專利名稱：作為變壓器油充氣添加劑的重整器餾出物的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及作為變壓器油充氣(gassing)添加劑的重整器餾出物。重整器餾出物 的1環(huán)和2環(huán)芳烴含量為至少98重量％。本發(fā)明還涉及一種制備含有1環(huán)和2環(huán)芳烴含 量為至少98重量％的重整器餾出物且具有優(yōu)異充氣傾向、氧化穩(wěn)定性、粘度和揮發(fā)性的變 壓器油的方法。
背景技術(shù)：
變壓器通常含有充當絕緣體以及在變壓器操作下充當冷卻劑以及抑制電弧和電 暈形成的介電流體。由于變壓器通常為在升高的溫度條件下操作的密封裝置，所以變壓器 油必須長期穩(wěn)定。變壓器從小裝置如電容器延伸至發(fā)電設備中的大裝置。配制變壓器油使得它們滿足或超過某些特殊性能條件。這些條件包括最小傾點、 最大運動粘度和界面張力的計算極限(enumerated limit)、沖擊斷裂強度、充氣傾向和氧 化試驗中產(chǎn)生的淤渣和酸值水平。目前，許多使用中的變壓器使用環(huán)烴餾出物作為配制變壓器油的基本原料。通常， 將基本原料與有效量的抗氧化添加劑，通常為位阻酚組合。當電氣設備制造商開發(fā)更有 效的電氣裝置時，將需要比基于環(huán)烷烴基本原料的油更穩(wěn)定的電氣絕緣用油(electrical oil) ο有一種路線改進了變壓器油中使用的基本原料。美國專利6，790，386描述了含加 氫異構(gòu)的異鏈烷烴油和氫供體化合物的介電油的用途。確定這種油具有不利的氫充氣性 能、良好的氧化穩(wěn)定性和良好的低溫性能。美國專利5，167，847描述了通過將加氫裂化的 基本原料溶劑脫蠟而制備的變壓器油。天然和合成酯用于某些變壓器應用中。天然酯可由天然產(chǎn)物如種子制備。合成酯 通過將脂肪酸用醇酯化而形成。這種酯為環(huán)境上更友好的并提供性能改進，例如較高的閃 點。它們的局限在于具有差的氧化穩(wěn)定性和較差的低溫性能。合成油用于變壓器油。變壓器使用中的常規(guī)合成油為聚α烯烴(PAO)。PAO通常 含有添加劑以得到具有可接受充氣性能的產(chǎn)品。較高的抗氧化性可通過使用鏈烷烴基本原料而實現(xiàn)；然而，鏈烷烴基本原料顯示 出稱作正充氣傾向。油的充氣傾向是當使介質(zhì)經(jīng)受足以導致離子化的電應力時氫氣在絕緣 介質(zhì)中放出或吸收的速率的測量尺度。正充氣傾向表明氫氣被釋放，而負充氣傾向表明氫 氣被吸收。負充氣傾向或非常低的正傾向是理想的，因為它會使可以與氧在放電火花存在 反應以導致電氣裝置中爆炸的氫氣的形成最小化。顯示出具有氣體吸收特征的絕緣油用于 在降低設備故障方面有利，特別是在電纜和電容器中。電氣絕緣用油的充氣傾向通過測試 方法ASTM D 2300測量。放出氫氣的油具有正的測試值，吸收氫氣的那些具有負的測試值。希望開發(fā)會賦予變壓器油良好充氣傾向和氧化穩(wěn)定性，同時僅對粘度和揮發(fā)性具 有最小影響的變壓器油用添加劑。發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種變壓器油和改進變壓器油充氣傾向和氧化穩(wěn)定性的方法。在一個實施方案中，變壓器油包含介電流體和基于變壓器油為10重量％或更少的重整器餾出物， 所述重整器餾出物包含基于重整器餾出物為至少98重量％的1環(huán)和2環(huán)芳族化合物的混 合物。在另一實施方案中，變壓器油包含介電流體和基于變壓器油為6重量％或更少的 重整器餾出物，所述重整器餾出物包含基于重整器餾出物為至少98重量％的1環(huán)和2環(huán)芳 族化合物的混合物，條件是重整器餾出物中苯和甲苯的總量小于0. 