介孔分子筛基固体酸碱催化剂在变压器绝缘油合成中的应用制造技术

本发明专利技术属于绝缘油制备技术领域，具体涉及一种介孔分子筛基固体酸碱催化剂在变压器绝缘油合成中的应用。介孔分子筛基固体酸碱催化剂用于棉籽油酯交换合成变压器绝缘油，其中，介孔分子筛基固体酸碱催化剂的制备方法包括如下步骤：硬模板的合成，催化剂骨架的制备，前驱体的制备，固体酸碱催化剂的制备。本发明专利技术合成的介孔分子筛基固体酸碱催化剂具有高活性及性能保持寿命长、对原料酸值无要求等优点，可以将其用于棉籽油酯交换生产变压器绝缘油。可以将其用于棉籽油酯交换生产变压器绝缘油。可以将其用于棉籽油酯交换生产变压器绝缘油。

【技术实现步骤摘要】
介孔分子筛基固体酸碱催化剂在变压器绝缘油合成中的应用


[0001]本专利技术属于绝缘油制备
，具体涉及一种介孔分子筛基固体酸碱催化剂在变压器绝缘油合成中的应用。

技术介绍

[0002]绝缘油通常由深度精制的润滑油基础油加入抗氧剂调制而成，广泛应用于变压器、断路器、充油电缆、电力电容器和套管等高压电力设备中。绝缘油对变压器、电缆、电容器等进行浸渍和保护，防止空气或湿气进入，保证其可靠绝缘。绝缘油还对变压器等电力设备起到冷却作用，热油经过散热器冷却，再回到变压器本体，使箱体内的绝缘油循环冷却，保持变压器温度在一定范围内。绝缘油除作为绝缘介质之外，还作为灭弧介质，防止电弧的扩展，并促使电弧迅速熄灭。
[0003]变压器绝缘油主要可分为矿物绝缘油、植物绝缘油、硅油绝缘油、合成酯绝缘油和改性绝缘油等几类，然而，矿物绝缘油易造成泄露污染、防火性能差，硅油绝缘油、合成酯绝缘油和改性绝缘油等制造成本高，植物绝缘油越来越成为业界的研究热点。
[0004]目前，植物绝缘油的制备主要是采用菜籽油、山茶籽油等原料，而采用棉籽油为原料的研究很少，而棉籽油的酸值等指标都较高，采用单一的碱催化剂无法避免酯交换反应中活性位点中毒等问题。
[0005]中国专利CN 106635432 A公开一种利用泔水油生产植物绝缘油的方法，以精制泔水油为主原料，反应原料为乙醇、催化剂为KOH或NaOH、中和试剂为磷酸，通过对泔水油与乙醇进行酯交换，降低泔水油的粘度，去除泔水油中的杂质，得到高纯的脂肪酸乙酯；然后以脂肪酸乙酯为主原料，反应原料为季戊二醇，催化剂为单丁基氧化锡，过滤剂为硅藻土、白土、活性炭，氮气作为保护气，通过脂肪酸乙酯与季戊二醇反应，经过精制工序得到高品质的植物绝缘油。
[0006]中国专利CN 113817525 A公开一种天然酯绝缘油的制备方法，对包括回收油的原料油进行脱胶处理，除去磷脂，以减少磷脂对倾点的影响，同时有利于促进后续各组分脂肪酸的分离，然后进行酯交换反应，经除杂得到混合脂肪酸单酯，再经溶剂结晶分离，得到各种高纯度的单组分脂肪酸单酯，再与甘油在催化剂的作用下进行酯交换反应，获得相应的各种高纯度的单组份甘油三酯，经混合后得到倾点凝点低、能够在低温地区的使用、运动黏度小、流动性和散热能力高的天然酯绝缘油。
[0007]上述专利中均采用单一的碱催化剂进行酯交换，但单一的碱催化剂对原料油中的酸值及水分敏感，导致分离困难。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种介孔分子筛基固体酸碱催化剂在变压器绝缘油合成中的应用，合成的介孔分子筛基固体酸碱催化剂具有高活性及性能保持寿命长、对原料酸值无要求等优点，可以将其用于棉籽油酯交换生产变压器绝缘油。
