ارزیابی تغییرات کیفیت روغن ناشی از فساد و اکسیداسیون

شیمی
دانلود پایان نامه مهندسی شیمی ارزیابی تغییرات کیفیت روغن ناشی از فساد و اکسیداسیون مقدمه: روغن ترانسفورماتور یکی از مشتقات نفتی است. روغن پایه بطور کلی یک ماده ئیدروکربنی می‌باشد. از پالایش یک برش نفتی مناسب روغن ترانسفورماتور بدست می‌آید.روغن ترانسفورماتور موارد مصرف کاملا اختصاصی دارد و همه ساله مقدار قابل توجهی از آن در تأسیسات صنعت برق کشور و بخش توزیع به مصرف می‌رسد. کاربرد این روغن بعنوان یک عایق الکتریکی و یک سیال خنک کننده ترانسفورماتور می‌باشد. این روغن از جمله روغنهای وارداتی به کشور می‌باشد که سالیانه مبلغ قابل ملاحظه‌ای به واردات آن اختصاص داده می‌شود. بنابراین بررسی، شناخت و کاربرد صحیح روغن در ترانس‌های توزیع به منظور بهره‌برداری بهینه از این نوع تجهیزات گران قیمت در شبکه توزیع از اهمیت خاصی برخوردار است. روغن در مدت قرار داشتن در سرویس به تدریج کیفیت اولیه خود را از دست می‌دهد، ثابت دی الکتریکی آن کاهش یافته و اسیدیته آن افزایش می یابد. این تغییرات کیفیت روغن ناشی از فساد و اکسیداسیون آن است. درجه حرارت، تماس با اکسیژن هوا و تماس با فلزات ساختمان ترانسفورماتور از عوامل فساد روغن هستند. نتیجه فرآیند اکسیداسیون روغن، آب، آلدئیدهای فرار، کتون‌ها و اسیدهای آلی سبک و یا پلیمرهای سنگین که برخی از آنها در روغن غیر محلول اند، می‌باشد.ترکیبات فرار در سطح فلزات و در بالای سطح روغن، کندانس شده و موجب خورندگی می‌شود. آب و اسیدها و پراکسیدها به مواد عایق و محافظ ترانس نظیر مواد سلولزی و لعابی و رنگی و کاغذی و غیره نفوذ کرده و ترکیباتی از نوع الیاف بوجو می‌آورند. ترکیبات قطبی بخصوص آب و الیاف ناشی از فساد مواد عایق ساختمان ترانسفورماتور در مجاورت همدیگر ثابت دی الکتریکی روغن را کاهش داده و بدلیل تجمع غیر محلول در روغن میزان انتقال حرارت را پایین می‌آورند. کاهش میزان انتقال حرارت موجب گرم شدن موضعی برخی از قسمت های ترانس می شود که در نتیجه آن حتی اگر شرایط غیر عادی در کار ترانس پیش نیاید، درجه حرارت روغن بالا رفته و عمل اکسیداسیون تسریع می شود.یکی از روشهای افزایش دوام روغن در زمان بهره‌برداری احیاء و بازسازی روغن است. در حال حاضر احیاء و اصلاح اغلب روغنها عملی متداول است. این عمل بر حسب شرایط بهره‌برداری از ترانس‌ها و کیفیت روغن در زمان بهره‌برداری بطور متناوب و یا برحسب نتایج آزمایش روغن، انجام پذیر می‌گردد و مهم‌ترین نقش اثر احیاء و اصلاح روغن افزایش عمر مفید تجهیزات سیستم است. تصفیه روغن به دو صورت می‌باشد که هر دوشامل روشهای ته نشین ساز، فیلتراسیون، سانترویفیوژ و تصفیه مجدد است.هرگاه عمل تصفیه و احیاء روغن بصورت آبگیری و خشک کردن روغن باشد، اصطلاحا تصفیه فیزیکی خوانده می‌شود و زمانی که روغن به شرایط تشکیل لجن یا افزایش میزان اکسیداسیون رسیده باشد، عمل تصفیه فیزیکی به تنهایی قادر به جبران و احیاء فساد روغن نبوده لذا تصفیه فیزیکی شیمیایی روغن باید انجام گردد که در آن استفاده از فیلترهای فعال (اکتیو) مورد نظر است. در اینجا روغن در یک سیستم مستقل و متمرکز که در طی آن با استفاده از عملیات مختلف پالایش مجدد روغن شامل تصفیه با حلال ها، تصفیه با اسید سولفوریک و فیلترهای فعال می‌باشد، شرایط روغن را می‌توان تا حد شرایط روغن نو ارتقاء داد.