CN107619706B - 一种变压器油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种变压器油及其制备方法。本申请公开一种变压器油是以环烷基和石蜡基减压馏分油为原料，经过三段高压加氢生产工艺，并添加组合芳烃添加剂、抗氧剂制得。其组分以质量百分比计，石蜡基基础油馏分占15%～25%、组合芳烃添加剂占4~7%、抗氧剂占0.3%±0.05%，余量为环烷基基础油；本发明提供的变压器油其碳型结构和抗析气性能都十分优异，低温性能和抗氧化性能均高于市场上现有产品。

Description

一种变压器油及其制备方法

技术领域

本申请涉及化工领域，特别是一种变压器油及其制备方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，我国电力需求快速增长，电网建设进入全面推进西电东送、南北互供和全国联网，为了满足大容量、长距离的电力输送，采用高压直流输电和更高电压等级的交流输电是输变电技术的主要发展方向。直流输电具有输电距离远、调节性能好、过电压水平低、线路损耗小等优点，特别适用于远距离大功率输电、区间电网互联调峰、海缆输电等。

直流换流变压器是高压直流输电工程中交、直流，换流、逆变两端接口的核心设备。它的投入和安全运行是工程取得发电效益的关键和重要保证。换流变压器的关键作用，要求其具有高可靠性和高技术性能。因为有交、直流电场、磁场的共同作用，所以直流换流变压器的结构特殊、复杂，对制造环境、采用材料和加工精度要求严格。用于直流换流变压器的变压器油要求有高绝缘强度：要求变压器油具有更好的电气性能既要求更高的击穿电压和更低的介质损耗因数；高清洁度：要求变压器油具有低粘度有利于冲洗和过滤换流变中的杂质，同时要求变压器油本身杂质含量低；容量大、运行温度相对较高：要求变压器油具有较低粘度有利于变压器油的流动，从而更有利于变压器冷却散热，高闪点有利于安全，高氧化安定性，防止变压器氧化变质，保证变压器长周期运行。

目前生产变压器油的方法一般都是以单一的矿物油组分生产，单纯的石蜡基和环烷基变压器油应用于变压器中，在低温流动性能、抗析气性、溶解性能和抗氧化性能上不能全面兼顾无法达到理想的平衡点。传统的生产工艺使基础油保留了部分芳烃，在抗析气性能和溶解性能方面优异，但抗氧化性能不好，且存在环境污染的问题；加氢生产工艺，使基础油具有显著的性能优势，如优良的低温性能、抗氧化稳定性及热稳定性，且无环境污染，但存在抗析气性能和溶解性能比较差的缺点。主要是因为变压器油基础油中部分直链烃分子在高压电场的作用下，分子中C-H键，也有部分C-C键断裂，放出较多的氢气，产生的气体以微小的气泡从油中释放出来，若继续增多会相互连接形成大气泡，而气体与油之间的电导率有很大差异，在高电场的作用下，油中会产生气隙放电现象，导致电气设备绝缘的破坏，甚至产生严重后果。

专利CN102260575A公开了一种换流高压变压器油生产工艺，由290-325℃环烷基基础油馏分、十二烷基苯、苯并三氮唑、2(2H-苯并三唑-2-基)-6-十二烷基-4-甲基酚、2，6-二叔丁基对甲酚所组成。该工艺生产的变压器油，对抗析气性能提高效果较差，同时该文献使用了苯并三氮唑添加剂，这是新IEC 60296-2012标准中所限制的，并不符合目前变压器油的发展方向。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种特殊变压器油，改善变压器油碳型结构和抗析气性能，本发明是这样实现的：

一种变压器油，包括如下组分：

以质量百分比计，石蜡基基础油馏分占15%～25%、组合芳烃添加剂占4~7%、抗氧剂占0.3%±0.05%，余量为环烷基基础油。

进一步，本发明所提供的变压器油中，所使用的石蜡基基础油馏分的C_N含量为30%~45%。

进一步，本发明所提供的变压器油中，所使用的环烷基基础油中 C_N含量为 55%~65%。

进一步，本发明所提供的变压器油中，所使用的组合芳烃添加剂为十二烷基苯和烷基萘按质量比10:1~2混合后获得。

进一步，本发明所提供的变压器油，使用的抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲酚。

本发明所述变压器油的制备方法，具体步骤如下：按比例将石蜡基基础油馏分、环烷基基础油、组合芳烃添加剂混合均匀，升温至65~85℃，按比例加入抗氧剂，搅拌1~2h；然后将上述物料通过过滤精度5μm的滤油机过滤进行精制过滤，再以过滤精度2μm真空滤油机真空负压0.06Mpa处理2次，即获得所述变压器油。

