专利名称：作为变压器油充气添加剂的重整器馏出物的制作方法
技术领域：
本发明涉及作为变压器油充气(gassing)添加剂的重整器馏出物。重整器馏出物 的1环和2环芳烃含量为至少98重量％。本发明还涉及一种制备含有1环和2环芳烃含 量为至少98重量％的重整器馏出物且具有优异充气倾向、氧化稳定性、粘度和挥发性的变 压器油的方法。
背景技术：
变压器通常含有充当绝缘体以及在变压器操作下充当冷却剂以及抑制电弧和电 晕形成的介电流体。由于变压器通常为在升高的温度条件下操作的密封装置，所以变压器 油必须长期稳定。变压器从小装置如电容器延伸至发电设备中的大装置。配制变压器油使得它们满足或超过某些特殊性能条件。这些条件包括最小倾点、 最大运动粘度和界面张力的计算极限(enumerated limit)、冲击断裂强度、充气倾向和氧 化试验中产生的淤渣和酸值水平。目前，许多使用中的变压器使用环烃馏出物作为配制变压器油的基本原料。通常， 将基本原料与有效量的抗氧化添加剂，通常为位阻酚组合。当电气设备制造商开发更有 效的电气装置时，将需要比基于环烷烃基本原料的油更稳定的电气绝缘用油(electrical oil) ο有一种路线改进了变压器油中使用的基本原料。美国专利6，790，386描述了含加 氢异构的异链烷烃油和氢供体化合物的介电油的用途。确定这种油具有不利的氢充气性 能、良好的氧化稳定性和良好的低温性能。美国专利5，167，847描述了通过将加氢裂化的 基本原料溶剂脱蜡而制备的变压器油。天然和合成酯用于某些变压器应用中。天然酯可由天然产物如种子制备。合成酯 通过将脂肪酸用醇酯化而形成。这种酯为环境上更友好的并提供性能改进，例如较高的闪 点。它们的局限在于具有差的氧化稳定性和较差的低温性能。合成油用于变压器油。变压器使用中的常规合成油为聚α烯烃(PAO)。PAO通常 含有添加剂以得到具有可接受充气性能的产品。较高的抗氧化性可通过使用链烷烃基本原料而实现；然而，链烷烃基本原料显示 出称作正充气倾向。油的充气倾向是当使介质经受足以导致离子化的电应力时氢气在绝缘 介质中放出或吸收的速率的测量尺度。正充气倾向表明氢气被释放，而负充气倾向表明氢 气被吸收。负充气倾向或非常低的正倾向是理想的，因为它会使可以与氧在放电火花存在 反应以导致电气装置中爆炸的氢气的形成最小化。显示出具有气体吸收特征的绝缘油用于 在降低设备故障方面有利，特别是在电缆和电容器中。电气绝缘用油的充气倾向通过测试 方法ASTM D 2300测量。放出氢气的油具有正的测试值，吸收氢气的那些具有负的测试值。希望开发会赋予变压器油良好充气倾向和氧化稳定性，同时仅对粘度和挥发性具 有最小影响的变压器油用添加剂。发明概述本发明涉及一种变压器油和改进变压器油充气倾向和氧化稳定性的方法。在一个实施方案中，变压器油包含介电流体和基于变压器油为10重量％或更少的重整器馏出物， 所述重整器馏出物包含基于重整器馏出物为至少98重量％的1环和2环芳族化合物的混 合物。在另一实施方案中，变压器油包含介电流体和基于变压器油为6重量％或更少的 重整器馏出物，所述重整器馏出物包含基于重整器馏出物为至少98重量％的1环和2环芳 族化合物的混合物，条件是重整器馏出物中苯和甲苯的总量小于0. 01重量％。在又一实施方案中，重整器馏出物中二甲苯的量基于重整器馏出物为小于3重量％。在另一实施方案中，变压器油包含介电流体和基于变压器油为10重量％或更少 的重整器馏出物，所述重整器馏出物包含基于重整器馏出物为至少98重量％的1环和2环 芳族化合物的混合物，条件是1环芳族化合物包含Cltl或更大烷基化1环化合物。在又一实施方案中，变压器油包含介电流体和基于变压器油为10重量％或更少 的重整器馏出物，所述重整器馏出物包含基于重整器馏出物为至少98重量％的1环和2环 芳族化合物的混合物，条件是重整器馏出物中含组合的硫和氮的化合物基于重整器馏出物 为小于IOwppm0另一实施方案包括一种制备变压器油的方法，其包括将石脑油进料在催化重整条 件下重整以制备重整产品，蒸馏该重整产品以制备1环和2环芳烃最小含量为98重量％的 重整产品馏出物，使具有1环和2环芳族化合物的混合物的重整产品馏出物与介电流体结 合以形成变压器油，其中变压器油中重整器馏出物的量基于变压器油为10重量％或更小。含重整器馏出物的本发明变压器油具有优异的充气倾向和氧化稳定性，且对粘度 和挥发性具有最小的影响。附图
