一種高燃點變壓器油及其製備方法與流程
2023-10-25 21:23:27
本發明涉及化工領域，尤其涉及變壓器油，具體的是一種高燃點變壓器油及其製備方法。
背景技術：
變壓器油，是指用於變壓器、電抗器、互感器、套管、油開關等充油電氣設備中，起絕緣、冷卻、信息載體和保護作用的一類絕緣油品。目前變壓器主要採用的是礦物絕緣油，此類變壓器油具有良好的絕緣性能和電氣性能，成本也不高，因此目前廣泛運用在變壓器市場中，但是傳統礦物絕緣油燃點低(一般為170℃左右)，安全係數不高。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種高燃點變壓器油，所述的這種變壓器油要解決現有技術中變壓器油閃點燃點低，安全係數不高的問題。
本發明提供了一種高燃點變壓器油，由基礎油、抗氧劑、降凝劑、抗光敏感劑和金屬鈍化劑組成，所述的基礎油由窄餾分環烷基油和改性植物油組成，所述的窄餾分環烷基油在變壓器油中的重量百分比為70％～80％，所述的改性植物油在變壓器油中的重量百分比為18％～28％，所述的抗氧劑在變壓器油中的重量百分比為0.5％～1.0％，所述的降凝劑在變壓器油中的重量百分比為0.5％～1.0％，所述的抗光敏感劑在變壓器油中的重量百分比為0.1％～0.5％，所述的金屬鈍化劑在變壓器油中的重量百分比為0.1％～0.5％，所述的窄餾分環烷基油的％Cp值在42-50之間，Cp值指烷基側鏈上的碳原子佔整個分子總碳數的百分數。
進一步的，所述的改性植物油由菜籽油、花生油、棉子油、橄欖油中的兩種以上物質的混合，所述的改性植物油的通式為，
其中R1、R2、R3為碳原子數為12-23的烷烴基或烯烴基。
進一步的，所述的抗氧劑為2，6—二叔丁基酚、2，6—二叔丁基對甲酚、或酚酯型抗氧劑中的任意一種。
進一步的，所述的降凝劑為T-803B(聚α烯烴蘭煉)、T803D(聚α烯烴)、或T602HB(聚甲基丙烯酸酯)中的任意一種。
進一步的，所述的抗光敏感劑為粒度為40目、有效物為99.99％的吸附劑或HE1127光穩定劑。
進一步的，所述的金屬鈍化劑為苯並三氮唑、或2-甲基-苯並三氮唑。
本發明還提供了上述的高燃點變壓器油的製備方法，
1)包括一個製備窄餾分環烷基油的步驟；
2)包括一個製備改性植物油的步驟，
3)按照重量百分比稱取窄餾分環烷基油、改性植物油、抗氧劑、降凝劑、抗光敏感劑和金屬鈍化劑，同時稱取精製白土，所述的白土的重量百分比分別為窄餾分環烷基油、改性植物油、抗氧劑、降凝劑、抗光敏感劑和金屬鈍化劑的總質量3％-6％，然後在一個反應釜中加入窄餾分環烷基油和改性植物油，50℃-60℃攪拌30-60分鐘，在80℃～100℃溫度下加入白土，同時進行90～120min時間的攪拌吸附，直至吸附反應均勻，沉澱在經過濾機過濾2～3次以後，再加入抗氧添加劑、降凝劑、光敏感劑和金屬鈍化劑，真空泵負壓0.8KPa，真空處理1～3次。
進一步的，在所述的製備窄餾分環烷基油步驟中，首先將環烷基油打入蒸餾塔中，進行常減壓蒸餾，減壓蒸餾工藝為殘壓1～65mmHg，切取300～350℃的餾分油，然後進行加氫精制，加氫精制過程中反應釜的反應壓力為8～15MPa，反應溫度為280～360℃，進油總空速為0.35～0.65/h，反應氫油體積比為800～950，相對於加氫處理催化劑空速0.5～0.85/h，相對於加氫精制催化劑空速0.85-1.95/h，所述的加氫精制過程中的催化劑為Mo-W/Al2O3，或Ni-W-Co/Al2O3，得到窄餾分環烷基油。