01重量％。在又一實施方案中，重整器餾出物中二甲苯的量基于重整器餾出物為小于3重量％。在另一實施方案中，變壓器油包含介電流體和基于變壓器油為10重量％或更少 的重整器餾出物，所述重整器餾出物包含基于重整器餾出物為至少98重量％的1環(huán)和2環(huán) 芳族化合物的混合物，條件是1環(huán)芳族化合物包含Cltl或更大烷基化1環(huán)化合物。在又一實施方案中，變壓器油包含介電流體和基于變壓器油為10重量％或更少 的重整器餾出物，所述重整器餾出物包含基于重整器餾出物為至少98重量％的1環(huán)和2環(huán) 芳族化合物的混合物，條件是重整器餾出物中含組合的硫和氮的化合物基于重整器餾出物 為小于IOwppm0另一實施方案包括一種制備變壓器油的方法，其包括將石腦油進料在催化重整條 件下重整以制備重整產(chǎn)品，蒸餾該重整產(chǎn)品以制備1環(huán)和2環(huán)芳烴最小含量為98重量％的 重整產(chǎn)品餾出物，使具有1環(huán)和2環(huán)芳族化合物的混合物的重整產(chǎn)品餾出物與介電流體結(jié) 合以形成變壓器油，其中變壓器油中重整器餾出物的量基于變壓器油為10重量％或更小。含重整器餾出物的本發(fā)明變壓器油具有優(yōu)異的充氣傾向和氧化穩(wěn)定性，且對粘度 和揮發(fā)性具有最小的影響。附圖
簡述附圖為顯示將重整器餾出物加入變壓器油中的效果圖。發(fā)明詳述變壓器油變壓器油含介電流體作為基本原料，且其配制使得該油可滿足某些性能標準如 ASTM D3487-00(2006)所述那些。這些性能標準包括腐蝕性硫黃、顏色、比重、水含量、介電 擊穿、氧化穩(wěn)定性、充氣、導熱率、比熱、粘度、苯胺點、功率因數(shù)、閃點、傾點、界面張力和中 和值。為滿足這些標準，變壓器油可含有添加劑，例如氧化抑制劑、傾點下降劑、充氣傾向改 進劑、腐蝕抑制劑和金屬減活劑等。用于變壓器油中的介電流體的類型包括環(huán)烷油、石蠟油和合成油。環(huán)烷油衍生自 環(huán)烷基原油。石蠟油包括衍生自加氫裂化、溶劑脫蠟、催化脫蠟、蒸餾、溶劑萃取和加氫精制 中至少一種的那些。合成油包括基于聚合物的那些如聚α烯烴和其他烯烴、丙烯酸酯以及 基于天然和合成酯，特別是衍生自脂肪酸和醇的多元醇酯的那些。重整方法在重整中，使用多官能催化劑，其含有基本原子分散在多孔無機氧化物載體，優(yōu)選 氧化鋁表面上的一種或多種金屬氫化-脫氫(氫轉(zhuǎn)移)組分。目前使用貴金屬催化劑，特 別是鉬類型的。重整可定義為烴反應或分子改變的總效果。作為進料的石腦油料流的環(huán)烷 部分脫氫成相應的芳族化合物，正鏈烷烴異構(gòu)成支鏈烷烴，各芳族化合物異構(gòu)成其他芳烴。石腦油料流中的高沸點組分也加氫裂化成較低沸點組分。具體而言，這些分子改變通過如 下產(chǎn)生環(huán)己烷脫氫和烷基環(huán)戊烷脫氫異構(gòu)得到芳烴；鏈烷烴脫氫得到烯烴；鏈烷烴和烯 烴脫氫環(huán)化得到芳烴；正鏈烷烴異構(gòu)；烷基環(huán)烷烴異構(gòu)得到環(huán)己烷；取代芳烴異構(gòu)；和產(chǎn)生 氣體的裂化反應。在重整操作中，使用一個或一系列具有一系列反應區(qū)的反應器。通常使用一系列 反應器，例如三個或四個反應器，它們構(gòu)成重整裝置的中心。各重整反應器通常具有一個或 多個催化劑(通常為含鉬催化劑或鉬/促進劑金屬催化劑)的固定床，其接收向下流的進 料。由于所進行反應的凈效應通常為放熱的，所以各反應器具有預熱器或級間加熱器。將 具有氫氣和/或含氫再循環(huán)氣體的石腦油通過預熱爐，然后至反應器中，然后依次通過隨 后的級間加熱器和系列反應器。