简述附图为显示将重整器馏出物加入变压器油中的效果图。发明详述变压器油变压器油含介电流体作为基本原料，且其配制使得该油可满足某些性能标准如 ASTM D3487-00(2006)所述那些。这些性能标准包括腐蚀性硫黄、颜色、比重、水含量、介电 击穿、氧化稳定性、充气、导热率、比热、粘度、苯胺点、功率因数、闪点、倾点、界面张力和中 和值。为满足这些标准，变压器油可含有添加剂，例如氧化抑制剂、倾点下降剂、充气倾向改 进剂、腐蚀抑制剂和金属减活剂等。用于变压器油中的介电流体的类型包括环烷油、石蜡油和合成油。环烷油衍生自 环烷基原油。石蜡油包括衍生自加氢裂化、溶剂脱蜡、催化脱蜡、蒸馏、溶剂萃取和加氢精制 中至少一种的那些。合成油包括基于聚合物的那些如聚α烯烃和其他烯烃、丙烯酸酯以及 基于天然和合成酯，特别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，使用多官能催化剂，其含有基本原子分散在多孔无机氧化物载体，优选 氧化铝表面上的一种或多种金属氢化-脱氢(氢转移)组分。目前使用贵金属催化剂，特 别是钼类型的。重整可定义为烃反应或分子改变的总效果。作为进料的石脑油料流的环烷 部分脱氢成相应的芳族化合物，正链烷烃异构成支链烷烃，各芳族化合物异构成其他芳烃。石脑油料流中的高沸点组分也加氢裂化成较低沸点组分。具体而言，这些分子改变通过如 下产生环己烷脱氢和烷基环戊烷脱氢异构得到芳烃；链烷烃脱氢得到烯烃；链烷烃和烯 烃脱氢环化得到芳烃；正链烷烃异构；烷基环烷烃异构得到环己烷；取代芳烃异构；和产生 气体的裂化反应。在重整操作中，使用一个或一系列具有一系列反应区的反应器。通常使用一系列 反应器，例如三个或四个反应器，它们构成重整装置的中心。各重整反应器通常具有一个或 多个催化剂(通常为含钼催化剂或钼/促进剂金属催化剂)的固定床，其接收向下流的进 料。由于所进行反应的净效应通常为放热的，所以各反应器具有预热器或级间加热器。将 具有氢气和/或含氢再循环气体的石脑油通过预热炉，然后至反应器中，然后依次通过随 后的级间加热器和系列反应器。将最后一个反应器的产物分离成液体馏分和气态馏分，前 者通常作为C5+液体产物被回收。后者富含氢气，通常含少量通常为气态的烃并再循环至 该方法以使焦炭生产最小化。在催化重整方法中，使通常含约20-80体积％链烷烃、20-80体积％环烷烃 和约5-20%芳烃且在大气压力下沸点基本为约26°C (80° F)-232 °C (450 ° F)，优 选约66°C(150° F)-19 °C (375 ° F)的基本无硫石脑油料流与催化剂体系如上述催 化剂在氢的存在下接触。反应通常在约343°C (650° F)-538 °C (1000° F)，优选约 399°C (750° F)-527°C (980° F)的温度下在气相中进行。反应区压力可为约1_50大气 压，优选约5-25大气压。石脑油进料通常以约0. 5-20重量份石脑油/小时/重量份催化剂(w/hr/w)，优 选约Ι-lOw/hr/w的空速通过催化剂。反应区中氢与烃的摩尔比保持在约0. 5-20，优选约 1-10。在进行该方法过程中，所用氢可为与轻气态烃的混合物。由于加氢重整方法产生大 量氢，再循环料流用于使氢随进料进入。重整器馏出物当重整产品通常用作高辛烷汽油的混合原料时，可蒸馏重重整产品馏分以得到重 芳烃料流。形成本发明重整产品馏出物的重芳烃料流为1环和2环芳族化合物的混合物且 特征在于1环和2环芳烃的最小含量基于重整产品为98重量％。合适的1环和2环芳烃 的实例包括烷基化苯，尤其是C11苯，萘和烷基化萘，优选甲基萘、乙基萘、二甲基萘、C13和 C14萘。其他1环和2环芳烃的实例包括茚满、联苯和联二苯(diphenyl)。1环芳族化合物 优选包括Cltl和更大烷基化1环化合物。