一種電容器絕緣油的製備方法
2023-06-04 21:47:46 3
一種電容器絕緣油的製備方法
【專利摘要】本發明提供了一種電容器絕緣油的製備方法，其中，該方法包括在通式為Bu3P+R2R1-/nZnCl2/mLaCl3的季鏻鹽離子液體複合催化劑的存在下、在攪拌條件下，將甲苯與苄氯接觸，所述接觸的條件包括溫度為80-110℃、時間為3-8小時，其中，R1為滷素，R2為C10-C18的直鏈或支鏈烷基，n為1-5，m為0.01-0.5。採用本發明的方法製備電容器絕緣油，不僅能夠提高反應產物的產率，還能夠提高反應產物中單苄基甲苯和雙苄基甲苯的收率。此外，在反應結束後還能夠將季鏻鹽離子液體複合催化劑有效回收，從而實現循環利用，並避免對環境的汙染，降低生產成本。
【專利說明】一種電容器絕緣油的製備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種電容器絕緣油的製備方法。
【背景技術】
[0002]離子液體是一類被普遍認為具有廣泛應用前景的、可以取代傳統有機溶劑的環境友好型溶劑。目前離子液體的應用領域主要包括:聚合反應、選擇性烷基化、胺化反應、醯基化反應、酯化反應、化學鍵的重排反應、室溫和常壓下的催化加氫反應、烯烴的環氧化反應等，並顯示出反應速度快、轉化率和選擇性高、催化體系可循環重複使用等優點。離子液體本身具有蒸汽壓低且化學性質穩定的特點，在化學反應過程中不會產生對大氣造成汙染的有害氣體，並且具有無味、無惡臭、無汙染、不易燃、易與產物分離、易回收、可循環使用、使用方便等優點，可有效避免傳統有機溶劑所造成的嚴重的環境、健康、安全以及設備腐蝕等問題，越來越被廣泛接受和認可。因此，離子液體催化體系是一種綠色、環境友好的反應溶劑和催化體系。
[0003]電容絕緣油是一類能夠提高電力電容器的工作場強、增加電力電容器單臺容量、提高電力電容器的比特性的工作介質，其在製造高性能電力電容器中起著舉足輕重的作用。近年來，隨著國家電網的快速擴容，特別是十二五期間，國家僅在特高壓輸變電上的投資就高達5700億元；2010年全國絕緣油用量已超過5.5萬噸，近年還將保持10%的增長率，保守估計到2015年可達8萬噸。因此，急需尋求一條能夠簡便、高效地製備電容器絕緣油的方法。
[0004]電容器絕緣油主要包括苄基甲苯型電容器絕緣油和二芳基乙烷型電容器絕緣油。其中，苄基甲苯型電容器絕緣油主要成分為單苄基甲苯(簡稱:MBT)和雙苄基甲苯(簡稱:DBT)。以所述苄基甲苯型電容器絕緣油的重量為基準，所述單苄基甲苯的含量可以為75±2重量％、所述雙苄基甲苯的含量可以為25±2重量％。二芳基乙烷型電容器絕緣油包括苯基二甲苯基乙烷絕緣油(PEX)、苯基乙苯基乙烷絕緣油(PEPE )。目前，電容器絕緣油的生產主要通過催化芳環的傅克烷基化反應實現，例如，所述苄基甲苯型電容器絕緣油主要通過催化甲苯和苄氯進行傅克烷基化反應得到，所採用的催化劑通常為濃硫酸或固體酸催化劑。研究表明，雖然採用濃硫酸或固體酸催化劑作為催化劑時，具有較高的催化活性，但也具有以下局限性:當採用濃硫酸作為催化劑時，存在濃硫酸用量較大且不能循環使用而產生大量的廢酸(生產I噸絕緣油大約會產生0.5噸廢酸和I噸含酸廢水)、濃硫酸腐蝕性強、處理困難、不能重複使用等問題；當採用固體酸作為催化劑時，存在固體酸催化劑製備工藝複雜、價格昂貴並且在生產過程中需要頻繁再生，使得電容器絕緣油的生產成本高居不下的問題，從而限制了其推廣應用。因此，採用一種具有較高催化活性、同時又能夠循環使用的催化劑來生產電容器絕緣油已經迫在眉睫。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為 了克服上述缺陷，而提供一種採用新的季鱗鹽離子液體複合催化劑來製備電容器絕緣油的方法。
[0006]本發明提供了一種電容器絕緣油的製備方法，其中，該方法包括在通式為Bu3P+R2IvAiZnCl2AiLaCl3的季鱗鹽離子液體複合催化劑的存在下、在攪拌條件下，將甲苯與苄氯接觸，所述接觸的條件包括溫度為80-110°C、時間為3-8小時，其中，R1為滷素，R2為C10-C18的直鏈或支鏈烷基，η為1-5，m為0.01-0.5。
[0007]本發明的發明人發現，一方面，所述季鱗鹽離子液體複合催化劑具有較高的催化活性，當採用季鱗鹽離子液體複合催化劑作為製備電容器絕緣油的催化劑時，不僅能夠提高反應產物的產率，還能夠提高反應產物中單苄基甲苯和雙苄基甲苯的收率。另一方面，在靜置狀態下，所述季鱗鹽離子液體複合催化劑與有機相的反應底物不互溶，整個反應體系呈兩相狀態；當反應進行時，開啟攪拌，所述季鱗鹽離子液體複合催化劑可以均勻地分散於有機相的反應底物中，從而使得反應能夠順利進行；當反應結束後，停止攪拌，所述季鱗鹽離子液體複合催化劑又與有機相的反應產物重新分為兩相，經簡單的相分離便可將所述季鱗鹽離子液體複合催化劑與含有產物的有機相分開，所述季鱗鹽離子液體複合催化劑不經任何處理便可直接用於下次的催化反應，從而實現了真正意義上的循環使用、避免了催化劑對環境的汙染、大幅度降低了廢液的處理費用和產品的生產成本，極具工業應用前景。
