CN101356590A - 具有高击穿电压的重芳烃电绝缘油 - Google Patents

Abstract

其中公开了一种使用高沸点芳香族馏分的电绝缘油组合物。该油组合物含有通过对在铂重整或芳构化过程中产生的芳烃馏分进行连续蒸馏而获得的、馏程为280－330℃的组分。根据该公开的发明，可从芳香族馏分中获得具有优良的耐压能力和优良的气体吸收能力的电绝缘油组合物。所述电绝缘油也不含有不稳定的组分，导致电性能提高，因而，具有高稳定性和高电势梯度的优点。

Description

具有高击穿电压的重芳烃电绝缘油

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求申请日为2006年1月12日，名称为“Heavy aromatic electricalinsulation oil with high breakdown voltage(具有高击穿电压的重芳烃电绝缘油)”的韩国专利申请No.10-2006-0003555的优先权。

本发明涉及一种含有高沸点芳香族馏分的耐高压电绝缘油组合物。更具体的说，本发明涉及一种具有高稳定性、优良的低温流动性和高介电击穿电压的耐高压电绝缘油组合物，该组合物含有具有特定馏程的组分，该组分是通过对在金属催化剂存在下，将烃混合物转变为芳香族馏分的过程中生成的芳烃混合馏分进行蒸馏而分离的。

背景技术

在现有技术中已被开发并使用的用于膜冷凝器(film condenser)的电绝缘油，包括已被广泛应用、但由于其极低的生物降解能力而停止生产的多氯联苯基油，以及为替代多氯联苯(PCB)基油而开发的各种芳烃基绝缘油和磷酸盐基绝缘油。其中，主要使用的是具有相对低的电绝缘性质和介电损耗的芳烃基油。

这些芳烃基绝缘油中的大部分是基于具有14-22个碳原子的芳香族组分的。芳香族绝缘油不仅具有优良的耐压能力，对受到高电压时产生的氢气也具有良好的吸收能力，这样，局部放电将不会导致介电击穿。因此，这些芳烃基绝缘油被用于在高压下使用的膜冷凝器。

这些芳香族电绝缘油的实例包括二芳基乙烷(phenyl xylyl ethane)(以下被称为PXE)、苄基甲苯、二苄基甲苯(dibenzyl toluene)、乙基联苯(ethylbiphenyls)、乙基二苯基乙烷(ethyl diphenyl ethanes)以及烷基苯，这些油可以单独使用也可以使用其中两种或两种以上的混合物。

芳烃基电绝缘油通过烷基化或烷基转移被合成，主要作为单独组分或作为约10种异构体的混合物而被生产。为了显示其性质，这样合成的芳烃基绝缘油应该保持特定的组成。具体地说，依赖于异构体的组成，在其低温流动性方面，乙基联苯显示出极大的不同，因此，需要通过将两种以上不同的组分相互混合来控制组成的操作。例如，如图1所示，乙烯/联苯混合物10和丙烯/联苯混合物20各自通过烷基化反应器被烷基化或被烷基转移化，然后通过多级蒸馏柱40进行分离，并合成具有需要馏程的组分。为了控制组成，所合成的组分在混合单元50中被彼此混合。然而，这个操作的缺点在于其复杂且导致增加生产成本，这是因为必须在合成过程后额外地开展用于控制性质的混合过程。

烷基苯也可以通过简单的一步法合成，即在催化剂的存在下，用C_12-16的α-烯烃对苯进行烷基化，制备出具有很复杂组成的混合物。然而，这样合成的烷基苯在低温下具有低的流动性和低的吸收氢气的能力，因此，很难被用于在高压下使用的膜冷凝器的浸渍。