將最后一個反應器的產(chǎn)物分離成液體餾分和氣態(tài)餾分，前 者通常作為C5+液體產(chǎn)物被回收。后者富含氫氣，通常含少量通常為氣態(tài)的烴并再循環(huán)至 該方法以使焦炭生產(chǎn)最小化。在催化重整方法中，使通常含約20-80體積％鏈烷烴、20-80體積％環(huán)烷烴 和約5-20%芳烴且在大氣壓力下沸點基本為約26°C (80° F)-232 °C (450 ° F)，優(yōu) 選約66°C(150° F)-19 °C (375 ° F)的基本無硫石腦油料流與催化劑體系如上述催 化劑在氫的存在下接觸。反應通常在約343°C (650° F)-538 °C (1000° F)，優(yōu)選約 399°C (750° F)-527°C (980° F)的溫度下在氣相中進行。反應區(qū)壓力可為約1_50大氣 壓，優(yōu)選約5-25大氣壓。石腦油進料通常以約0. 5-20重量份石腦油/小時/重量份催化劑(w/hr/w)，優(yōu) 選約Ι-lOw/hr/w的空速通過催化劑。反應區(qū)中氫與烴的摩爾比保持在約0. 5-20，優(yōu)選約 1-10。在進行該方法過程中，所用氫可為與輕氣態(tài)烴的混合物。由于加氫重整方法產(chǎn)生大 量氫，再循環(huán)料流用于使氫隨進料進入。重整器餾出物當重整產(chǎn)品通常用作高辛烷汽油的混合原料時，可蒸餾重重整產(chǎn)品餾分以得到重 芳烴料流。形成本發(fā)明重整產(chǎn)品餾出物的重芳烴料流為1環(huán)和2環(huán)芳族化合物的混合物且 特征在于1環(huán)和2環(huán)芳烴的最小含量基于重整產(chǎn)品為98重量％。合適的1環(huán)和2環(huán)芳烴 的實例包括烷基化苯，尤其是C11苯，萘和烷基化萘，優(yōu)選甲基萘、乙基萘、二甲基萘、C13和 C14萘。其他1環(huán)和2環(huán)芳烴的實例包括茚滿、聯(lián)苯和聯(lián)二苯(diphenyl)。1環(huán)芳族化合物 優(yōu)選包括Cltl和更大烷基化1環(huán)化合物?；谥卣黟s出物，重整器餾出物中苯和甲苯的總量小于0.01重量％，重整器餾 出物中二甲苯的量小于約3重量％，優(yōu)選小于0.5重量％。輕質(zhì)烴(<C1(I)的總量基于重 整器餾出物為優(yōu)選小于2重量％，更優(yōu)選小于0. 5重量％。重整器餾出物的平均分子量為 100-200。通過ASTM D86測量，沸程為> 100°C IBP至< 300°C DP。萘的量基于重整器餾出 物為小于15重量％，優(yōu)選小于10重量％。本發(fā)明重整器餾出物具有以下性能通過ASTM D56測量，最小閃點為40°C，全 部含硫和含氮化合物基于重整產(chǎn)品為小于IOwppm，優(yōu)選小于5wppm，在100°C下運動粘度 <3cSt。合適的芳族重整器餾出物為市售的。實例包括可由Exxon Mobil Corporation得 到的 Aromatic 100、150 和 200。變壓器油
5
可將重整器餾出物以基于變壓器油為10重量％或更小，優(yōu)選小于約6重量％，更 優(yōu)選小于約3重量％的量加入變壓器油基本原料中。本發(fā)明芳族重整器餾出物賦予變壓器 油基本原料的一個重要性能為充氣傾向。在本發(fā)明一個實施方案中，將足夠的芳族重整器 餾出物以足以保持充氣傾向為小于5 μ L/min的量加入變壓器油基本原料中。充氣傾向通 過 ASTM D2300 測量。以下實施例將闡述變壓器油和作為變壓器油充氣添加劑的重整器餾出物，及制備 含本發(fā)明重整器餾出物的變壓器油的方法，但不意味著以任何方式限制本發(fā)明。實施例1該實施例闡述可由ExxonMobil得到且在本發(fā)明中用作變壓器油中的充氣添加劑 的商業(yè)重整器餾出物A200的組成。表1所示分析結(jié)果代表以基于重整器餾出物的體積％ 表示的平均值以及最小值和最大值。表2顯示A200的性能。芳烴體積含量以體積％表示。表 1