[0009]本专利技术所述的介孔分子筛基固体酸碱催化剂在变压器绝缘油合成中的应用是介孔分子筛基固体酸碱催化剂用于棉籽油酯交换合成变压器绝缘油，其中，介孔分子筛基固体酸碱催化剂的制备方法包括如下步骤：（1）硬模板的合成将聚合物单体和纯水配制成聚合物单体水溶液；在惰气保护下，聚合物单体水溶液、改性分散剂和引发剂搅拌反应得到纳米球，洗涤，干燥，得到纳米球硬模板Ⅰ；（2）催化剂骨架的制备将软模板、硝酸盐、硅烷衍生物、扩孔剂与纯水搅拌得到前驱体Ⅱ；将纳米球硬模板Ⅰ和前驱体Ⅱ混合，老化，得到催化剂骨架Ⅲ；（3）前驱体的制备用溶剂浸取催化剂骨架Ⅲ，得到脱除硬模板Ⅰ后的催化剂前驱体Ⅳ；在惰气保护下，催化剂前驱体Ⅳ、有机溶剂和过渡金属烷氧基化合物搅拌反应，真空抽滤得到滤饼并干燥，然后水解滤饼，再进行真空抽滤并干燥，得到粉体前驱体
Ⅴ
；（4）固体酸碱催化剂的制备用过硫酸铵溶液浸渍粉体前驱体
Ⅴ
，真空抽滤，干燥，焙烧，得到介孔分子筛基固体酸碱催化剂。
[0010]步骤（1）中聚合物单体为4
‑
甲基苯乙烯、1
‑
乙烯
‑4‑
(2
‑
甲基丙基)苯、4
‑
叔丁基苯乙烯或乙酸乙烯酯中的一种或两种。
[0011]步骤（1）中聚合物单体和纯水的质量比为1:5
‑
9。
[0012]步骤（1）中改性分散剂为2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸，改性分散剂的用量为聚合物单体总质量的0
‑
1%。
[0013]步骤（1）中引发剂为单一引发剂或氧化还原复合引发剂，其中，单一引发剂为H2O2、过硫酸铵或过硫酸钾中的一种；氧化还原复合引发剂为过硫酸盐—亚硫酸钠体系复合引发剂、过硫酸盐—亚硫酸氢钠体系复合引发剂、过硫酸盐—连二硫酸钠体系复合引发剂、过硫酸盐—维生素C体系复合引发剂、H2O2—亚硫酸钠体系复合引发剂、H2O2—亚硫酸氢钠体系复合引发剂、H2O2—连二硫酸钠体系复合引发剂或H2O2—维生素C体系复合引发剂中的一种，其中，过硫酸盐为过硫酸铵或过硫酸钾；引发剂加入量为聚合物单体总质量的0.5
‑
6%。
[0014]步骤（1）中搅拌反应温度为50
‑
80℃。
[0015]步骤（1）中洗涤次数为3
‑
4次，干燥温度为80
‑
100℃。
[0016]步骤（2）中软模板为聚氧乙烯类非离子型表面活性剂，聚氧乙烯类非离子型表面活性剂为长链烷基仲醇聚氧乙烯醚系列表面活性剂（C
m
H
2m+1
O(C2H4O)
n
H，其中m=11
‑
15, n=3、5、7、9、12、15、20、30、40）或烷基芳基聚氧乙烯醚系列表面活性剂（C8H
17
‑
C6H4‑
O(C2H4O)
n
H，其中n=3、4.5、7.5、9.5、12）中的一种或两种。
[0017]步骤（2）中硝酸盐为第Ⅱ主族金属硝酸盐或稀土金属硝酸盐中的一种或几种，例如Ca(NO3)2·
4H2O、Mg(NO3)2·
6H2O、La(NO3)3·
6H2O、Ce(NO3)3·
6H2O等。
[0018]步骤（2）中硅烷衍生物为四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷或四丁氧基硅烷中的一种或几种。