[0008]此外，根據本發明的一種優選實施方式，當將甲苯與苄氯接觸的方式為將苄氯滴加到甲苯中，且相對於Imol的甲苯，所述苄氯的滴加速率為0.5-2mL/min時，能夠顯著提高接觸產物中的單苄基甲苯和雙苄基甲苯的收率。
[0009]本發明的其他特徵和優點將在隨後的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0010]以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。
[0011]本發明提供的電容器絕緣油的製備方法包括在通式為Bu3P+R2IvAiZnCl2AiLaCl3的季鱗鹽離子液體複合催化劑的存在下、在攪拌條件下，將甲苯與苄氯接觸，所述接觸的條件包括溫度為80-110°C、時間為3-8小時，其中，R1為滷素,R2為Cltl-C18的直鏈或支鏈烷基，η為l_5，m為0.01-0.5。優選地，所述接觸的條件包括溫度為80_100°C、時間為3_8小時，R1為氯原子或溴原子，R2為C12-C16的直鏈烷基,η為2-4,m為0.01-0.Ι,η和m表示摩爾數。
[0012]其中，η表示相對於I摩爾Bu3P+R2Rp ZnCl2的摩爾數,為1-5 ;m表示相對於I摩爾Bu3P+R2RuLaCl3的摩爾數，為0.01-0.5。所述滷素可以為氯原子、溴原子、氟原子或碘原子；所述Cltl-C18的直鏈或支鏈烷基的具體實例可以包括但不限於:癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基和十八烷基。所述C12-C16的直鏈烷基例如可以為十二烷基、十四烷基或十六烷基。
[0013]根據本發明，通常來說，所述季鱗鹽離子液體複合催化劑可以通過現有的各種方法製備得到，例如，其可以通過包括以下步驟的製備方法製備得到:在120-140°C下，將通式為Bu3P+R2IV的季鱗鹽與氯化鋅和氯化鑭反應2-4小時，其中，R1為滷素，R2為Cltl-C18的直鏈或支鏈烷基；優選地，R1為氯原子或溴原子，R2為C12-C16的直鏈烷基。通式為Bu3P+R2IV的季鱗鹽的結構如式(I )所示:
[0014]
【權利要求】
1.一種電容器絕緣油的製備方法，其特徵在於，該方法包括在通式為Bu3P+R2R1-/nZnCl2/mLaCl3的季鱗鹽離子液體複合催化劑的存在下、在攪拌條件下，將甲苯與苄氯接觸，所述接觸的條件包括溫度為80-110°C、時間為3-8小時，其中，R1為滷素，R2為Cltl-C18的直鏈或支鏈烷基，η為1-5，m為0.01-0.5。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其中,R1為氯原子或溴原子，R2為C12-C16的直鏈烷基，η 為 2_4，m 為 0.01-0.1。
3.根據權利要求1所述的製備方法，其中，所述季鱗鹽離子液體複合催化劑通過包括以下步驟的製備方法製備得到:在120-140°C，將通式為Bu3P+R2IV的季鱗鹽與氯化鋅和氯化鑭反應2-4小時，其中，R1為滷素，R2為Cltl-C18的直鏈或支鏈烷基。
4.根據權利要求1、2或3所述的製備方法，其中，以Imol苄氯為基準，以季鱗鹽計的所述季鱗鹽離子液體複合催化劑的用量為0.02-0.04molo
5.根據權利要求1、2或3所述的製備方法，其中，以Imol苄氯為基準，所述甲苯的用量為 1.5-10mol、優選為 3-10mol、更優選為 3-7.5mol。
6.根據權利要求1、2或3所述的製備方法，其中，將甲苯與苄氯接觸的方式為將苄氯滴加到甲苯中，且相對於Imol的甲苯，所述苄氯的滴加速率為0.5-2mL/min。
7.根據權利要求1所述的製備方法，其中，該方法還包括將甲苯與苄氯接觸過程中生成的氯化氫氣體通入水中。
8.根據權利要求1或7所述的製備方法，其中，該方法還包括將甲苯與苄氯的接觸產物靜置分層以將所述季鱗鹽離子液體複合催化劑與反應產物分離。
9.根據權利要求8所述的製備方法，其中，該方法還包括從除去所述季鱗鹽離子液體複合催化劑後的反應產物中分別 分離出單苄基甲苯和雙苄基甲苯，並將分離得到的單苄基甲苯和雙苄基甲苯按照電容器絕緣油組成所需的比例混合均勻。
10.根據權利要求9所述的製備方法，其中，在將單苄基甲苯和雙苄基甲苯混合均勻的過程中，以所述電容器絕緣油的重量為基準，所述單苄基甲苯的用量為75±2重量％，所述雙苄基甲苯的用量為25 ±2重量％。
【文檔編號】C10M177/00GK103805307SQ201210447950
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月9日 優先權日:2012年11月9日
【發明者】伍振毅, 王果果, 趙新, 殷冬媛, 梁睿, 趙瑞英 申請人:中化化工科學技術研究總院