因此，对于通过简单的方法合成的，同时，由于优良的低温流动性和良好的吸收氢气的能力，而在高压下具有好的耐局部放电能力的电绝缘油具有持续的需求。具体地说，商业上优选开发这样的电绝缘油，当其被浸渍入膜冷凝器时，可以提高冷凝器的电势梯度，以降低冷凝器电极之间的距离，因而降低冷凝器的体积。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种含有芳烃的电绝缘油组合物，该电绝缘油组合物消除了为控制组合物的物理性质，而在其合成后将特定的组分彼此进行混合的上述繁琐过程，该电绝缘油组合物改善了现有的芳烃混合物的低温流动性，同时，具有优良的耐压能力和良好的吸收氢气的能力。

本发明基于芳烃，以提高电绝缘油吸收氢气的能力。具体地说，本发明是基于在如铂催化剂或镍催化剂这样的金属催化剂的存在下，将脂肪族混合物转变为芳香族混合物的铂重整或芳构化过程中产生的芳烃混合馏分用于经济生产的用途而完成的。

通常，与链烷烃相比较，芳烃具有良好的吸收氢气的能力，但是，依赖于芳环上取代烷基的结构、长度和数量以及芳香族化合物的种类，即芳环的数量和连接方式，其氢气吸收能力具有很大的差别。为解决这个问题，作出了本发明，本发明的目的在于提供一种电绝缘油组合物，该电绝缘油组合物含有具有特定比例的单环、双环和三环芳烃，是通过仅使用在铂重整或芳构化过程中产生的芳烃混合馏分进行蒸馏被分离的、具有特定馏程的馏分而获得的。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种电绝缘油组合物，该电绝缘油组合物含有馏程为280-330℃的组分，该组分是通过对在铂重整或芳构化过程中产生的芳烃混合馏分进行蒸馏而获得的。

根据本发明的另一个方面，提供了一种电绝缘油组合物，由高效液相色谱(HPLC)分析得该电绝缘油组合物具有95-100面积％的芳烃含量，并且当根据环的数量将芳烃划分为单环芳香族化合物、双环芳香族化合物和三环芳香族化合物时，由HPLC分析得其单环(一个环)芳香族化合物：双环(两个环)芳香族化合物：三环(三个环)芳香族化合物的面积比为3-20∶60-94∶3-20。

同样根据本发明的另一方面，提供了一种电绝缘油组合物，该组合物是通过对在铂重整或芳构化过程中产生的芳烃的混合馏分进行蒸馏而获得的，在40℃时粘度为4.8-7.1cSt、介电击穿电压为70-100kV并且倾点(pour point)低于-40℃。

所述的电绝缘油组合物还进一步含有选自由二芳基基乙烷、苄基甲苯、二苄基甲苯、乙基联苯、乙基二苯基乙烷以及烷基苯所组成的组中的至少一种化合物。

根据本发明，仅利用在金属催化剂存在下，将烃类混合物转变成芳烃混合物的过程中产生的芳烃混合馏分进行蒸馏而分离的、具有特定馏程的馏分，可以获得具有高稳定性、良好的低温流动性和高介电击穿电压的耐压电绝缘油组合物。另外，根据本发明的电绝缘油组合物可以进一步含有惯用的其他电绝缘油组分。

具体地说，具有上述特定馏程的组分由具有特定比例的单环、双环和三环芳烃组成，因此其优势在于具有高的介电击穿电压以及当被浸渍到膜冷凝器中时，可以显著提高冷凝器的电势梯度。

附图说明

图1是示意性地表示根据现有技术制备用于膜冷凝器的电绝缘油的方法的一种实施方式的工艺流程图。

图2是示意性地表示根据本发明制备用于膜冷凝器的电绝缘油的方法的一种实施方式的工艺流程图。

图3是表示对根据实施例1和对比例1的电绝缘油之间的粘度性质进行比较的图表。

图4是表示对根据实施例1和对比例1的电绝缘油之间的介电击穿电压性质进行比较的图表。

*附图标记说明*

10：乙烯，联苯；   20：丙烯，联苯；

30：烷基化反应器； 40：蒸馏柱；

50：混合单元

100：原料进料单元；200：异构化反应器；

300：蒸馏柱

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步描述。

如上所述，根据现有技术，芳烃基电绝缘油是作为烷基化或烷基转移的产物而被获得，为了控制组成，在其合成过程后必须经历混合过程。然而，在本发明中，在如铂催化剂或镍催化剂这样的金属催化剂存在下由烃类混合物转化而来的芳香族馏分被用作原料馏分。该馏分具有各种的芳烃组分，因此，很难分析所有的组分。然而，为了控制电绝缘油的性质，使其展示出需要的物理和电性质，需要分析该馏分的组成的科学且合理的标准，因此，必须获得一个具有特定组成的馏分。