[0019]步骤（2）中扩孔剂为均三甲苯、直链烷烃或叔戊醇中的一种或两种，扩孔剂与软模板的摩尔比为0
‑
1:1。
[0020]步骤（2）中软模板、硝酸盐、硅烷衍生物与纯水的摩尔比为1:2
‑
8:14
‑
31:400
‑
500。
[0021]步骤（2）中搅拌温度为室温
‑
55℃，优选为40
‑
45℃；搅拌速度为800
‑
1200rpm，搅拌时间为15
‑
60分钟。
[0022]步骤（2）中纳米球硬模板Ⅰ和前驱体Ⅱ的质量比为2:3...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种介孔分子筛基固体酸碱催化剂在变压器绝缘油合成中的应用，其特征在于介孔分子筛基固体酸碱催化剂用于棉籽油酯交换合成变压器绝缘油，其中，介孔分子筛基固体酸碱催化剂的制备方法包括如下步骤：（1）硬模板的合成将聚合物单体和纯水配制成聚合物单体水溶液；在惰气保护下，聚合物单体水溶液、改性分散剂和引发剂搅拌反应得到纳米球，洗涤，干燥，得到纳米球硬模板Ⅰ；（2）催化剂骨架的制备将软模板、硝酸盐、硅烷衍生物、扩孔剂与纯水搅拌得到前驱体Ⅱ；将纳米球硬模板Ⅰ和前驱体Ⅱ混合，老化，得到催化剂骨架Ⅲ；（3）前驱体的制备用溶剂浸取催化剂骨架Ⅲ，得到脱除硬模板Ⅰ后的催化剂前驱体Ⅳ；在惰气保护下，催化剂前驱体Ⅳ、有机溶剂和过渡金属烷氧基化合物搅拌反应，真空抽滤得到滤饼并干燥，然后水解滤饼，再进行真空抽滤并干燥，得到粉体前驱体
Ⅴ
；（4）固体酸碱催化剂的制备用过硫酸铵溶液浸渍粉体前驱体
Ⅴ
，真空抽滤，干燥，焙烧，得到介孔分子筛基固体酸碱催化剂。2.根据权利要求1所述的介孔分子筛基固体酸碱催化剂在变压器绝缘油合成中的应用，其特征在于步骤（1）中聚合物单体为4
‑
甲基苯乙烯、1
‑
乙烯
‑4‑
(2
‑
甲基丙基)苯、4
‑
叔丁基苯乙烯或乙酸乙烯酯中的一种或两种；改性分散剂为2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸，改性分散剂的用量为聚合物单体总质量的0
‑
1%。3.根据权利要求1所述的介孔分子筛基固体酸碱催化剂在变压器绝缘油合成中的应用，其特征在于步骤（1）中引发剂为单一引发剂或氧化还原复合引发剂，其中，单一引发剂为H2O2、过硫酸铵或过硫酸钾中的一种；氧化还原复合引发剂为过硫酸盐—亚硫酸钠体系复合引发剂、过硫酸盐—亚硫酸氢钠体系复合引发剂、过硫酸盐—连二硫酸钠体系复合引发剂、过硫酸盐—维生素C体系复合引发剂、H2O2—亚硫酸钠体系复合引发剂、H2O2—亚硫酸氢钠体系复合引发剂、H2O2—连二硫酸钠体系复合引发剂或H2O2—维生素C体系复合引发剂中的一种，其中，过硫酸盐为过硫酸铵或过硫酸钾；搅拌反应温度为50
‑
80℃。4.根据权利要求1所述的介孔分子筛基固体酸碱催化剂在变压器绝缘油合成中的应用，其特征在于步骤（2）中软模板为聚氧乙烯类非离子型表面活性剂，聚氧乙烯类非离子型表面活性剂为长链烷基仲醇聚氧乙烯醚系列表面活性剂或烷基芳基聚氧乙烯醚系列表面活性剂中的一种或两种。5.根据权利要求1所述的介孔分子筛基固体酸碱催...

【专利技术属性】
技术研发人员：张曙光，辛宗军，赵曼曼，辛欣，孟平，王龙，张雅雯，陈星宇，闫明赫，刘洪正，李勇，侯桂娜，
申请(专利权)人：山东鲁控电力设备有限公司，
类型：发明
国别省市：