進一步的，在所述的製備改性植物油的步驟中，首先選擇菜籽油、花生油、棉子油、橄欖油的兩種以上物資為原料，先進行加氫精制，加氫精制過程中反應釜的反應壓力為6～12MPa，反應溫度為200～400℃，進油總空速為0.5～1.0/h，反應氫油體積比為600～800，所述的加氫精制過程中的催化劑為Ni-W/AL2O3、或Ni-Mo-Co/AL2O3，隨後進行常減壓蒸餾，減壓蒸餾工藝為殘壓1～65mmHg，切取300～460℃的常壓餾分油，得到加氫植物油；然後進行一次鹼洗，採用質量百分比濃度為6％-10％的NaOH溶液，用量為改性基礎油重量的2％-6％，溫度控制在70-80℃，洗滌60-90min後，通過油水分離器後，進入下一個反應釜中進行一次水洗，水的用量為改性基礎油重量的5％-10％，溫度控制在70-80℃，洗滌60-90min，通過油水分離器後；進行二次鹼洗，採用水溶液為鹼性的鹽進行洗滌，所述的鹼性的鹽為質量百分比濃度為5％-8％的Na2CO3溶液，用量為改性基礎油重量的1％-5％，溫度控制在70-80℃，洗滌60-90min後，通過油水分離器後，進入下一個反應釜中進行一次水洗，水的用量為改性基礎油重量的5％-10％，溫度控制在70-80℃，洗滌60-90min後，通過油水分離器後，得到改性植物油。
進一步的，所述的精製白土為活性度大於180mmol/kg的活性白土。
本發明具有以下優點:
①本產品開口閃點在270-320℃，燃點在300-350℃，傳統變壓器油的開口閃點在150-170℃，燃點在170-200℃，本產品的安全性能極高。
②本產品擊穿電壓達到80～100KV/2.5mm，大大提高了變壓器的絕緣能力。傳統產品擊穿電壓基本在35～50KV/2.5mm。
③本產品的介質損耗因素(90℃)可達到0.001以下，傳統變壓器油的介質損耗因素(90℃)一般在0.001以上，優於傳統變壓器油。
④本產品的酸值可控制在在0.01mgKOH/kg以下，符合GB2536-2011對酸值的技術指標要求。
⑤本產品的抗氧化性能優異，不易變色，使用壽命長。140℃旋轉氧彈時間可達到300-400min，而傳統變壓油的旋轉氧彈時間為100-150min，容易變色發黃。
本發明和已有技術相比，其效果是積極和明顯的。與傳統變壓器油相比，本發明變壓器油的開口閃點可到270-320℃，燃點達到300-350℃；此外植物油的酸值很高，不符合標準，而本產品很好的解決了植物油酸值高的問題，同時充分利用了其閃點燃高的優勢，本產品安全性能遠遠高於傳統變壓器油。
具體實施方式：
實施例1
本發明提供了一種高燃點變壓器油，由窄餾分環烷基油、改性植物油、抗氧劑、降凝劑、抗光敏感劑和金屬鈍化劑組成。所述的窄餾分環烷基油在變壓器油中的重量百分比為75％，所述的改性植物油在變壓器油中的重量百分比為22％，取75％窄餾分環烷基油和22％的改性植物油在50℃下攪拌50分鐘後，在100℃溫度下加入為變壓器油重量百分比為5％的白土，同時進行攪拌精製吸附100min，直至吸附反應均勻，沉澱經過濾機過濾2次以後，再加入抗氧添加劑、降凝劑、光敏感劑和金屬鈍化劑混合，所述的抗氧添加劑在所述的變壓器油中的質量百分比為1.0％，所述的降凝劑在所述的變壓器油中的質量百分比為1.0％，所述的抗光敏感劑在所述的變壓器油中的質量百分比為0.5％，所述的金屬鈍化劑在所述的變壓器油中的質量百分比為0.5％，真空泵循環真空負壓0.8KPa處理2次。
進一步的，所述的精製白土為活性度大於180mmol/kg的活性白土。
所述的窄餾分環烷基油的製備方法是：將環烷基油打入蒸餾塔中，進行常減壓蒸餾，減壓蒸餾工藝為殘壓1～65mmHg，切取300～350℃的餾分油，然後進行加氫精制，加氫精制過程中反應釜的反應壓力為12MPa，反應溫度為320℃，進油總空速為0.5/h，反應氫油體積比為850，相對於加氫處理催化劑空速0.65/h，相對於加氫精制催化劑空速1.5/h，所述的加氫精制過程中的催化劑為Mo-W/Al2O3，得到窄餾分環烷基油。