این روش (احیای شیمیایی روغن) برای مصرف کننده‌های بزرگ و یا کارخانه‌های ترانسفورماتور سازی تعمیرات ترانسفورماتور مقرون به صرفه می‌باشد. کلمات کلبدی: تصفیه رو غن روغن ترانسفورماتور تصفیه فیزیکی روغن ترانسفورماتور تصفیه شیمیایی روغن ترانسفورماتور پیشگفتار نگهداری و سرویس منظم روغن کمک شایان توجهی به کاهش مسائل عملی مربوط به ترانس می کند در بیشتر مواقع موردی که نزد مصرف کنندگان ترانس از اهمیت بالایی بر خوردار است اطلاع از میزان فساد روغن و عوامل آن می باشد . که روغنهای ترانس در دو نوع روغنهای نو یا همان استفاده نشده و روغنهای در سرویس ( در حال بهره برداری ) مطرح می باشد.در مورد استفاده بهینه و به موقع روغن ترانس می توان به این نکته اشاره نمود که روغن ترانس از جمله روغنهای خاص می باشد و بهتراست بعد از تولید بلافاصله استفاده شود در مورد این روغن بهتر آن است که بعد از بیرون آمدن از پالایشگاه بدون وقفه در داخل تانک ترانس تزریق شود . با توجه به شرایط خاصی که در مورد نگهداری روغنها وجود دارد این امر توصیه می گردد. ppm 30 میزان رطوبت روغن می باشد . البته باید به این نکته اشاره نمود که در زمان فرایند پالایش روغن در پالایشگاه ها در راستای گاز زدایی مقدار این رطوبت به ppm 10 نیز کاهش می یابد. تماس روغن ترانس با هوا اجتناب نا پذیر می باشد این تماس می تواند در زمان عملیاتهای جابجایی روغن یا زمان تزریق روغن به تانک ترانس رخ دهد ، قبل از مصرف روغن عملیاتهایی در پالایشگاه بر روی روغنها انجام می شود که می توان به گاز زدایی و فیلتراسیون روغن تصفیه پیش از استفاده و راه اندازی اشاره نمود. در این ترانس های بزرگ قسمتی از روغن ترانس به همراه منبع انبساط و به صورت جداگانه به محل حمل می گردد .گاز ازت تحت فشار قسمتهای خالی ترانسفورماتور را پر می نماید و آبندی درپوش ها انجام می گیرد.در کارگاه نصب پیش بینی هایی جهت حفظ استقامت الکتریکی دی الکتریک صورت می گیرد.که این امر باعث جلوگیر از نفوذ هر گونه رطوبت و هوای غبار آلود به سطح روغن و جلوگیری از نفوذ حباب هوا به داخل تانک ترانس یا منبع انبساط می گردد j,توجه داشته باشید که مشخصات ارائه شده توسط استاندارد (IEC 296 ) جهت روغن های استفاده نشده یا همان نو می باشد و شامل روغن های دیگر مانند روغنهای دارای مواد افزودنی ضد اکسیداسیون و بدون آن می باشد . فهرست مطالب مقدمه فصل اول: روغن در ترانسفورماتورها 1-1- ترانسفورماتور 1-2- طرز خنک کردن ترانسفورماتور 1-2-1 ترانسفورماتور روغنی 1-2-2 ترانسفورماتور روغنی با خنک کننده طبیعی 1-3- انواع مایعهای عایق 1-3-1- روغنهای نفتی 1-3-2- استرها و هیدروکربنهای مصنوعی 1-3-3- سیلیکونها و روغنهای فلورینه شده 1-3-4- مایعات کلرینه شده و سیالات فسفاته 1-3-5- سیالات الکترون دوست و سرد کننده 1-3-6- مایعاتی که فشار گازی دارند. 1-4- وظایف و انتخاب یک روغن عایق 1-5- روشهای تهیه و منابع طبیعی مایعات عایق 1-5-1- روغنهای معدنی 1-5-2- روغنهای مصنوعی 1-5-3- استرها و هیدروکربنهای مصنوعی 1-5-4- سیلیکونها، فسفاتها، استرها، ترکیبهای فلوئوره 1-5-5- سیالات سرد کننده و مایعاتی که ریشه گازی دارند. 