DE1008437B - Isolieroel auf der Basis eines raffinierten Mineraloeles und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Isolieröl auf der Basis eines raffinierten Mineralöles mit einem Gehalt von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent — bezogen auf die ölbasis — eines durch Crackung, katalytische Hydrierung oder Alkylierung erhaltenen Erdöl-Kohlenwasserstoff-Gemisches im Siedebereich von 160 bis 350° C mit einem Hauptsiedebereich über 200° C, dessen mittleres Molekulargewicht niedriger ist als das der ölbasis.

Bei der Herstellung von Isolierölen, insbesondere für elektrotechnische Zwecke, sind drei Faktoren ausschlaggebend, nämlich die Alterungsbeständigkeit, die Gasfestigkeit und der Verlustfaktor. Unter Alterungsbeständigkeit versteht man die Resistenz eines Öles gegen Einflüsse des Luftsauerstoffes sowie gegen Polymerisation bzw. Kondensation. Ein Isolieröl, das zur Alterung neigt, bildet verhältnismäßig schnell im Betrieb saure Produkte und/oder Polymerisate bzw. Kondensate, die im öl unlöslich sind und als Schlamm sich abscheiden. In allen diesen Fällen wird die Durchschlagsfestigkeit eines Isolieröles erheblich herabgesetzt, so daß das öl seine Aufgabe als Isoliermedium nicht mehr erfüllen kann.

Befindet sich ein Isolieröl in einem Hochspannungs-Wechselfeld, so tritt folgendes ein:

1. Gasabspaltende öle können kleine Bläschen von Wasserstoff im öl bilden, oder bereits vorhandene Luftbläschen können sich vergrößern. Beides wirkt auf die Isolierwirkung des Öles verschlechternd und kann zu Durchschlägen führen. Aus diesem Grunde ist es in vielen Fällen notwendig, gasaufnehmende Isolieröle zu verwenden.

2. Ein Wattverlust im Dielektrikum. Dieses Verhalten des Dielektrikums wird durch die Größe des Verlustwinkels δ bzw. des Verlustfaktors tg δ charakterisiert, wobei δ der Phasenverschiebungswinkel ist, um den der im Dielektrikum fließende Strom von 90°, also von der Phasenverschiebung des verlustlosen Kondensators abweicht. Der Verlustfaktor ist durch die Bezeichnung definiert

Isolieröl auf der Basis
eines raffinierten Mineralöles

und Verfahren
zu seiner Herstellung

tgö =

Wattverlust im Dielektrikum
Blindverbrauch

Die Herstellung eines Isolieröles unter Berücksichtigung der drei vorstehend erörterten Faktoren weist bisher folgende Schwierigkeit auf: Wird ein öl so weitgehend ausraffiniert, daß es in den Alterungseigenschaften entspricht, dann sind dem öl häufig zugleich die Stoffe entzogen worden, die es gasfest machen. Umgekehrt entspricht sehr oft ein öl in den Alterungseigenschaften nicht, wenn es nur auf gute Gasaufnahme raffiniert wird. In der Beurteilung des Verlustfaktors liegen solche exakten Gesetzmäßigkeiten nicht vor, jedoch ist in weitem Rahmen ein Anmelder:
Oelwerke Julius Schindler G. m. b. H._r

Hamburg- Wilhelmsburg,
Neuhöfer Brücfcenstr. 127-132

Dr. Hermann Ordelt, Hamburg-Neugraben,

i'.nd Dipl.-Chem. Evamaria Jahn, Hamburg-Harburg,

sind als Erfinder genannt worden

weit ausraffiniertes Öl im Verlustfaktor günstiger als ein weniger raffiniertes öl, und insbesondere wird bereits durch Spuren von Alterungsstoffen der Verlustfaktor erheblich gesteigert.

