Для активации адсорбентов применяется жидкий синтетический аммиак (в баллонах), выпускаемый по ГОСТ 6221—70. Давление аммиака в баллоне зависит от температуры:

Температура, °С 20 30 35

Давление, am  7,47 10,90 12,77

Зная температуру окружающей среды (температуру воздуха в помещении, где хранится баллон), давление в баллоне можно определить по таблице насыщенных паров аммиака. Температура в помещении, где хранится баллон с аммиаком, не должна превышать 35° С.

Аммиак — бесцветный газ с характерным резким запахом нашатырного спирта (т. кип. —33,4° С); при температуре—77,7° С аммиак затвердевает, образуя бесцветную кристаллическую массу. В парообразном состоянии аммиак при обычной температуре не загорается, но в нагретом состоянии легко воспламеняется и горит зеленовато- желтым пламенем. Аммиак хорошо горит в кислороде. Смесь аммиака с кислородом взрывоопасна. С воздухом аммиак также может образовывать взрывоопасные смеси. Область взрываемости аммиачно-воздушной смеси при 18° С находится в пределах 15—28 объемн. % аммиака. С повышением температуры смеси эта область расширяется.

Работая с аммиаком, необходимо тщательно соблюдать меры предосторожности. Аммиак может вызвать отравление организма, он раздражает слизистые оболочки глаз, органов дыхания (преимущественно верхних дыхательных путей). Меры первой помощи при отравлении аммиаком — свежий воздух или вдыхание водяного пара. В острых случаях (при удушье) — вдыхание кислорода. Предельно допустимая концентрация паров аммиака в рабочих помещениях 20 мг/м3. Таким образом, аммиак сравнительно безвреден в небольших концентрациях, но может вызвать серьезное заболевание, если его содержание в воздухе велико. Последний случай может иметь место при быстром испарении аммиака из внезапно открывшегося баллона. Поэтому эти баллоны нужно хранить под хорошо действующей тягой или в специальном ящике вне помещения. Нагревать баллон с аммиаком при проведении активации запрещается. Должно быть обращено внимание на герметизацию аппаратуры, в которой производится активация адсорбента газообразным аммиаком. Пары аммиака свободно проникают через неплотности соединений в аппаратах и трубопроводах. Утечку аммиака определяют лакмусовой бумажкой, смоченной в воде, и сразу же устраняют.

При активации адсорбента в адсорберах необходимо иметь противогаз марок К или КД. Работающие с аммиаком должны иметь также защитные очки и резиновые перчатки. При работе с аммиаком следует обращать внимание еще на очень важное его свойство: аммиак ни в жидком, ни в парообразном состоянии не соединяется с черными металлами, но на медь и ее сплавы (за исключением фосфористой бронзы) в присутствии воды или водяных паров оказывает разрушающее действие.

Аммиак перед применением для активации адсорбентов подвергают осушке, которую проводят в специальном адсорбере (емкостью

л), заполненном осушающими адсорбентами. Для этих целей могут быть использованы цеолиты NaA или активная окись алюминия (алюмогель) А-1 или А-2 по ГОСТ 8136—56, а также силикагель КСМ. Происходит глубокая осушка аммиака до содержания влаги 0,11 г/м3 (точка росы —40° С).

Во всесоюзной конторе «Реготмас» была разработана методика активации адсорбентов в адсорбере газообразным аммиаком из баллона. Активацию проводят следующим образом. Баллон с аммиаком присоединяют через редуктор и гибкий шланг к одному из патрубков осушительного адсорбера; второй патрубок соединяют с нижним патрубком адсорбера для очистки масла. При открытых вентилях (нижнем и верхнем) в адсорбер пускают аммиак до появления его из верхнего крана для вытеснения воздуха из адсорбера. Затем верхний воздушный кран адсорбера закрывают и адсорбент насыщают аммиаком при избыточном давлении в адсорбере 0,2—0,3 am. Продолжительность активации 10—15 мин на 150—200 кг адсорбента. По истечении этого времени насыщение адсорбента прекращают, а избыточный аммиак, не поглощенный адсорбентом, выпускают в атмосферу или в специальную емкость с водой.

Активацию порошковых адсорбентов проводят в адсорбере, снабженном перфорированными стальными опорными дисками с положенными на них стальными сетками. Такой адсорбер должен иметь откидное днище или люк для спуска активированного адсорбента в мешалку, в которой проводится контактная обработка масла. Адсорбер нужно устанавливать над контактной мешалкой так, чтобы активированный адсорбент поступал в нее непосредственно без дополнительной пересыпки.

