抗燃油离子交换树脂再生处理介绍

热电技术分享吧2018-06-05 07:49:30

随着燃气轮机、蒸汽轮机、水轮机、发电机、空气压缩机等重要动力设备在国内的技术不断提高,采用高精度调速系统的抗燃油越来越广泛,由于抗燃油的高指标要求和较贵的价格,抗燃油污染的处理也变得越来越重要。抗燃油是经过化学反应形成的合成油,不含任何填加剂。在使用中,不断受到氧化和机械剪切作用,其一些特性指标发生的变化会影响它的使用速其老化,对EH系统产生不利的影响,而这些性能指标不能通过填加任何填加剂来改善,只能通过在运行过程中采取有的措施来控制,最常用的就是对抗燃油进行再生处理。抗燃油的再生处理介质主要有:硅藻土、活性氧化铝、改型氧化铝、离子交换树脂四类。

目前,大多数用户采用硅藻土去除油中的微量水分(水与油的质量百分比,%)及酸值(每克抗燃油消耗的KOH的毫克数,mg/g),并由此降低电阻率。但这种传统的处理方法存在以下不足:(1)硅藻土中含有可被萃取的金属成分,如钙、镁等离子,这些离子会与油液水解的磷酸酯产物发生反应,形成胶状物的金属皂化物,堵塞过滤器及调节机构。(2)硅藻土是天然产物,不同批次产品存在化学成分的差异,使用时存在不可预测性。(3)硅藻土本身含有细微的颗粒,可能在硅藻土处理器运行不当时直接进入油系统。(4)硅藻土或活性矾土仅能除去微量的水分和酸值,对含酸值或水分大的油液的处理能力较有限,对严重劣化的油品,当酸值超过0.2mg/g后,处理起来就比较困难,往往需要更换好几个滤芯才能有效果,当酸值超过0.30mg/g,处理能力将达到极限。(5)硅藻土需频繁更换,处理的油量较少。

另外市场上除了硅藻土再生外,应用活性氧化铝的也较多,活性氧化铝的处理酸的能力是硅藻土的2.5倍。但是活性氧化铝会释放出铝和钠等金属离子,与硅藻土一样容易产生凝胶状的磷酸金属盐,会造成伺服阀粘结。活性氧化铝的颗粒易爆裂成粉末状,这些硬度极高的小颗粒物质很容易进入油中,引起颗粒污染,并容易造成泵、阀类零件磨损。

改型氧化铝是阿克苏公司专为抗燃油处理研制的产品,其处理酸的能力是硅藻土的2.5倍。它是人工合成材料,化学成分稳定,颗粒尺寸均一,不会产生泄漏。但改性氧化铝只能处理新的抗燃油,对于已经出现劣化的抗燃油没有处理作用。

下面对离子交换树脂的再生处理进行详细介绍。

应用原理:磷酸酯在有水的情况下发生水解,反应往往从P-O键或C-O键的断裂开始,并形成磷酸、单价酯和二价酯等产物,这些产物均为较强的酸。一般来说,二价酯的酸性比单价酯强,两者的酸性又强于磷酸本身。另外,水解后的不同产物之间也会发生相当复杂的反应,并形成聚合物。采用离子交换树脂处理工艺时,一般把粉末状的阴阳树脂固化在类似小过滤器的筒状结构上,形成树脂滤芯。树脂滤芯通常是多孔的,以增加离子的吸收与交换面积。其中的阴树脂为弱碱型,主要起除酸的作用,阳树脂为强酸型,起去除金属离子的作用。根据离子交换树脂作用形式的理论,由于弱碱性阴离子树脂具有永久性的碱性功能团,能与酸发生反应,因此,弱碱性阴树脂是作为强酸吸收剂而起作用的。其作用原理为(以R代表弱碱性阴树脂):3R+H3PO4→R3H3PO4。同时,弱碱性阴树脂的物理化学特性较稳定,能在高温下运行。由于弱碱性树脂具有上述的特性,使之能应用于磷酸酯抗燃油的防污处理。

优势特点:除酸能力为强,高于硅藻土700%,高于活性氧化铝和改性氧化铝250%。并能保持EH系统中磷酸酯抗燃油的酸值低于0.08。不会释放出金属离子,因此不会与磷酸酯发生反应产生凝胶状的磷酸金属盐。提高磷酸酯抗燃油的电阻率,避免元件发生电化学腐蚀采用球状避免产生电化学腐蚀,能快速滤除抗燃油中由于原来使用的硅藻土过滤器泄漏产生的金属离子(Ca、Mg、Na、Fe),保持系统中的金属离子含量低于10ppm。在除酸过程中不会产生凝胶状的磷酸金属盐,并对已经存在的磷酸金属盐有分解作用,彻底消除对伺服阀产生的影响。离子交换树脂采用球状结构,颗粒尺寸均一,不会产生泄漏,不会对抗燃油的清洁度产生影响。