Es sind Zusatzstoffe bekannt, die die Gasfestigkeit von Isolierölen verbessern. Sofern man sich auf Kohlenwasserstoffe beschränkt, kann man z. B. Alkyl-Naphthaline verwenden.

Es wurde gefunden, daß Erdöl-Kohlenwasserstoffe aus Crack- oder katalytischen Hydrieranlagen, die ein geringeres mittleres Molekulargewicht als die ölbasis und einen Siedebereich von 160 bis 350° C mit einem Hauptsiedebereich über 200° C aufweisen, in Mengen von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent der ölbasis dem Isolieröl vor, während oder nach der Raffination zugesetzt, diesem eine ausgezeichnete Gasfestigkeit geben, die Alterungsbeständigkeit des Öles verbessern und dazu beitragen, den Verlustfaktor herabzusetzen.

Es kommen insbesondere Erdöl-Kohlenwasserstoffe aus katalytischen Spalt-, Reformier-, Alkylier-, Polymer- und crackenden Hy drier anlagen in Frage. Es kann zur Zeit noch nicht erklärt. werden, welche Kohlenwasserstoffe in diesen Produkten an den genannten Erscheinungen Anteil haben. Es kann nur vermutet werden, daß tertiäre Kohlenstoffatome, Aromaten und Hydroaromaten für die Verbesserung der Alterungsbeständigkeit, der Gasfestigkeit und des Verlustfaktors maßgebend sind.

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Es ist nicht erforderlich, das gesamte, zwischen 160 und 350° siedende ErdÖl-Kohlenwasserstoff-Gemisch aus den Crack- oder Hydrieranlagen erfindungsgemäß einzusetzen, sondern man kann den Isolierölen auch Fraktionen, welche aus diesem zwischen 160 und 350° siedenden Gemisch herausgeschnitten sind, zusetzen.

Es ist bekannt. Zusätze von aus der Spindelöl-Raffination kommenden Selektiv-Raffinationsextrakten zu verwenden (britische .Patentschriften 589 149 und 589 150), jedoch wurde festgestellt, daß mit diesen hochmolekularen Aromaten bei weitem nicht die Wirkung erzielt werden kann als mit den erfindungsgemäß vorgeschlagenen niedrigersiedenden Aromaten. Die in den erwähnten britischen Patentschriften vorgeschla-

kann in bekanntem Verfahren z. B. mit Schwefelsäure, Lauge, Bleicherde, raffiniert worden sein. Die Gasfestigkeit hat sich nach diesem Zusatz verbessert auf 20 ecm Gasaufnahme nach 24 Stunden. Der Alterungswert nach Baader (s. oben) ist von Cu—VZ = O₁I auf 0,06 gefallen. Der Verlustfaktor ist von 0,3 · 10~³ auf unter 0,1 · 10~³ gesunken.

Beispiel 2

Dem im Beispiel 1 angeführten Ausgangsöl werden 5·% einer zwischen 200 und 250° siedenden Fraktion eines aus einer Alkylieranlage stammenden Kohlenwasserstoffes zugesetzt. Die Gasaufnahme steigt von »Gas abspaltend« auf 18 ecm Gasaufnahme nach geneh Zusätze bewegen sich in den Grenzen von 20 15 24 Stunden, die Baader-VZ ist von 0,1 auf 0,08 und bis 50 Volumprozent, während die hier vorgeschla- der Verlustfaktor von 0,2 · 10—³ auf 0,1 · 10—³ vergenen Zusätze im Bereich von 0,1 bis maximal 10%
liegen sollen. Darin ist schon ein ganz erheblicher Vorteil zu sehen.

Betrachtet man den Raffinationsaufwand bei den Selektiv-Raffinationsextrakten aus Spindelöl im Verbessert worden.