Применение газообразного аммиака для активации адсорбентов приводит к тому, что становится технически и экономически целесообразным проводить регенерацию отработанных масел с высокими кислотными числами (0,4 мг КОН/г) адсорбционным методом, в частности с использованием синтетических адсорбентов, как крупнозернистых, так и порошкообразных.

Во всесоюзной конторе «Реготмас» были определены основные факторы, влияющие на степень активации адсорбентов газообразным аммиаком (исследования проводились в лабораторных условиях), и разработаны основные рекомендации по проведению процесса очистки масла активированными адсорбентами и способы контроля качества масла при этом процессе.

Степень насыщения адсорбента газообразным аммиаком. Было установлено, что существуют нижний HNHs и верхний BNH< пределы насыщения адсорбентов газообразным аммиаком. Для отбеливающей глины Зикеевского месторождения BNHa = 4,17%, а для силикагеля KGK и отсева алюмосиликатного катализатора соответственно 6,4—6,7 и 6—7% (при влажности адсорбентов 0,1—0,3%). Опыты по насыщению адсорбентов аммиаком до верхнего предела проводили в специальном лабораторном адсорбере (полезная загрузка 1 кг адсорбента), к которому подключали через шланг и редуктор баллон с аммиаком. Давление насыщения 0,3 am. Данные по увеличению массы отбеливающей глины в зависимости от продолжительности насыщения газообразным аммиаком приведены ниже:

В табл. 19 приведены данные, полученные при контактировании масла с отбеливающей глиной и при различной степени насыщения газообразным аммиаком. Регенерацию масла с исходным кислотным числом 0,38 мг КОН/г проводили методом контактирования на специальной лабораторной установке, снабженной нагревательным и перемешивающим устройствами, при 70° С и перемешивании в течение 30 мин. Из данных табл. 19 можно сделать вывод, что оптимальная степень насыщения адсорбента аммиаком должна быть несколько выше нижнего предела его активации, при котором активированный адсорбент достаточно эффективно снижает кислотное число масла.

Таблица 19. Влияние расхода адсорбента и степени насыщения его газообразным аммиаком на снижение кислотного числа масла

 

Температура. Исследованиями установлено, что адсорбенты, обработанные газообразным аммиаком, сохраняют активность в интервале температур 20—90° С. Из данных табл. 20 видно, что кислотное число масел, восстановленных в этом диапазоне температур адсорбентами, активированными аммиаком, не меняется. Установлено также, что эффективность активированных аммиаком адсорбентов более чем вдвое выше, чем у неактивированных.

Таблица 20. Влияние температуры на кислотное число масла при регенерации различными адсорбентами *

* Кислотное число отработанного трансформаторного масла 0,38 мг КОН/г.

С повышением температуры масла более чем до 90° С активность адсорбентов уменьшается в результате улетучивания аммиака. Определение влияния температуры на активность активированных адсорбентов проводилось в лабораторных условиях. В производственных условиях трансформаторные масла регенерируют адсорбентами, активированными аммиаком, в основном в интервале температур 30—75° С.

Действие газообразного аммиака на отработанные трансформаторные масла.

В лабораторных и полузаводских условиях были проведены опыты по изучению действия газообразного аммиака на масла различной степени отработанности. Установка представляла собой стальной цельносварной адсорбер, установленный на металлической раме и снабженный нагревательным устройством, манометром, карманом для термометра и кранами (воздушным, заливным и спускным). В адсорбере можно обрабатывать масла газообразным аммиаком как под давлением, так и с применением барботажа; выходящий аммиак улавливается в склянке с водой, присоединяемой в этом случае к адсорберу. Масла, обработанные в адсорбере газообразным аммиаком, фильтровали через воронку горячего фильтрования, заряженную фильтром из лабораторной фильтровальной бумаги в два слоя; фильтрованные масла анализировали.

Проведенными опытами установлено, что газообразный аммиак, непосредственно действуя на отработанные масла, снижает их кислотное число. При этом не увеличивается зольность масла, практически не изменяются цвет и другие физико-химические свойства. Следует отметить, что обработка аммиаком обводненного масла не дает эффекта, так как при этом образуется эмульсия.

