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石油中普遍存在的杂质会加剧设备腐蚀、催化剂中毒失活,使产品质量下降,因此,油品的净化除杂非常重要。相对于其它净油方法,静电净油技术因能去除细微固体杂质颗粒,净化效果较好,且无二次污染,逐步得到应用。传统的静电净油装置主要以平板状和圆筒状电极结构为主,平板状电极产生的是均匀电场仅对油液中带电杂质起作用,圆筒状电极虽能产生非均匀电场,但由于产生的电场梯度较小,对油液中的中性杂质吸附能力有限,净油效率低、净化精度不够高。针对以上问题,本文基于介电电泳理论,结合场流分离技术,通过改进静电净油装置的电极结构和引入高介无机电介质瓷粉两方面提升非均匀电场的梯度,系统研究多维高梯度电场和高介无机电介质瓷粉对油液静电净油效果的影响。取得的成果如下:(1)针对目前静电净油技术电场梯度不够高的问题,设计了“城垛”型电极结构,引入具有高介电常数的无机电介质,研发了可产生多维高梯度电场的新型静电净油装置。在此基础上,利用COMSOL Multiphysics软件建立了“城垛”型静电净油装置的仿真模型。通过数值分析发现:“城垛”型静电净油装置电势分布非均匀性较强,在“城垛”型电极的极板间具有较大的电场梯度。杂质在油液中运动模拟的结果显示:在非均匀电场中,杂质颗粒沿“城垛”型极板产生运动,整个净化过程仅需4.8 min即可达到较为理想效果。(2)采用传统固相反应法制备出BaTiO3和Ba0.7Sr0.3TiO3两种高介无机电介质陶瓷,系统研究了制备工艺对其微结构和电性能的影响。结果表明:BaTiO3陶瓷为单一四方相,平均晶粒尺寸为80μm;在净油工作温度范围(3040 oC)内介电常数超过1000,且介电常数的温度稳定性好。烧结温度对Ba0.7Sr0.3TiO3陶瓷微结构和电性能有显著影响,结果表明:13501450 oC下制备的Ba0.7Sr0.3TiO3陶瓷均为单一赝立方相,烧结温度为1350oC、1400 oC和1450 oC制备的陶瓷的平均晶粒尺寸分别为9μm、12μm、24μm,Ba0.7Sr0.3TiO3陶瓷存在明显的介电峰宽化和频率色散现象,且在高于居里温度时仍具有明显的电滞回线,是典型的弛豫铁电体;1350 oC下制备的Ba0.7Sr0.3TiO3瓷粉介电常数大、介质损耗小(在3040 oC温度范围内介电常数在8000以上,介质损耗<1%)。在此基础上,分别制备出适于静电净油用BaTiO3和Ba0.7Sr0.3TiO3瓷粉。(3)采用具有“城垛”型电极结构的静电净油装置进行净油实验,系统研究了电场类型及大小、净化时间、有无电介质等对净油效果的影响。结果表明:随着净化时间的增加,油液污染度等级显著降低,但净化时间达到20 min后油液污染度随时间增加趋于平稳;采用交流电场净油的效果略好于直流电场,采用20 kV/cm的工频电场净化60 min后除杂率可达99.64%(>0.1μm)。引入BaTiO3/Ba0.7Sr0.3TiO3两种高介无机电介质瓷粉,对比在20 kV/cm工频电场下有/无电介质和不同电介质的净化效果发现:相对于无电介质,引入两种高介无机电介质瓷粉时静电净油效果得到不同程度的提升。Ba0.7Sr0.3TiO3瓷粉的净油效果明显优于BaTiO3瓷粉,经20 kV/cm、50 min后Ba0.7Sr0.3TiO3瓷粉除杂后油液中污染度等级(≥4μm)<12。为进一步确认净油效果和明确油液经电场处理后性质是否发生明显变化,对原始油液(待净化油液)和净化后油液进行检测,发现:相对于原始油液,经静电净油后的油液的污染度等级有不同程度下降,引入Ba0.7Sr0.3TiO3瓷粉时的净油效果最佳;静电净油后的油液的粘度、色度、铜片腐蚀等级等指标无显著变化。