所述的改性植物油由菜籽油和花生油組成，所述的菜籽油在所述的改性植物油中的質量百分比為60％，所述的花生油在所述的改性植物油中的質量百分比為40％，其製備方法是：先進行加氫精制，加氫精制過程中反應釜的反應壓力為8MPa，反應溫度為300℃，進油總空速為0.8/h，反應氫油體積比為700，所述的加氫精制過程中的催化劑為Ni-W/AL2O3，隨後進行常減壓蒸餾，減壓蒸餾工藝為殘壓1～65mmHg，切取300～460℃的常壓餾分油，得到加氫植物油。然後先用濃度為8％的NaOH溶液，用量為改性植物油重量的5％，溫度控制在80℃，洗滌80min後，通過油水分離器後，進入下一個反應釜中進行水洗，用量為改性植物油重量的8％，溫度控制在70℃，洗滌60min後，通過油水分離器後；進行二次鹼洗，採用濃度為8％的Na2CO3溶液，用量為改性植物油重量的5％，溫度控制在75℃，洗滌60min後，通過油水分離器後，進入下一個反應釜中進行一次水洗，用量為改性植物油重量的8％，溫度控制在70℃，洗滌70min後，通過油水分離器後，得到改性植物油。
進一步的，所述的抗氧劑為2，6—二叔丁基酚。
進一步的，所述的降凝劑為T-803B(聚α烯烴蘭煉)。
進一步的，所述的金屬鈍化劑為苯並三氮唑(BTA)。
進一步的，所述的抗光敏感劑為粒度40目、有效物為99.99％的吸附劑。
各項物理化學指標見表1所示。
實施例2
本發明提供了一種高燃點變壓器油，由窄餾分環烷基油、改性植物油、抗氧劑、降凝劑、抗光敏感劑和金屬鈍化劑組成。所述的窄餾分環烷基油在變壓器油中的重量百分比為70％，所述的改性植物油在變壓器油中的重量百分比為28％，由菜籽油、花生油和棉子油混合。取70％窄餾分環烷基油和28％的改性植物油在55℃下攪拌40分鐘後，在90℃溫度下加入為變壓器油重量百分比為6％的白土，同時進行攪拌精製吸附90min，直至吸附反應均勻，沉澱經過濾機過濾2次以後，再加入抗氧添加劑、降凝劑、光敏感劑和金屬鈍化劑混合，所述的抗氧添加劑在所述的變壓器油中的質量百分比為0.5％，所述的降凝劑在所述的變壓器油中的質量百分比為0.5％，所述的抗光敏感劑在所述的變壓器油中的質量百分比為0.5％，所述的金屬鈍化劑在所述的變壓器油中的質量百分比為0.5％，真空泵循環真空負壓0.8Kpa處理2次。
所述的窄餾分環烷基油的製備方法是：將環烷基油打入蒸餾塔中，進行常減壓蒸餾，減壓蒸餾工藝為殘壓1～65mmHg，切取300～350℃的餾分油，然後進行加氫精制，加氫精制過程中反應釜的反應壓力為10MPa，反應溫度為350℃，進油總空速為0.45/h，反應氫油體積比為900，相對於加氫處理催化劑空速0.7/h，相對於加氫精制催化劑空速1.2/h，所述的加氫精制過程中的催化劑為Ni-W-Co/Al2O3，得到窄餾分環烷基油。
所述的菜籽油在所述的改性植物油中的質量百分比為50％，所述的花生油在所述的改性植物油中的質量百分比為30％，所述的棉子油在所述的改性植物油中的質量百分比為20％，所述的改性植物油的製備方法是：先進行加氫精制，加氫精制過程中反應釜的反應壓力為10MPa，反應溫度為250℃，進油總空速為0.6/h，反應氫油體積比為650，所述的加氫精制過程中的催化劑為Ni-Mo-Co/AL2O3，隨後進行常減壓蒸餾，減壓蒸餾工藝為殘壓1～65mmHg，切取300～460℃的常壓餾分油，得到加氫植物油。然後用濃度為9％的NaOH溶液，用量為改性植物油重量的4％，溫度控制在80℃，洗滌70min後，通過油水分離器後，進入下一個反應釜中進行水洗，用量為改性植物油重量的7％，溫度控制在70℃，洗滌60min後，通過油水分離器後；進行二次鹼洗，採用濃度為8％的Na2CO3溶液，用量為改性植物油重量的4％，溫度控制在75℃，洗滌60min後，通過油水分離器後，進入下一個反應釜中進行一次水洗，用量為改性植物油重量的10％，溫度控制在70℃，洗滌70min後，通過油水分離器後，得到改性植物油。