В табл. 21, 22 приведены результаты, полученные при обработке газообразным аммиаком отработанных масел с различными кислотными числами. Из приведенных данных видно, что обработка масла аммиаком приводит к снижению кислотного числа, причем наиболее сильно оно снижается после 5 мин обработки. При увеличении продолжительности обработки до 90 мин кислотное число снижается незначительно. Увеличение давления и температуры также не влияет на снижение кислотного числа масла.

Таблица 21  Результаты опытов по обработке отработанного масла газообразным аммиаком

 

* Температура масла 20 —25° С, давление аммиака 0,5—1,0 am.

В табл. 23 и 24 приведено качество трансформаторных масел с разными кислотными числами, регенерированных различными адсорбентами, в том числе активированными газообразным аммиаком и кальцинированной содой. Видно, что применение активированных адсорбентов (NH3 и Na2C03) целесообразно и для восстановления отработанных масел с высоким кислотным числом (~0,6 мг КОН/г). Масла, восстановленные адсорбционным методом, по качеству соответствуют нормам ГОСТ 982—68 на масло ТК, за исключением противоокислительной стабильности для случая отработанных масел с высокими кислотными числами. Стабильность регенерированного масла восстанавливается при добавлении присадки ионол [39].

Обработка отработанных трансформаторных масел активированными адсорбентами при оптимальном расходе последних (^>1%) не повышает тангенс угла диэлектрических потерь (см. табл. 24). В свежем масле tg δ после насыщения аммиаком (и фильтрации) не повышается (табл. 25).

При обработке отработанного масла активированным адсорбентом существует оптимальный расход адсорбента, при котором tg б снижается в такой же мере, как и при обработке неактивированным адсорбентом. Для отбеливающей глины оптимальной концентрацией является 3% (табл. 26).

Таблица 23. Результаты регенерации отработанного масла с кислотным числом 0,6 мг КОН/г

адсорбционным методом

* Общая стабильность регенерированных масел восстанавливается до нормы ГОСТ после введения 0,2—0,4% ионола.

* Водорастворимые кислоты и щелочи, механические примеси и вода в регенерированных маслах отсутствуют.

Следует остановиться на некоторых рекомендациях при использовании активированных газообразным аммиаком адсорбентов для адсорбционной очистки. Обработку отработанного масла целесообразно проводить последовательно — активированным адсорбентом и неактивированным. Такое чередование полностью исключает возможность попадания в регенерированное масло газообразного NH3 и предотвращает повышение tg б и щелочную реакцию водной

Таблица 25. Влияние насыщения отработанного масла газообразным аммиаком

Таблица 26. Влияние обработки адсорбента газообразным аммиаком иа свойства трансформаторного масла

вытяжки. В табл. 27 приведены данные по доочистке масла, обработанного адсорбентом, активированным аммиаком, когда для доочистки использовали неактивированную отбеливающую глину.

Таблица 27. Влияние доочистки неактивированным адсорбентом после обработки масла адсорбентом, активированным газообразным аммиаком *

* Реакция водной вытяжки в регенерированных маслах нейтральная,

** Нечетные опыты (1, 3, 5) проводились с промежуточной фильтрацией масла после обработки адсорбентом, активированным NHa.

Таким образом, основная рекомендация в случае применения активированных аммиаком адсорбентов следующая. При контактной обработке масла обязательна доочистка его неактивированным адсорбентом. Расход адсорбентов при доочистке, как правило, на 30—40% меньше, чем при использовании неактивированного адсорбента. Доочистку проводят в той же мешалке, где проводили обработку, с интервалом примерно 15 мин.

При очистке масла с применением перколяционного фильтрования через зернение адсорбенты важнейшим условием получения качественного регенерированного масла по всем физико-химическим показателям является использование последовательно подключенных адсорберов, заряженных по ходу поступления масла адсорбентами — активированным аммиаком и неактивированньтм. Например, при использовании двух адсорберов в первом адсорбент насыщается аммиаком, а второй заряжается неактивированным. Затем, когда активность снижается, адсорбент во втором адсорбере (после спуска масла) насыщается газообразным аммиаком, а в первом отработанный адсорбент заменяется свежим. Масла в этом случае пропускают через адсорбер в обратном направлении. Это дополнительно снижает расход адсорбентов, а также адсорбент в первом (по ходу масла) адсорбере используется как «носитель» газообразного аммиака.