1-6- فرآیندهای تولید روغن ترانسفورماتور 1-6-1- فرآیند اسیدشویی 1-6-2- فرآیند هیدروتریتینگ 1-6-2-1- مرحله هیدروژناسیون 1-6-2-2- بازیافت گاز 1-6-2-3- بازیافت محصول 1-6-2-4- واحدهای مواد افزودنی 1-6-2-5- بسته‌بندی و انبار 1-7- ترکیب شیمیایی روغنها فصل 2: خواص و مشخصات روغن ترانسفورماتور و بررسی علل فساد روغن 2-1- خواص مورد نیاز در تجهیزات قدرتی 2-1-1- ترانسفورماتور 2-1-2- خازن 2-1-3- کابل 2-1-4- سویچ دنده‌ها 2-2- خواص فیزیکی روغن ترانسفورماتور 2-2-1- ویسکوزیته روغن 2-2-2- نقطه اشتعال در محیط بسته‌ 2-2-3- دانسیته یا چگالی روغن 2-2-4- نقطه ریزش 2-3- خواص الکتریکی و دی الکتریک سیالات 2-3-1 مقاومت فروشکنی 2-3-2- افت خاصیت دی الکتریکی و مقدار مقاومت الکتریکی 2-4- خواص انتقال حرارتی روغنهای عایق 2-5- مقاومت در برابر شعله و انتشار آتش 2-5-1- خاصیت فرونشانی جرقه‌ها توسط مایعات 2-5-2- فرونشانی جرقه‌ها بوسیله هیدروکربنها و استرها 2-5-3- فرونشانی توسط سیالات الکترون دوست 2-6- خواص شیمیایی روغن ترانسفورماتور 2-6-1- ساختمان مولکولی روغنهای عایق 2-6-2- سولفور خورنده 2-6-3- مقدار رطوبت روغن 2-6-4- پایداری در مقابل اکسیداسیون 2-6-4-1- عدد خنثی سازی 2-6-4-2- رسوب یا لجن ته نشینی 2-7- عواملی که روی اکسیداسیون روغنهای معدنی اثر می گذارد 2-8- محلول آب در روغنهای هیدروکربنی 2-9- گازهای حل شده و تولید شده بر اثر تخلیه الکتریکی و یا درجه حرارتهای بالا 2-10- آنالیز گازهای موجود در روغن در مقایسه با تمامی روشهای دیگر 2-10-1- مقدمه 2-10-2- تعریف مسئله گاز 2-10-2-1- نمونه گیری از روغن نو 2-10-2-2- نمونه گیری از روغن در حال استفاده 2-10-3- علت گازهای سوختی چیست 2-10-3-1- اجزا سیستم عایق 2-10-3-2- علل اولی و ثانوی نقائص ترانسفورماتور 2-10-4- تظاهرات آزمایشگاهی – منشاء گازهای سوختی 2-10-5- حلالیت گازها در روغن معدنی 2-10-6- سرعت متصاعد شدن گازها در مقایسه با یکدیگر 2-10-7- مقایسه روشهای آشکار سازی گازهای سوختی 2-10-8- آنالیز گازهای حل شده 2-10-9- جمع آوری داده ها 2-10-10- تفسیر داده‌ها 2-10-10-1 گازهای کلیدی 2-10-10-2- تکنیک اجزا کلیدی 2-10-10-3- مقادیر گازهای کلیدی 2-10-10-4- کل گازهای سوختی 2-10-11- روش آنالیز نسبت ها فصل 3: تصفیه فیزیکی و شیمیایی روغن عایق 3-1- مقدمه 3-2- روشهای مختلف رفع آلودگی های روغن مصرف شده 3-2-1- تبخیر کننده با فیلم نازک 3-2-2- تقطیر متوالی 3-2-3- تصفیه با خاک رنگبر 3-2-3-1- روشهای استفاده از خاکهای رنگبر 3-2-4- تصفیه با اسید 3-2-5- روش استخراج با حلال پروپان 3-2-6- روش تقطیر و هیدروتریتینگ 3-2-7- روش PROP 3-2-8 تصفیه فیزیکی برای خالص سازی روغن عایق 3-2-8-1- سانتریفیوژ کردن 3-2-8-2 فیلتراسیون 3-2-8-3- تصفیه در خلاء 3-3- تئوری 3-4- تصفیه در شرایط آزمایشگاهی فصل 4: تعیین مشخصات و محاسبات اقتصادی 4-1- Pfd 4-2- شرح فرآیند (واحد تصفیه روغن عایق با اسید سولفوریک 4-3- محاسبات 4-3-1- مخزن روغن کارکرده 4-3-2- مخزن اسید سولفوریک 4-3-3- مخزن پیمانه اسید غلیظ 4-3-4- مخزن پیمانه اسید رقیق 4-3-5- راکتورهای اسید زنی 4-3-6- همزنهای آهک زنی 4-3-7- مخزن نگهداری روغن تصفیه شده 4-3-8- مخزن بعد از فیلتر 4-3-9- مخزن محتوی بسته شارانیده 4-3-10- فیلتر 4-3-11- محاسبه میزان مصرف هوا 4-3-12- کمپرسور 4-4- جدول قیمت و هزینه نصب دستگاهها 4-5- محاسبات اقتصادی فصل 5-ضمائم 5-1- شرح فرآیند هیدروتریتینگ برای تولید روغن ترانسفورماتور 5-1-1- واحد راکتور در بخش هیدروژناسیون 5-1-2- واحد فرآوری بخش بازیافت گاز 5-1-3- واحد تقطیر جز به جز در بخش بازیافت گاز 5-1-4- واحد راکتورها در بخش مواد افزودنی 5-1-5- نمودارها 5-2- میزان تولید فعلی روغنهای ترانسفورماتور در ایران 5-3- طرحهای در دست احداث روغنهای ترانسفورماتور در ایران 5-4- قیمت داخلی روغنهای ترانسفورماتور 5-4-1- قیمت محصولات تولید داخلی 5-4-2- قیمت محصولات خارجی موجود در بازار 5-5- قیمت جهانی روغن ترانسفورماتور منابع