本发明申请中，技术术语“C_N”是指：环烷环上的碳原子占平均分子总碳原子的百分比。

本发明中，C_N含量为30%~45%的石蜡基基础油馏分是这样获得的：先以粘度为5~9（100℃），馏程在360~520℃的不饱和链烃以及单环、多环芳烃的馏分（该馏分中，不饱和链烃以及单环、多环芳烃占馏分质量的30-55%），为原料，经过加氢裂化反应器，反应过程中反应温度380~420℃，反应压力14~16MPa，反应氢油体积比为800~1600，空速为0.4~1.0/h；然后经过加氢异构反应器，应过程中反应温度320~390℃，反应压力14~16MPa，反应氢油比为600~1200，空速为0.6~1.2/h；再经加氢精制反应器，反应过程中反应温度230~290℃，反应压力14~16MPa，反应氢油比为600~1200，空速为0.6~1.2/h；最后进行常减压蒸馏，减压蒸馏残压为25~47mmHg，切取249～330℃常压的馏分油，即得到CN含量为30%~45%的石蜡基基础油馏分。

本发明中，CN含量为 55%~65%的环烷基基础油是这样获得的：以粘度为7~14（100℃），馏程在300~460℃的不饱和链烃以及单环、多环芳烃的馏分（该馏分中，不饱和链烃以及单环、多环芳烃的馏分占馏分总重量的30~60%）为原料，经过加氢处理反应器，反应过程中反应温度320~380℃，反应压力15~17MPa，反应氢油体积比为1000~3000，空速为0.2~0.6/h；然后经过脱蜡反应器，反应过程中反应温度350~390℃，反应压力15~17MPa，反应氢油比为1000~3000，空速为1.5~4/h；再经加氢精制反应器，反应过程中反应温度230~270℃，反应压力15~17MPa，反应氢油比为600~1000，空速为1~2/h；最后进行常减压蒸馏，减压蒸馏残压为138~151mmHg，切取280～330℃常压的馏分油，即得到CN含量为 55%~65%的环烷基基础油。

本发明采用经过三段高压加氢生产工艺，添加组合合芳烃添加剂、抗氧剂，所获得的变压器油碳型结构和抗析气性能都有所改善，低温性能和抗氧化性能均高于现有产品。

具体实施方式

实施例1

1、制备石蜡基基础油馏分

先以粘度在5~9（100℃），馏程在360~520℃的不饱和链烃以及单环、多环芳烃的馏分（该馏分中，不饱和链烃以及单环、多环芳烃占馏分质量的30-55%）为原料，经过加氢裂化反应器，反应过程中反应温度380~420℃，反应压力14~16MPa，反应氢油体积比为800~1600，空速为0.4~1.0/h；然后经过加氢异构反应器，应过程中反应温度320~390℃，反应压力14~16MPa，反应氢油比为600~1200，空速为0.6~1.2/h；再经加氢精制反应器，反应过程中反应温度230~290℃，反应压力14~16MPa，反应氢油比为600~1200，空速为0.6~1.2/h；最后进行常减压蒸馏，减压蒸馏残压为25~47mmHg，切取249～330℃常压的馏分油，即得到C_N含量为30%~45%的石蜡基基础油馏分。

本实施例中，制备该石蜡基基础油馏分所使用的原料参见文献“西江蜡油全氢法生产APⅡ⁺类基础油先导实验”（任建松等，石油炼制与化工，2016年6月，第47卷第6期）。

2、制备环烷基基础油

以粘度为7~14（100℃），馏程在300~460℃的不饱和链烃以及单环、多环芳烃的馏分（该馏分中，不饱和链烃以及单环、多环芳烃的馏分占馏分总重量的30~60%）为原料，经过加氢处理反应器，反应过程中反应温度320~380℃，反应压力15~17MPa，反应氢油体积比为1000~3000，空速为0.2~0.6/h；然后经过脱蜡反应器，反应过程中反应温度350~390℃，反应压力15~17MPa，反应氢油比为1000~3000，空速为1.5~4/h；再经加氢精制反应器，反应过程中反应温度230~270℃，反应压力15~17MPa，反应氢油比为600~1000，空速为1~2/h；最后进行常减压蒸馏，减压蒸馏残压为138~151mmHg，切取280～330℃常压的馏分油，即得到C_N含量为 55%~65%的环烷基基础油。

本实施例中，制备该环烷基基础油馏分所使用的原料参见文献“环烷基润滑油基础油生产工艺的中试研究和流程优化”（任建松等，石油炼制与化工，2014年3月，第45卷第3期）。

3、制备变压器油

原料配比：以质量百分比计，石蜡基基础油馏分占18.2%、烷基萘占0.8%、十二烷基苯占5.5%、2，6-二叔丁基对甲酚占0.3%，以环烷基基础油补足至百分之百。

按上述重量比，将石蜡基基础油馏分、环烷基基础油、组合芳烃添加剂按比例混合均匀，加温至65~85℃，加入抗氧剂2，6-二叔丁基对甲酚，搅拌1~2h；然后将上述物料通过过滤精度5μm的滤油机过滤进行精制过滤，然后经过过滤精度2μm真空滤油机真空负压0.06Mpa处理2次，即获得所述变压器油。