因此，在本发明中，对在铂重整或芳构化过程中产生的芳烃混合馏分的馏程进行控制，以便仅获得含有具有需要的特定性质的组成的芳香族馏分。同样地，在本发明中，采用HPLC，当将该芳香族馏分分离为单环芳香族化合物、双环芳香族化合物和三环芳香族化合物时，然后进行分析，在分析结果的基础上，即可获得具有需要性质的电绝缘油组合物。

芳烃的种类决定电绝缘油的稳定性和流动性以及挥发性有机化合物的蒸发量，因此，控制其组成十分重要。为了达到这个目的，通过对铂重整或芳构化过程中产生的芳烃混合馏分进行蒸馏，仅馏程为280-330℃的馏分被分离，优选地，由HPLC分析得，芳烃含量为95-100面积％，并且由HPLC分析得，单环芳香族化合物：双环芳香族化合物：三环芳香族化合物的面积百分比为3-20∶60-94∶3-20。

如果具有所述组成的芳烃馏分中单环芳香族化合物的含量太高，则馏分中脂肪族的性质将被增强，导致该馏分的氢气吸收能力或低温流动性的降低。另一方面，如果低于特定的组成，则在高于室温的温度下，所述组合物的粘度将增高，并且具有强烈的气味。

同样地，如果三环芳香族化合物的含量高于上述特定的组成，则低温下作为晶体析出的组分的量将增加，导致局部放电耐受性的降低；如果低于上述组成，则油组合物的密度将被降低，导致在高于室温的温度下，耐压能力降低。

同时，如果主组分的双环芳香族化合物的含量偏离上述范围，则油组合物将具有低的密度和强烈的气味，并因此例如，在制备膜冷凝器过程中通过真空脱气装置散发的气味将带来工作环境问题。

与此相关，图2示意性地表示了根据本发明用于制备电绝缘油的方法的一个优选实施方式。

如图2所示，烃类混合物例如石脑油(naphtha)通过原料进料单元100被加入到异构化反应器200中，在该异构化反应器200中，在如铂或镍这样的金属催化剂的存在下，烃类混合物被转变为芳香族化合物。然后，将所得的芳香族馏分供入到蒸馏柱300中，在该蒸馏柱300中，该芳香族馏分在真空下被蒸馏成馏程为280-330℃。

如果馏程偏离上述范围，绝缘油的低温流动性或闪点将被降低，导致稳定性的降低，并增强绝缘油的气味强度，使工作环境恶化。

在这种情况下，优选保持这样的蒸馏条件，以使蒸馏柱300的塔顶温度不超过290℃。同时，如果由于过高的塔顶温度而导致绝缘油发生脱色或有气味，在接下来的过程中，通过吸收或涤气即可被除去。

馏程为280-330℃的馏分优选40℃下粘度为4.8-7.1cSt，介电击穿电压为70-100kV，倾点低于-40℃。

如果有必要，根据本发明的电绝缘油组合物可以进一步含有选自由现有技术中的被用作电绝缘油的组分所组成的组中的至少一种化合物，例如，二芳基乙烷、苄基甲苯、二苄基甲苯、乙基联苯、乙基二苯基乙烷和烷基苯。以电绝缘油组合物的重量为基准，该组分的使用量可以为30-60重量％，但是本发明并不仅限于此。