進一步的，所述的精製白土為活性度大於180mmol/kg的活性白土。
進一步的，所述的抗氧劑為2，6—二叔丁基對甲酚。
進一步的，所述的降凝劑為T803D(聚α烯烴)。
進一步的，所述的金屬鈍化劑為2-甲基-苯並三氮唑。
進一步的，所述的抗光敏感劑為粒度40目、有效物為99.99％的吸附劑。
各項物理化學指標見表1所示。
實施例3
本發明提供了一種高燃點變壓器油，由窄餾分環烷基油、改性植物油、抗氧劑、降凝劑、抗光敏感劑和金屬鈍化劑組成。所述的窄餾分環烷基油在變壓器油中的重量百分比為80％，所述的改性植物油在變壓器油中的重量百分比為18％，由菜籽油、花生油、棉子油和橄欖油混合。取80％窄餾分環烷基油和18％的改性植物油在55℃下攪拌45分鐘後，在100℃溫度下加入為變壓器油重量百分比為3％的白土，同時進行攪拌精製吸附110min，直至吸附反應均勻，沉澱經過濾機過濾2次以後，再加入抗氧添加劑、降凝劑、光敏感劑和金屬鈍化劑混合，所述的抗氧添加劑在所述的變壓器油中的質量百分比為0.5％，所述的降凝劑在所述的變壓器油中的質量百分比為0.5％，所述的抗光敏感劑在所述的變壓器油中的質量百分比為0.5％，所述的金屬鈍化劑在所述的變壓器油中的質量百分比為0.5％，真空泵循環真空負壓0.8Kpa處理2次。
所述的窄餾分環烷基油的製備方法是：將環烷基油打入蒸餾塔中，進行常減壓蒸餾，減壓蒸餾工藝為殘壓1～65mmHg，切取300～350℃的餾分油，然後進行加氫精制，加氫精制過程中反應釜的反應壓力為15MPa，反應溫度為330℃，進油總空速為0.55/h，反應氫油體積比為930，相對於加氫處理催化劑空速0.75/h，相對於加氫精制催化劑空速1.2/h，所述的加氫精制過程中的催化劑為Ni-W-Co/Al2O3，得到窄餾分環烷基油。
所述的菜籽油在所述的改性植物油中的質量百分比為40％，所述的花生油在所述的改性植物油中的質量百分比為20％，所述的棉子油在所述的改性植物油中的質量百分比為20％，所述的橄欖油在所述的改性植物油中的質量百分比為20％。所述的改性植物油的製備方法是：先進行加氫精制，加氫精制過程中反應釜的反應壓力為7MPa，反應溫度為350℃，進油總空速為0.7/h，反應氫油體積比為650，所述的加氫精制過程中的催化劑為Ni-Mo-Co/AL2O3，隨後進行常減壓蒸餾，減壓蒸餾工藝為殘壓1～65mmHg，切取300～460℃的常壓餾分油，得到加氫植物油。用濃度為10％的NaOH溶液，溫度控制在80℃，洗滌60min後，通過油水分離器後，進入下一個反應釜中進行水洗，用量為改性植物油重量的6％，溫度控制在70℃，洗滌70min後，通過油水分離器後；進行二次鹼洗，採用濃度為8％的Na2CO3溶液，用量為改性植物油重量的4％，溫度控制在75℃，洗滌60min後，通過油水分離器後，進入下一個反應釜中進行一次水洗，用量為改性植物油重量的10％，溫度控制在70℃，洗滌70min後，通過油水分離器後，得到改性植物油。
進一步的，所述的精製白土為活性度大於180mmol/kg的活性白土。
進一步的，所述的抗氧劑為酚酯型抗氧劑。
進一步的，所述的降凝劑為T602HB(聚甲基丙烯酸酯)。
進一步的，所述的抗光敏感劑為粒度40目、有效物為99.99％的吸附劑。
進一步的，所述的金屬鈍化劑為苯並三氮唑(BTA)。
各項物理化學指標見表1所示。
實施例4
