专利名称：矿物绝缘油、制备矿物绝缘油的方法和使用矿物绝缘油的方法
技术领域：
本发明涉及矿物绝缘油、制备矿物绝缘油的方法和使用矿物绝缘油的方法。
背景技术：
许多类型的电气设备包含矿物绝缘油用于耗散由赋能组件产生的热量、用于使赋能组件与设备封闭件绝缘和与其它内部部件和器件绝缘、及它们的组合。电气设备的例子包括但不限于变压器、电容器、开关、调节器、断路器、电缆、自动开关、x射线设备、及它们的组合。
变压器通常以电磁方式将电力从一个电路传递到另一个电路。变压器通常用于电力的传送。大的变压器通常要求线圈、导体、及它们的组合的绝缘以在正常操作电压下、在温度过电压期间、在瞬时过电压期间及在其组合的情况下保护变压器。瞬时过电压可来自雷击、开关操作、及它们的组合。当绝缘出现故障时，可发生内部故障或短路。这些情况的发生可引起设备故障，典型地导致系统断电和可能使在设备附近的人员处于危险。
为有效地从变压器铁芯和线圈组件传送出热量及保持可接受的操作温度，常规变压器使用相对大量的矿物绝缘油作为绝缘物。
在过去，从环烷类或链烷类基油制备的矿物绝缘油倾向于具有固有的差的低温粘性性能和通常不显示由美国标准测试方法(ASTM)D3487对于I型矿物绝缘油要求的低产气性能。
此外，矿物绝缘油产气倾向是在规定的实验室条件下氢进入或离开矿物绝缘油的吸收或解吸速率的量度。低产气性能是重要的，这是因为如果由于电应力而释放出氢，具有低产气倾向的液体倾向于吸收释放出的氢和因此降低爆炸的机会。
可以将环烷类基油和链烷类基油设计用于矿物绝缘油应用。可需要化学抑制环烷类基油以在满足工业要求中控制氧化倾向。环烷类基油由于低的蜡浓度而具有良好的低温性能。然而许多链烷类基油是氧化稳定的，链烷类基油在矿物绝缘油应用中具有高的正产气倾向和差的低温性能(高倾点)。
Angelo等人的U.S.专利No.6,355,850B1公开的是通过调合基本无氮和硫的链烷类或环烷类基油及硫与氮重量比大于100∶1的加氢精制的轻质瓦斯油得到具有改进的未受抑制氧化和电阻的电气绝缘油，其中将加氢精制的轻质瓦斯油以足以提供具有大于约0.03wt％硫的调合物的量加入基油中。
需要提供例如低温性能、保持良好产气倾向和显示氧化稳定性的矿物绝缘油。
也需要满足各种标准要求的矿物绝缘油，该标准是例如″Fluidsfor Electrotechnical Applications-Unused Mineral InsulatingOils for Transformers and Switchgears″(CEI IEC 60296)和用于电气装置的矿物绝缘油的标准规范(ASTM D3487 I型)。
发明内容
本发明提供包含环烷类基油和链烷类基油的矿物绝缘油，其中环烷类基油的总硫与碱性氮的比小于约80∶1。
本发明也提供包含环烷类基油、链烷类基油和抗氧剂的矿物绝缘油，其中环烷类基油的总硫与碱性氮的比小于约80∶1。
本发明也提供生产矿物绝缘油的方法，该方法包括使环烷类基油和链烷类基油接触，其中环烷类基油的总硫与碱性氮的比小于约80∶1。
本发明也提供生产矿物绝缘油的方法，该方法包括使环烷类基油、链烷类基油和抗氧剂接触，其中环烷类基油的总硫与碱性氮的比小于约80∶1。
具体实施例方式 本发明的方法包括使环烷类基油和链烷类基油接触、优选对其进行调合以提供具有一种或多种在此所述特性的本发明的矿物绝缘油。本发明的另一种方法包括使环烷类基油、链烷类基油和抗氧剂接触、优选对其进行调合以提供具有一种或多种在此所述特性的本发明的矿物绝缘油。
环烷类基油和链烷类基油的接触可以通过机械搅拌进行。例如，可以在本发明的矿物绝缘油的制备期间通过原位调合环烷类基油和链烷类基油生产本发明的矿物绝缘油。环烷类基油、链烷类基油和抗氧剂的接触可以通过机械搅拌进行。例如，可以在本发明的矿物绝缘油的制备期间通过原位调合环烷类基油、链烷类基油和抗氧剂生产本发明的矿物绝缘油。