离子交换树脂的产品种类:

PALL公司产品:采用酸碱中和的方法处理抗燃油,在处理的过程中会产生水分,需要与真空脱水装置一同使用。分为阴离子树脂和阳离子树脂,阴离子树脂处理酸性,阳离子树脂吸收金属离子。离子交换树脂以滤芯的形式在市场上销售,滤芯采用不锈钢结构。滤芯尺寸与硅藻土尺寸不同,不能替换硅藻土滤芯,只能在PALL滤油机上使用。

HILCO公司产品:HILCO公司是世界上最大的硅藻土和氧化铝滤芯的制造商,其离子交换树脂滤芯外观和尺寸与硅藻土滤芯完全一致,可以互换。分为强基树脂和弱基树脂,强基树脂处理高酸度的抗燃油,采用酸碱中和的方法,处理过程中产生水分,需要真空脱水;弱基树脂处理低酸度的抗燃油,采用吸附的方法,处理过程中不产生水分。HILCO公司的离子交换树脂滤芯采用横向流动的方式,抗燃油与树脂接触时间短,处理效果不好,而且滤芯下部树脂通油量多,易先失效,影响整个滤芯的寿命。

EPT公司产品:EPT公司是专业从事抗燃油、润滑油处理的公司,其离子交换树脂产品采用吸附的方法处理抗燃油,处理过程中不产生水分,不需要真空脱水。处理酸性和吸收金属离子采用同一个滤芯。离子交换树脂以滤芯的形式在市场上销售,滤芯尺寸与硅藻土相同,可以替代硅藻土滤芯装在再生装置中使用。滤芯采用不锈钢外壳,不会有破裂危险。滤芯内部采用纵向流动的方式,抗燃油与树脂接触时间长,处理效果好。

抗燃油运行维护:

1、酸度指标控制:高酸度会导致抗燃油产生沉淀、起泡以及空气间隔等问题,加速抗燃油的老化。高酸度的抗燃油也会对一些液压元件产生腐蚀,造成系统失效。故应严密监视抗燃油酸度指标,推荐每月检测一次。抗燃油中含水量过高和局部过热都会引起抗燃油的酸度增加。而对于EH系统来讲,因油动机和油管路都布置在高温蒸汽阀门和管道附近,有时高温不可避免,因此,局部过热是引起EH系统抗燃油酸度增加的主要原因。因为抗燃油的酸度升高时,其自身产生酸的速度会加快,所以,当酸度指标超过0.1 mgKOH/g时,就需投入再生装置(离子交换树脂过滤器)运行。

2、粘度指标:抗燃油的粘度受温度影响很大,不同温度下的粘度指标相差很大。但在固定温度下抗燃油的粘度指标是比较稳定的,只有当抗燃油中混入了其它液体,它的粘度才发生变化。所以说,监视抗燃油的粘度是为了监视污染。推荐每六个月检测一次。

3、含水量指标控制:抗燃油中的水分在高温高压下会发生水解,水解所产生的酸性产物又催化产生进一步的水解,加剧抗燃油的老化。抗燃油中含水量过高会对系统中某些敏感部件产生腐蚀和/或侵蚀,并会促使抗燃油酸度增加。含水量指标推荐每三个月检测一次。 过油箱中空气结露的方式进入到抗燃油中,使用带干燥剂的空气过滤器可以减少进入到油箱中的水分。离子交换树脂对抗燃油中的水分没有去除作用,当抗燃油中水分超标时,需要使用净化脱水装置或真空滤油机进行脱水。

4、电阻率指标控制:经验标明,抗燃油电阻率低是引起伺服阀发生电化学腐蚀的一个主要原因。抗燃油的电阻率指标是抗燃油性能指标的综合反应,当抗燃油的酸度增加、含水量增加、颗粒度增加、金属离子增加时,都会引起电阻率降低。因此,观察电阻率的变化,会知晓抗燃油的其它性能指标是否正常。当抗燃油中电阻率指标降低时,可投入离子交换树脂过滤器来进行处理。推荐每三个月检测一次。


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