本發明提供了一種高燃點變壓器油，由窄餾分環烷基油、改性植物油、抗氧劑、降凝劑、抗光敏感劑和金屬鈍化劑組成。所述的窄餾分環烷基油在變壓器油中的重量百分比為72％，所述的改性植物油在變壓器油中的重量百分比為26％，由花生油、棉子油和橄欖油混合組成。取72％窄餾分環烷基油和26％的改性植物油在60℃下攪拌30分鐘後，在100℃溫度下加入為變壓器油重量百分比為6％的白土，同時進行攪拌精製吸附120min，直至吸附反應均勻，沉澱經過濾機過濾2次以後，再加入抗氧添加劑、降凝劑、光敏感劑和金屬鈍化劑混合，所述的抗氧添加劑在所述的變壓器油中的質量百分比為0.6％，所述的降凝劑在所述的變壓器油中的質量百分比為0.6％，所述的抗光敏感劑在所述的變壓器油中的質量百分比為0.4％，所述的金屬鈍化劑在所述的變壓器油中的質量百分比為0.4％，真空泵循環真空負壓0.8KPa處理2次。
所述的窄餾分環烷基油的製備方法是：將環烷基油打入蒸餾塔中，進行常減壓蒸餾，減壓蒸餾工藝為殘壓1～65mmHg，切取300～350℃的餾分油，然後進行加氫精制，加氫精制過程中反應釜的反應壓力為11MPa，反應溫度為330℃，進油總空速為0.4/h，反應氫油體積比為860，相對於加氫處理催化劑空速0.75/h，相對於加氫精制催化劑空速1.6/h，所述的加氫精制過程中的催化劑為Mo-W/Al2O3，得到窄餾分環烷基油。
所述的花生油在所述的改性植物油中的質量百分比為40％，所述的棉子油在所述的改性植物油中的質量百分比為30％，所述的橄欖油在所述的改性植物油中的質量百分比為30％。所述的改性植物油的製備方法是：先進行加氫精制，加氫精制過程中反應釜的反應壓力為11MPa，反應溫度為300℃，進油總空速為0.6/h，反應氫油體積比為600，所述的加氫精制過程中的催化劑為Ni-W/AL2O3，隨後進行常減壓蒸餾，減壓蒸餾工藝為殘壓1～65mmHg，切取300～460℃的常壓餾分油，得到加氫植物油。然後用濃度為8％的NaOH溶液，用量為改性植物油重量的5％，溫度控制在80℃，洗滌80min後，通過油水分離器後，進入下一個反應釜中進行水洗，用量為改性植物油重量的8％，溫度控制在70℃，洗滌60min後，通過油水分離器後；進行二次鹼洗，採用濃度為8％的Na2CO3溶液，用量為改性植物油重量的5％，溫度控制在75℃，洗滌60min後，通過油水分離器後，進入下一個反應釜中進行一次水洗，用量為改性植物油重量的8％，溫度控制在70℃，洗滌70min後，通過油水分離器後，得到改性植物油。
進一步的，所述的精製白土為活性度大於180mmol/kg的活性白土。
進一步的，所述的抗氧劑為2，6—二叔丁基對甲酚。
進一步的，所述的降凝劑為T-803B(聚α烯烴)。
進一步的，所述的金屬鈍化劑為2-甲基-苯並三氮唑。
進一步的，所述的抗光敏感劑為粒度40目、有效物為99.99％的吸附劑。
各項物理化學指標見表1所示。
各項物理化學指標見表1所示。
表1
本發明與美國FR3植物變壓器油、傳統變壓器油各物化性能比較見表2
表2
從表2可看出與，本發明與美國FR3植物型變壓器油相比，具有更低的酸值，可以有效防止油品中酸性物質腐蝕設備，延長設備的使用壽命；此外本發明的界面張力、傾點、介損和水分含量指標也明顯優於FR3。本發明與傳統礦物變壓器油相比，具有更高的閃點和燃點，因此大大提高了安全性能；本產品的絕緣性能也明顯優於傳統變壓器油，此外本發明的旋轉氧彈時間明顯優於傳統礦物變壓器油，因此具有更好的氧化安定性能和更長的使用壽命。
本發明的有益效果在於：首先，與傳統變壓油相比，本產品安全性能極佳，；其次，本產品滿足美國ASTM 5222-2008標準，技術領先；第三，本產品在各項指標上均優於國家標準和採用傳統方法生產的變壓器油標準，大大提高了變壓器運行的穩定性和安全性，提高了變壓器油的使用壽命。