环烷类基油、链烷类基油及一种或多种另外组分(其例如是但不限于倾点降低剂、抗产气剂、及它们的组合)的接触可以采用任何顺序(包括同时)进行以提供本发明的矿物绝缘油。制备本发明的矿物绝缘油的例子方法通常包括使环烷类基油和链烷类基油接触以提供包含环烷类基油和链烷类基油的组合物，优选为调合物。然后可以使包含环烷类基油和链烷类基油的组合物与选自倾点降低剂、抗产气剂、及它们的组合的组分接触。
环烷类基油、链烷类基油和抗氧剂的接触可以采用任何顺序(包括同时)进行以提供本发明的矿物绝缘油。该接触也可包括与一种或多种另外组分(其例如是但不限于倾点降低剂、抗产气剂、及它们的组合)的接触。制备本发明的矿物绝缘油的例子方法通常包括使环烷类基油和链烷类基油接触以提供包含环烷类基油和链烷类基油的组合物，优选为调合物。然后可以使包含环烷类基油和链烷类基油的组合物与抗氧剂接触。除与抗氧剂接触以外，可以使包含环烷类基油和链烷类基油的组合物与选自倾点降低剂、抗产气剂、及它们的组合的组分接触。
为提供本发明的矿物绝缘油的环烷类基油和链烷类基油的接触通常包括适于提供本发明的矿物绝缘油的温度、压力和时间。环烷类基油和链烷类基油的接触提供本发明的矿物绝缘油。为提供本发明的矿物绝缘油的环烷类基油、链烷类基油和抗氧剂的接触通常包括适于提供本发明的矿物绝缘油的温度、压力和时间。环烷类基油、链烷类基油和抗氧剂的接触提供本发明的矿物绝缘油。合适接触的例子包括但不限于调合、混合、搅拌、循环、及它们的组合，优选调合。
可以使用提供本发明的矿物绝缘油的任何设备进行接触。用于接触的合适设备的例子包括但不限于调合器、混合器、机械搅拌器、及它们的组合。
接触期间的温度可以是合适地提供本发明的矿物绝缘油的任何温度和通常为在基油调合技术中存在的温度。环烷类基油和链烷类基油的接触可以在环烷类基油和链烷类基油的闪点以下进行。接触过程可以在室温(约25℃)下进行。通常，温度为约5℃至约100℃、优选约10℃至约90℃和更优选约20℃至约80℃。
接触期间的压力可以是合适地提供本发明的矿物绝缘油的任何压力和通常为在基油调合技术中存在的压力。进行接触过程的压力并不是关键的和接触可以在真空条件或极压下进行。接触过程可以在大气压下进行。通常，压力为约大气压(约0kPa)至约1460kPa、优选约0kPa至约700kPa和更优选约0kPa至约350kPa。
接触期间的时间可以是合适地提供本发明的矿物绝缘油的任何时间和通常为在基油调合技术中存在的时间。通常，时间为约0.25小时至约8小时、优选约0.5小时至约6小时和更优选约0.5小时至约3小时。
当例如使环烷类基油和链烷类基油接触以提供包含环烷类基油和链烷类基油的组合物、优选调合物，然后可能使该组合物(优选调合物)与选自倾点降低剂、抗产气剂、及它们的组合的组分接触，以及当使环烷类基油、链烷类基油和一种或多种组分同时接触时，在此公开的温度、压力和时间也适用。
当例如使环烷类基油和链烷类基油接触以提供包含环烷类基油和链烷类基油的组合物、优选调合物，然后可能使该组合物(优选调合物)与抗氧剂接触，以及当使环烷类基油、链烷类基油和抗氧剂同时接触时，在此公开的温度、压力和时间也适用。当例如使环烷类基油、链烷类基油和抗氧剂接触以提供包含环烷类基油、链烷类基油和抗氧剂的组合物、优选调合物，然后可能使该组合物(优选调合物)与选自倾点降低剂、抗产气剂、及它们的组合的组分接触，以及当使环烷类基油、链烷类基油、抗氧剂和选自倾点降低剂、抗产气剂、及它们的组合的组分同时接触时，在此公开的温度、压力和时间也适用。
本发明的矿物绝缘油通常包含合适地提供本发明的矿物绝缘油的任何数量的环烷类基油。基于矿物绝缘油的总重量计，本发明的矿物绝缘油包含的环烷类基油的量通常为约60wt％至约95wt％、优选约65wt％至约90wt％和更优选约70wt％至约85wt％。
本发明的矿物绝缘油通常包含合适地提供本发明的矿物绝缘油的任何数量的链烷类基油。基于矿物绝缘油的总重量计，本发明的矿物绝缘油包含的链烷类基油的量通常为约5wt％至约40wt％、优选约10wt％至约35wt％和更优选约15wt％至约30wt％。