Beispiel 3

gesagt worden ist. Die in den britischen Patentschriften geschilderte Raffinationstechnik läßt den Schluß nicht zu, daß diese Polycyclen vollständig entBenzin aus einer Polymeranlage weist olefinischen

hältnis zu den vorgeschlagenen Stoffen, die nicht un- Charakter auf. Das Produkt an sich erhöht bereits die bedingt raffiniert werden müssen, sondern nur raffi- Gasfestigkeit eines Isolieröles, jedoch stört der oleniert werden können, falls dieses für die Gesamteigen- finische Charakter des Benzins die Alterungsbestänschaften des Öles von Vorteil ist, so liegt ein weiterer 25 digkeit. Man kann an sich Polymerbenzine zur ErVorteil klar. Die höhermolekularen Aromaten, die in höhung der Gasfestigkeit verwenden, jedoch ist es Selektiv-Raffinationsextrakten der in den britischen zweckmäßig, sie vor Einsatz als Verbesserungsmittel Patenten beschriebenen Art, nämlich aus Schmierölen, für die Gasaufnahme zu hydrieren. Nach der Hydrievorliegen, enthalten stets polycyclisch^ Verbindungen. rung kann eine Raffination in bekannter Weise, also Diese Verbindungen neigenimmer zu Schlammbildun- 30 z. B. über Säure, Bleicherde, Lauge usw. zweckmäßig gen, über die in den britischen Patentschriften nichts sein. 1,5 Gewichtsprozent hydrierten Polymerbenzins

im Siedebereich 160 bis 210, dem im Beispiel 1 genannten Ausgangsöl zugesetzt, erhöhen die Gasfestigkeit von gasabspaltend auf 15 ecm Gasaufnahme nach

fernt worden sind und mindestens für Mittel-Ost-Roh- 35 24 Stunden. Die Baader-VZ verbessert sich von 0,10 öle läßt sich sagen, daß unter Anwendung der geschil- auf 0,07 mg KOH und der Verlustfaktor von 0,2 derten Raffinationstechniken ein in der ölalterung entsprechendes öl auch dann nicht herzustellen ist, wenn
man die Selektivextrakte so weit raffiniert hat, daß
ihre Gasaufnahme so weitgehend zurückgedrängt ist, 40
daß sie die gasabspaltende Wirkung des Transformatorenöl-Raffinats kaum noch verbessern. Demgegenüber bestehen die niedrigermolekularen Aromaten
aller in der vorliegenden Erfindung genannten Produkte fast nur aus substituierten Benzolringen, und in 45 mit bekannten Raffinationsmitteln (Säure und Lauge) der U. R. Analyse ist eindeutig bewiesen, daß z. B. raffiniert. Die Gasanspaltung steigt bei dem im Bei-

h spiel 1 genannten Ausgangsöl und unter den im Beispiel 1 angeführten Bedingungen auf 17 ecm Gasaufnähme. Die Baader-Cu-VZ fällt von 0,1 auf 0,08 und der Verlustfaktor von 0,2 · 10—³ auf 0,12 ■ 10-³.

10-3 auf 0,12· 10-3.

Beispiel 4

Dem unter Beispiel 1 genannten Isolieröl wird eine Fraktion von 250 bis 350° eines Cat-Cracker-Gasöles aus katalytischen Crackanlagen zugesetzt. Diese Fraktion wurde durch Hydrierung und/oder Behandlung

Xaphthalinringe und andere Polycyclen praktisch nicht vorhanden sind. Gerade dieses Moment dürfte für die überraschend hohe Wirksamkeit der vorgeschlagenen Zusätze von ausschlaggebender Bedeutung sein.

Der Flammpunkt der erfindungsgemäßen Isolieröle wird so gelenkt, daß er den gemäß den DIN-Vorschriften an Isolieröle zu stellenden Anforderungen entspricht, also nicht unter 145° herabsinkt.

Beispiel 1

Ein Transformatorenöl wird gemäß »Erdöl und Kohle«, 3. Jahrgang, St. 427 bis 437, Jahrgang 1950, Th. Wörner, Nürnberg, auf Gasfestigkeit geprüft.

