、篩選，選取3-6mm的矽膠進行浸染試驗，首先將配製好的含20重量％氯化鈣和5重量％氯化鎂、5重量％的氧化鈣的助劑水溶液10公斤加入到染膠槽中，再加入5公斤的如上製得的球狀矽膠進行浸泡，浸泡時間為3小時，然後進行烘乾，烘乾溫度為120℃，烘至水份含量為1.5重量％，取出進行灼燒，灼燒時間為3小時，溫度210℃分析數據如下項目指標外觀白色顆粒，有個別異色顆粒加熱減量％ ≤1.0磨耗率％≤1.2吸附％量RH＝10％，≥10.05RH＝20％，≥11.38RH＝80％，≥90.80實施例3開動造粒設備，將10公斤實施例1中製備的200目以下的矽膠膠粉加入球形造粒設備中，再將配製好的納米級二氧化矽2.5Bé溶液噴灑到矽膠表面，制球。將製得的球進行烘乾、篩選，選取3-6mm的矽膠進行浸染試驗，首先將配製好的含40重量％氯化鈣和20重量％的氧化鎂的助劑水溶液5公斤加入到染膠槽中，再加入2.5公斤的如上製得的球形矽膠進行浸泡，浸泡時間為3小時，然後進行烘乾，烘乾溫度為120，烘至水份1.5重量％取出進行灼燒，灼燒時間為3小時，溫度210℃分析數據如下項目指標外觀白色顆粒，有個別異色顆粒加熱減量％ ≤1.1磨耗率％≤0.95吸附％量RH＝10％，≥10.25RH＝20％，≥11.84RH＝80％，≥96.58實施例4開動造粒設備，將30公斤實施例1中製備的200目以下的矽膠膠粉加入球形造粒設備中，再將配製好的納米級二氧化矽5Bé溶液噴灑到矽膠表面，制球。將製得的球進行烘乾、篩選，選取3-6mm的矽膠進行浸染試驗，首先將配製好的含氫氧化鈣30重量％、10重量％氧化鎂的助劑水溶液15公斤加入到染膠槽中，再加入7.5公斤的如上製得的球形矽膠進行浸泡，浸泡時間為3小時，然後進行烘乾，烘乾溫度為120，烘至水份1.5重量％取出進行灼燒，灼燒時間為3小時，溫度210℃，分析數據如下項目指標外觀白色顆粒，有個別異色顆粒加熱減量％ ≤1.0磨耗率％≤1.3吸附％量RH＝10％，≥10.56RH＝20％，≥10.86RH＝80％，≥96.58實例例5
開動造粒設備，將40公斤實施例1製備的200目以下的矽膠膠粉加入球形造粒設備中，再將配製好的納米級二氧化矽5Bé溶液噴灑到矽膠表面，制球。將製得的球進行烘乾、篩選，選取1-5mm的矽膠進行浸染試驗，首先將配製好的含6重量％氯化鎂、10重量％氯化鈣、1重量％氧化鎂助劑溶液20公斤加入到染膠槽中，再加入10公斤的上述製得的矽膠進行浸泡，浸泡時間為3小時，然後進行烘乾，烘乾溫度為120，烘至水份1.5重量％取出進行灼燒，灼燒時間為3小時，溫度210℃。分析數據如下項目指標外觀白色顆粒，有個別異色顆粒加熱減量％ ≤0.96磨耗率％ ≤0.95吸附％量RH＝10％，≥10.25RH＝20％，≥11.68RH＝80％，≥89.23實施例6開動造粒設備，將50公斤實施例1中製備的200目以下的矽膠膠粉加入球形造粒設備中，再將配製好的納米級二氧化矽5Bé溶液噴灑到矽膠表面，制球。將製得的球進行烘乾篩選，再選取2-6mm的矽膠進行浸染試驗，首先將配製好的氯化鈣25％、氫氧化鈣7％和7重量的氧化鎂助劑溶液25公斤加入到染膠槽中，再加入12.5公斤的上述製得的球形矽膠進行浸泡，浸泡時間為3小時，然後進行烘乾，烘乾溫度為120，烘至水份1.5重量％取出進行灼燒，灼燒時間為3小時，溫度210℃。分析數據如下項目指標外觀白色顆粒，有個別異色顆粒加熱減量％≤1.5
磨耗率％ ≤1.3吸附％量RH＝10％，≥10.39RH＝20％，≥11.56RH＝80％，≥97.70
權利要求
1.一種變壓器用乾燥劑，包括100重量份的球形矽膠，和10-40重量份的複合助劑，其中所述複合助劑由佔助劑總重量10-40％的無機鹽和1-20重量％的金屬氧化物和餘量的水組成。
2.如權利要求1的乾燥劑，其中所述無機鹽選自氯化鎂、氯化鈣、氫氧化鈣、高氯酸鹽它們中兩種或多種的混合物。
3.如權利要求1的乾燥劑，其中所述金屬氧化物選自氧化鈣、氧化鎂、和它們中兩種或多種的混合物。
4.如權利要求1的乾燥劑，其中所述球形矽膠的平均粒徑為1-8mm。
5.如權利要求1的乾燥劑，其中所述無機鹽佔助劑總重量的10-30％。
6.如權利要求1的乾燥劑，其中所述金屬氧化物佔助劑總重量的1-10％。
7.一種變壓器乾燥劑用複合助劑，用於製備權利要求1的乾燥劑，其包括佔助劑總重量10-40％的無機鹽和1-20重量％的金屬氧化物。
8.如權利要求5的乾燥劑，其中所述無機鹽選自氯化鎂、氯化鈣、氫氧化鈣、高氯酸鹽它們中兩種或多種的混合物。
9.如權利要求5的乾燥劑，其中所述金屬氧化物選自氧化鈣、氧化鎂、和它們的混合物。
10.一種變壓器用乾燥劑的製備方法，包括如下步驟(a)將重量比為(10-40)∶(1-20)的無機鹽和金屬氧化物在水中混合製成複合助劑浸漬液，其中無機鹽在複合助劑中的濃度為10-40重量％，金屬氧化物在複合助劑中的濃度為1-20重量％；(b)將球形矽膠浸漬於足量的複合助劑浸漬液中；和(c)將浸漬過的矽膠乾燥、灼燒。
全文摘要
本發明涉及一種變壓器用乾燥劑，包括100重量份的球形矽膠，和10－40重量份的複合助劑，其中所述複合助劑由佔助劑總重量10－40％的無機鹽和1－20重量％的金屬氧化物和餘量的水組成。本發明還公開了其製備方法和其中使用的複合助劑。本發明的乾燥劑在高溼度條件下的油中浸泡時不會炸裂，在低溼度條件下有較高的吸附量，高溫條件下不脫附，一次使用周期長，同時能夠再生。
文檔編號B01D15/00GK1579593SQ0315250
公開日2005年2月16日 申請日期2003年8月1日 優先權日2003年8月1日
發明者李永兆 申請人:李永兆