組分平均值 最小值最大值
權(quán)利要求
1.一種包含介電流體和基于變壓器油為10重量％或更少的重整器餾出物的變壓器 油，所述重整器餾出物包含基于重整器餾出物為至少98重量％的1環(huán)和2環(huán)芳族化合物的 混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的變壓器油，其中重整器餾出物的量基于重整器餾出物為小于6重量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的變壓器油，其中基于重整器餾出物，重整器餾出物中苯和甲苯的 總量小于0. 01重量％，重整器餾出物中二甲苯的量小于3重量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的變壓器油，其中所述1環(huán)芳族化合物包括Cltl或更大烷基化的1環(huán) 化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的變壓器油，其中Cltl或較小烴的總量基于重整器餾出物為小于2重量％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的變壓器油，其中重整器餾出物中組合的含硫和氮化合物基于重整 器餾出物為小于lOwppm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的變壓器油，其中用于變壓器油中的所述介電流體包括環(huán)烷油、石 蠟油和合成油中至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的變壓器油，其中所述重整器餾出物的平均分子量為100-200。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的變壓器油，其中所述變壓器油可含有添加劑，包括氧化抑制劑、傾 點下降劑、充氣傾向改進劑、腐蝕抑制劑和金屬減活劑。
10.一種制備變壓器油的方法，其包括將石腦油進料在催化重整條件下重整以制備重 整產(chǎn)品，蒸餾所述重整產(chǎn)品以制備1環(huán)和2環(huán)芳烴最小含量為98重量％的重整產(chǎn)品餾出 物，使具有1環(huán)和2環(huán)芳族化合物的混合物的重整產(chǎn)品餾出物與介電流體結(jié)合以形成變壓 器油，其中變壓器油中重整器餾出物的量基于變壓器油為10重量％或更小。
全文摘要
本發(fā)明涉及作為變壓器油的充氣添加劑的重整器餾出物。重整器餾出物的1環(huán)和2環(huán)芳烴含量為至少98％，且其加入使得變壓器油含小于10重量％重整器餾出物。本發(fā)明還涉及一種制備含重整器餾出物且具有優(yōu)異充氣傾向、氧化穩(wěn)定性、粘度和揮發(fā)性的變壓器油的方法。
文檔編號C10G1/04GK102144018SQ200980134314
公開日2011年8月3日 申請日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日
發(fā)明者D·N·馬祖恩, J-L·馬丁, L·F·伯恩斯, M·A·克萊瓦利斯, S·D·辛克萊爾 申請人:?？松梨谘芯抗こ坦?br>