基于重整器馏出物，重整器馏出物中苯和甲苯的总量小于0.01重量％，重整器馏 出物中二甲苯的量小于约3重量％，优选小于0.5重量％。轻质烃(<C1(I)的总量基于重 整器馏出物为优选小于2重量％，更优选小于0. 5重量％。重整器馏出物的平均分子量为 100-200。通过ASTM D86测量，沸程为> 100°C IBP至< 300°C DP。萘的量基于重整器馏出 物为小于15重量％，优选小于10重量％。本发明重整器馏出物具有以下性能通过ASTM D56测量，最小闪点为40°C，全 部含硫和含氮化合物基于重整产品为小于IOwppm，优选小于5wppm，在100°C下运动粘度 <3cSt。合适的芳族重整器馏出物为市售的。实例包括可由Exxon Mobil Corporation得 到的 Aromatic 100、150 和 200。变压器油
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可将重整器馏出物以基于变压器油为10重量％或更小，优选小于约6重量％，更 优选小于约3重量％的量加入变压器油基本原料中。本发明芳族重整器馏出物赋予变压器 油基本原料的一个重要性能为充气倾向。在本发明一个实施方案中，将足够的芳族重整器 馏出物以足以保持充气倾向为小于5 μ L/min的量加入变压器油基本原料中。充气倾向通 过 ASTM D2300 测量。以下实施例将阐述变压器油和作为变压器油充气添加剂的重整器馏出物，及制备 含本发明重整器馏出物的变压器油的方法，但不意味着以任何方式限制本发明。实施例1该实施例阐述可由ExxonMobil得到且在本发明中用作变压器油中的充气添加剂 的商业重整器馏出物A200的组成。表1所示分析结果代表以基于重整器馏出物的体积％ 表示的平均值以及最小值和最大值。表2显示A200的性能。芳烃体积含量以体积％表示。表 1
组分平均值 最小值最大值
权利要求
1.一种包含介电流体和基于变压器油为10重量％或更少的重整器馏出物的变压器 油，所述重整器馏出物包含基于重整器馏出物为至少98重量％的1环和2环芳族化合物的 混合物。
2.根据权利要求1的变压器油，其中重整器馏出物的量基于重整器馏出物为小于6重量％。
3.根据权利要求1的变压器油，其中基于重整器馏出物，重整器馏出物中苯和甲苯的 总量小于0. 01重量％，重整器馏出物中二甲苯的量小于3重量％。
4.根据权利要求1的变压器油，其中所述1环芳族化合物包括Cltl或更大烷基化的1环 化合物。
5.根据权利要求1的变压器油，其中Cltl或较小烃的总量基于重整器馏出物为小于2重量％。
6.根据权利要求1的变压器油，其中重整器馏出物中组合的含硫和氮化合物基于重整 器馏出物为小于lOwppm。
7.根据权利要求1的变压器油，其中用于变压器油中的所述介电流体包括环烷油、石 蜡油和合成油中至少一种。
8.根据权利要求1的变压器油，其中所述重整器馏出物的平均分子量为100-200。
9.根据权利要求1的变压器油，其中所述变压器油可含有添加剂，包括氧化抑制剂、倾 点下降剂、充气倾向改进剂、腐蚀抑制剂和金属减活剂。
10.一种制备变压器油的方法，其包括将石脑油进料在催化重整条件下重整以制备重 整产品，蒸馏所述重整产品以制备1环和2环芳烃最小含量为98重量％的重整产品馏出 物，使具有1环和2环芳族化合物的混合物的重整产品馏出物与介电流体结合以形成变压 器油，其中变压器油中重整器馏出物的量基于变压器油为10重量％或更小。
全文摘要
本发明涉及作为变压器油的充气添加剂的重整器馏出物。重整器馏出物的1环和2环芳烃含量为至少98％，且其加入使得变压器油含小于10重量％重整器馏出物。本发明还涉及一种制备含重整器馏出物且具有优异充气倾向、氧化稳定性、粘度和挥发性的变压器油的方法。
文档编号C10G1/04GK102144018SQ200980134314
公开日2011年8月3日 申请日期2009年9月4日 优先权日2008年9月5日
发明者D·N·马祖恩, J-L·马丁, L·F·伯恩斯, M·A·克莱瓦利斯, S·D·辛克莱尔 申请人:埃克森美孚研究工程公司