Beispiel 5

Im Transformatorenöl wird ein Produkt aus crackender Hydrierung im Siedebereich 200 bis 300 in Mengen von 2 Gewichtsprozent zugesetzt. Die Gasaufnahme steigt bei Verwendung des im Beispiel 1 genannten Öles und der auch da genannten Bedingungen von »abspaltend« auf 15 ecm Gasaufnahme, die Alte-

20 ecm des Öles werden bei 80° einem elektrischen 60 rungsbeständigkeit steigt von Baaderzahl 0,1 auf 0,06, Feld von 8,5 kV und 50 Hz ausgesetzt. Hierbei erweist und der Verlustfaktor verbessert sich von 0,2 · 10—³ sich das Öl als gasabspaltend. Der Alterungswert auf 0,1 · 10~³.

dieses Öles nach Baader (s. »Mineralöle und ver- Die Herabsetzung des Flammpunktes durch das

wandte Produkte«, CarlZerbe, 1952, S. 945, 946) liegt Zumischen der leichten Komponente bleibt ohne weibei VZ (mit Kupfer als Kontakt) 0,1 mg KOH je 65 teres innerhalb solcher Grenzen, daß die allgemeinen 1 g Öl. Diesem öl werden 1,5 Gewichtsprozent einer Forderungen an Transformatorenöle ohne weiteres zu Fraktion aus PlatformerBenzin (katalytisches Reform- erfüllen sind. Bei einem Zusatz von 5 %, also dem benzin) im Siedebereich 180 bis 230 zugesetzt. Diese mittleren Wert des erfindungsgemäßen Zusatzes, und Fraktion kann sowohl im Zustand belassen bleiben, in bei einem Zusatz von 10%, also dem Höchstwert des dem sie von der Fraktionieranlage abläuft, oder sie 70 erfindungsgemäßen Zusatzes, ergeben sich beispiels-

weise für das Ausgangsöl und das gemischte Produkt folgende Werte:

Beispiel I

Flammpunkt ο. T. ° C

Ausgangsöl 160

Fertig-Isolieröl 153

(Ausgangsöl + 5% raffiniertes Platformat)

IO

Beispiel II

Flammpunkt ο. T. ° C

Ausgangsöl 158

Fertig-Isolieröl 146

(Ausgangsöl + lO«/o Gasöl aus katalytischer Crackanlage)

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Isolieröl auf der Basis eines raffinierten Mineralöles, gekennzeichnet durch einen Zusatz von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent (bezogen auf die ölbasis) eines durch Crackung, katalytische Hydrierung oder Alkylierung erhaltenen, ein geringeres mittleres Molekulargewichtes als die ölbasis und einen Siedebereich von 160 bis 350° C mit einem Hauptsiedebereich über 200° C aufweisenden Erdöl-Kohlenwasserstoff-Gemisches.

2. Isolieröl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Zusatz des Erdöl-Kohlenwasserstoff-Gemisches einer an sich bekannten Raffination unterworfen ist.

3. Isolieröl nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz nur aus Fraktionen, welche aus diesem zwischen 160 und 350° C siedenden Erdöl-Kohlenwasserstoff-Gemisch herausgeschnitten worden sind, besteht.

4. Isolieröl nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Zusatz eines aus dem katalytischen und katalytisch hydrierenden Reformverfahren, z. B. Hydroformer-, insbesondere Platformer-Verfahren, oder dem katalytischen Crackverfahren, oder der katalytischen Hydrierung, oder dem Alkyl ierverfahren bzw. Polymerverfahren, erhaltenen Kohlenwasserstoffgemisches.

5. Verfahren zur Herstellung eines Isolieröles nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz vor der Raffination des Öles erfolgt.

6. Verfahren zur Herstellung eines Isolieröles nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz während der Raffination des Öles erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 589 149, 589 150.

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