可以将抗氧剂加入本发明的矿物绝缘油中以改进氧化稳定性，从而最小化在贮存、加工、服务、及它们的组合期间油泥和酸度的产生。使氧化最小化可使导电和金属腐蚀最小化。使氧化最小化也可使系统寿命最大化和可使电击穿强度最大化。使氧化最小化也有助于保证令人满意的传热。
尽管可以将抗氧剂加入本发明的矿物绝缘油中，但本发明的优点是可以不加入抗氧剂。当抗氧剂不存在时，本发明的矿物绝缘油通常称为未受抑制的。当抗氧剂存在时，本发明的矿物绝缘油通常称为受抑制的。本发明未受抑制的矿物绝缘油中硫化物硫的量可提供氧化抑制和未受抑制的矿物绝缘油可显示优异的氧化稳定性。本发明受抑制的矿物绝缘油中存在的抗氧剂的量可提供氧化抑制和受抑制的矿物绝缘油可显示优异的氧化稳定性。
如果加入抗氧剂，基于矿物绝缘油的总重量计本发明受抑制的矿物绝缘油通常包含的抗氧剂的量为约0.01wt％至约0.4wt％、优选约0.07wt％至约0.30wt％。
包含抗氧剂的本发明的矿物绝缘油(也称为本发明受抑制的矿物绝缘油)通常包含合适地提供本发明的矿物绝缘油的任何数量的抗氧剂。本发明的矿物绝缘油通常包含合适地提供本发明的矿物绝缘油的任何数量的抗氧剂。基于矿物绝缘油的总重量计，本发明的矿物绝缘油包含的抗氧剂的量通常为约0.01wt％至约0.30wt％、优选约0.01wt％至约0.08wt％、更优选约0.01wt％至约0.05wt％和甚至更优选约0.01wt％至约0.04wt％。
用于本发明的矿物绝缘油的合适抗氧剂的例子通常包括但不限于受阻酚类、肉桂酸酯型酚类酯、烷基化二苯基胺、及它们的组合。适用于本发明的矿物绝缘油的优选抗氧剂的例子包括但不限于2，6-二叔丁基对甲酚、2，6-二叔丁基苯酚、及它们的组合。另一种优选的抗氧剂是2，6-二叔丁基对甲酚和2，6-二叔丁基苯酚的组合。更优选的抗氧剂是2，6-二叔丁基苯酚。
当倾点降低剂存在时，本发明的矿物绝缘油通常包含合适地提供本发明的矿物绝缘油的任何数量的倾点降低剂。当倾点降低剂存在时，基于矿物绝缘油的总重量计，本发明的矿物绝缘油包含的倾点降低剂的量通常为约0.01wt％至约2wt％、优选约0.01wt％至约1wt％、更优选约0.01wt％至约0.5wt％和甚至更优选约0.01wt％至约0.2wt％。
当抗产气剂存在时，本发明的矿物绝缘油通常包含合适地提供本发明的矿物绝缘油的任何数量的抗产气剂。当抗产气剂存在时，基于矿物绝缘油的总重量计，本发明的矿物绝缘油包含的抗产气剂的量通常为约0.01wt％至约5wt％、优选约0.01wt％至约3wt％和更优选约0.01wt％至约2wt％。
用于本发明方法的原料组合物可以是在润滑剂精炼厂生产的加氢处理的润滑剂基油组合物。本发明方法的一个优点是不要求调合后的过程(其例如是但不限于粘土过滤、脱蜡、脱沥青、加氢处理、溶剂萃取、及它们的组合)以生产本发明的矿物绝缘油。尽管未要求，如需要可以实施调合后的过程或″精制步骤″(其例如是但不限于粘土过滤、脱蜡、脱沥青、加氢处理、溶剂萃取、及它们的组合)。
在本发明的某些实施方案中，不实施另外的调合后的过程。无调合后过程提供成本有效的本发明方法，这是因为本发明的方法并不要求实施这些调合后过程的任何另外成本。
本发明的优点是不要求专门的加工设备。主要的设备要求包括接触设备(其例如是但不限于调合设备)。因此，不仅仅要求的初始资本投资最小，本发明不限于在精炼厂中进行，而且本发明可以在任何合适的位置进行，该合适的位置例如是其中要使用本发明的矿物绝缘油的位置、单独的工艺设施、或在位置之间的运送中。
用于本发明方法的环烷类基油和链烷类基油可以是合适地提供本发明的矿物绝缘油的任何环烷类基油和链烷类基油。用于本发明方法的环烷类基油和链烷类基油通常是无氮和无硫的和通常通过处理沸程在矿物绝缘油范围中例如在大气压下为约225℃至约480℃的环烷类馏出物或链烷类馏出物而获得。环烷类基油与链烷类基油的不同之处为与链烷类饱和结构相比通常具有更大百分比的环烷类(环烷烃)饱和结构。