采用传统方法除去其中形成的水后，本发明的电绝缘油即可被使用。传统的除水方法包括真空喷雾脱气、薄膜真空脱气以及分子筛方法，但本发明并不仅限于此。

如上所述，根据本发明，具有高稳定性、优良的低温流动性和高介电击穿电压的耐高压电绝缘油是利用具有特定馏程的馏分而获得的，该馏分是通过对在金属催化剂存在下，将烃类混合物转变为芳香族混合物的过程中产生的芳烃混合馏分进行蒸馏而分离的。

具体的说，所述的具有特定馏程的馏分由单环、双环和三环芳香族化合物以特定的比例构成，因此，其优势在于具有高的介电击穿电压，并且当被浸渍入膜冷凝器时，可以显著提高冷凝器的电势梯度。

下面，将结合实施例进一步描述本发明，但是本发明的范围并不限于此。

实施例1

在压力为3kg/cm²、温度为500℃和在铂催化剂存在下，通过重整法将作为原料的石脑油转变为芳烃混合馏分，然后通过液-液萃取法将芳香族馏分从芳烃混合馏分中分离出来。采用两个理论塔板数为60的蒸馏柱对已分离的芳香族馏分进行连续蒸馏，以获得镏程为280-330℃的、由HPLC分析芳香族化合物含量为99面积％的组合物。该组合物被用作电绝缘油，并对其物理性质和介电击穿电压进行测量，测量结果列于下面的表1中。所获得的电绝缘油的依赖于温度变化的粘度性质在图3中示出，其介电击穿电压性质在图4中示出。

实施例2

采用与实施例1相同的方式获得组合物，不同的是馏程控制为290-330℃。所获得的组合物被用作电绝缘油，并对其物理性质和介电击穿电压进行测量，测量结果列于下面的表1中。

实施例3

采用与实施例1相同的方式获得组合物，不同的是馏程控制为290-320℃。所获得的组合物被用作电绝缘油，并对其物理性质和介电击穿电压进行测量，测量结果列于下面的表1中。

对比例1

二芳基乙烷，在现有技术中使用的电绝缘油中的一种双环芳香族化合物，对其的物理性质和介电击穿电压进行测量，测量结果列于下面的表1中。同样地，由该组合物获得的电绝缘油的依赖于温度变化的粘度性质在图3中示出，其介电击穿电压性质在图4中示出。

表1

物理性质

^*：组合物采用HPLC进行测量，且测量结果用面积百分比来表示。

如表1以及图3和4所示，根据本发明的电绝缘油即使在低温下也具有低的粘度和高的介电击穿电压，表明其具有优异的电绝缘性质。

虽然，已经结合具体实施方式详细地描述了本发明，但是本领域技术人员可以认识到，这些实施方式是仅仅用作例证的目的，根据本发明的电绝缘油组合物不仅限于此，并认识到不背离如随附的权利要求中所公开的本发明的范围与实质的各种调整、附加和替代都是可能的。

Claims (4)

1、一种电绝缘油组合物，其中，该组合物含有通过对由铂重整或芳构化方法产生的芳烃混合馏分进行蒸馏而获得的、且馏程为280-330℃的组分。

2、一种电绝缘油组合物，其中，由高效液相色谱分析得该组合物具有95-100面积％的芳烃含量，并且当根据环的数量将芳烃划分为单环芳香族化合物、双环芳香族化合物以及三环芳香族化合物时，由高效液相色谱分析得该组合物中所述单环芳香族化合物：所述双环芳香族化合物：所述三环芳香族化合物的面积比为3-20∶60-94∶3-20。

3、一种电绝缘油组合物，其中，该组合物是通过对由铂重整或芳构化方法产生的芳烃混合馏分进行蒸馏而获得的，所述组合物在40℃下具有的粘度为4.8-7.1cSt、介电击穿电压为70-100kV并且倾点为-40℃或更低。

4、根据权利要求1到3中任意一项所述的电绝缘油组合物，其中，该组合物还含有选自由二芳基乙烷、苄基甲苯、二苄基甲苯、乙基联苯、乙基二苯基乙烷以及烷基苯所组成的组中的至少一种化合物。

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