在具体实施过程中，十二烷基苯和烷基萘按质量比10:1~2的比例范围内混合获得的组合芳烃添加剂，均可实现发明之目的。

实施例2

本实施例中石蜡基基础油馏分、环烷基基础油以及变压器油的制备方法均与实施例1相同。

与实施例1不同的是，本实施例制备的变压器油原料中，以质量百分比计，石蜡基基础油馏分占17.6%、烷基萘占0.8%、十二烷基苯占5%、2，6-二叔丁基对甲酚占0.3%，以环烷基基础油补足至百分之百。

实施例3

本实施例中石蜡基基础油馏分、环烷基基础油以及变压器油的制备方法均与实施例1相同。

与实施例1不同的是，本实施例制备的变压器油中，以质量百分比计，石蜡基基础油馏分占25%、烷基萘占1%、十二烷基苯占6%、2，6-二叔丁基对甲酚占0.35%，以环烷基基础油补足至百分之百。

实施例4

本实施例中石蜡基基础油馏分、环烷基基础油以及变压器油的制备方法均与实施例1相同。

与实施例1不同的是，本实施例制备的变压器油中，以质量百分比计，石蜡基基础油馏分占21%、烷基萘占0.7%、十二烷基苯占6.3%、、2，6-二叔丁基对甲酚占0.25%，以环烷基基础油补足至百分之百。

实施例5

本实施例中石蜡基基础油馏分、环烷基基础油以及变压器油的制备方法均与实施例1相同。

与实施例1不同的是，本实施例制备的变压器油中，以质量百分比计，石蜡基基础油馏分占15%、烷基萘占0.4%、十二烷基苯占3.6%、2，6-二叔丁基对甲酚占0.3%，以环烷基基础油补足至百分之百。

对实施例1-5获得的变压器油进行性能检测，检测结果如表1所示：

表1 变压器油性能检测

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，以上所述仅是本发明的优选实施方式，在具体实施过程中，所制备的变压器油中，以质量百分数计，石蜡基基础油馏分占15%～25%、组合芳烃添加剂占4~7%、抗氧剂占0.3%±0.05%，在上述比例范围内，均可实现发明之目的，同时应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种变压器油，包括如下组分：

以质量百分比计，所述变压器油中，石蜡基基础油馏分占15%～25%、组合芳烃添加剂占4~7%、抗氧剂占0.3%±0.05%，余量为环烷基基础油；

所述石蜡基基础油馏分的C_N值含量为30%~45%；

所述环烷基基础油中C_N值含量为 55%~65%；

所述组合芳烃添加剂为十二烷基苯和烷基萘按质量比10:1~2混合后获得的；

所述石蜡基基础油馏分是这样获得的：先以100℃粘度为5~9，馏程在360~520℃的不饱和链烃以及单环、多环芳烃的馏分为原料，经过加氢裂化反应器，反应温度380~420℃，反应压力14~16MPa，反应氢油体积比为800~1600，空速为0.4~1.0/h；然后经过加氢异构反应器，反应温度320~390℃，反应压力14~16MPa，反应氢油比为600~1200，空速为0.6~1.2/h；再经加氢精制反应器，反应温度230~290℃，反应压力14~16MPa，反应氢油比为600~1200，空速为0.6~1.2/h；最后进行常减压蒸馏，减压蒸馏残压为25~47mmHg，切取249～330℃常压的馏分油，即得到C_N含量为30%~45%的石蜡基基础油馏分；所述不饱和链烃以及单环、多环芳烃的馏分中，不饱和链烃以及单环、多环芳烃占馏分质量的30-55%；

所述环烷基基础油是这样获得的：以100℃粘度为7~14，馏程在300~460℃的不饱和链烃以及单环、多环芳烃的馏分为原料，经过加氢处理反应器，反应温度320~380℃，反应压力15~17MPa，反应氢油体积比为1000~3000，空速为0.2~0.6/h；然后经过脱蜡反应器，反应温度350~390℃，反应压力15~17MPa，反应氢油比为1000~3000，空速为1.5~4/h；再经加氢精制反应器，反应温度230~270℃，反应压力15~17MPa，反应氢油比为600~1000，空速为1~2/h；最后进行常减压蒸馏，减压蒸馏残压为138~151mmHg，切取280～330℃常压的馏分油，即得到C_N含量为 55%~65%的环烷基基础油；所述不饱和链烃以及单环、多环芳烃的馏分中，不饱和链烃以及单环、多环芳烃的馏分占馏分总重量的30~60%。

2.根据权利要求1所述的变压器油，其特征在于，所述抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲酚。

3.如权利要求1或2所述变压器油的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：按比例将石蜡基基础油、环烷基基础油、组合芳烃添加剂混合均匀，升温至65~85℃，加入抗氧剂，搅拌1~2h；然后将上述物料通过过滤精度为5μm的滤油机过滤进行精制过滤，再以过滤精度为 2μm真空滤油机真空负压0.06Mpa处理，即获得所述变压器油。