用于本发明方法的环烷类基油通常包含小于约百万分之50份(ppm)氮、优选小于约25ppm氮。用于本发明方法的环烷类基油包含的氮通常为约0.5ppm氮至约50ppm氮、优选约1ppm氮至约25ppm氮。
用于本发明方法的环烷类基油通常包含小于约500ppm硫、优选小于约250ppm硫。用于本发明方法的环烷类基油包含的硫通常为约5ppm硫至约500ppm硫、优选约10ppm硫至约250ppm硫。
用于本发明方法的环烷类基油通常包含小于约40wt％硫化物硫、优选小于约30wt％硫化物硫和更优选小于约20wt％硫化物硫，基于环烷类基油的总重量计。
用于本发明方法的环烷类基油的总硫与碱性氮的比通常小于约80∶1、优选小于约60∶1、更优选小于约40∶1和甚至更优选小于约30∶1。
用于本发明方法的环烷类基油通常可以通过如下方式制备蒸馏原油原料以提供环烷类馏出物，然后可以将该环烷类馏出物进行加氢处理。
用于本发明方法的链烷类基油通常包含小于约百万分之100份(ppm)氮、优选小于约50ppm氮和更优选小于约25ppm氮。用于本发明方法的链烷类基油包含的氮通常为约0.5ppm氮至约100ppm氮、优选约1ppm氮至约50ppm氮和更优选约1ppm氮至约25ppm氮。
用于本发明方法的链烷类基油通常包含小于约4000ppm硫、优选小于约3000ppm硫和更优选小于约2000ppm硫。用于本发明方法的链烷类基油包含的硫通常为约100ppm硫至约4000ppm硫、优选约100ppm硫至约3000ppm硫和更优选约500ppm硫至约2000ppm硫。
用于本发明方法的链烷类基油通常包含大于约0.01wt％硫化物硫、优选大于约0.03wt％硫化物硫和更优选大于约0.04wt％硫化物硫，基于链烷类基油的总重量计。
用于本发明方法的链烷类基油的总硫与碱性氮的比通常小于约80∶1、优选小于约60∶1、更优选小于约50∶1和甚至更优选小于约40∶1。
用于本发明方法的链烷类基油的硫化物硫与碱性氮的比通常大于约5∶1、优选大于约15∶1和更优选大于约20∶1。
用于本发明方法的链烷类基油通常可以通过如下方式制备蒸馏原油原料以提供链烷类馏出物，然后可以将该链烷类馏出物进行加氢精制。加氢精制表示通过例如但不限于溶剂萃取、加氢处理、脱蜡、及它们的组合的处理。通常，链烷类馏出物的加氢精制降低氮和硫的量到在在此公开的水平，但保持硫化物硫的水平用于氧化抑制。
用于本发明方法的链烷类基油包含的硫化物硫的量通常可提供氧化抑制和可限制本发明的矿物绝缘油中碱性氮和多环芳烃(三个或更多芳族环烃)的量。用于本发明方法的链烷类基油包含的硫化物硫通常为约100ppm硫化物硫至约1200ppm硫化物硫、优选约250ppm硫化物硫至约1000ppm硫化物硫。碱性氮的量通常小于约100ppm碱性氮和通常为约1ppm碱性氮至约50ppm碱性氮。多环芳烃的量通常小于约2wt％和优选为约0.1wt％至约1.0wt％，基于链烷类基油的总重量计。
可以在本发明受抑制的矿物绝缘油中存在的硫化物硫的量可有助于提供氧化抑制和受抑制的矿物绝缘油可显示优异的氧化稳定性。
通常，环烷类基油和链烷类基油作为润滑剂基油生产中的产物馏分生产和容易得到。通常，适用于本发明方法的环烷类基油的苯胺点为至多约110℃美国标准测试方法(ASTM)D611(在此引入作为参考)、优选至多约100℃、更优选至多约95℃和甚至更优选至多约85℃。通常，适用于本发明方法的环烷类基油的闪点为至少约135℃(ASTMD92)(在此引入作为参考)。优选地，环烷类基油的闪点为至少约145℃(ASTM D92)。
用于本发明方法的环烷类基油的粘度通常小于它要与之接触、优选与之调合的链烷类基油。环烷类基油的粘度在40℃下为至少约7mm2s-1(ASTM D445)(在此引入作为参考)和在40℃下不大于约12mm2s-1(ASTM D445)。本发明环烷类基油在40℃下的粘度通常为约7mm2s-1至约12mm2s-1(ASTM D445)。本发明环烷类基油在40℃下的粘度优选为约7mm2s-1至约11mm2s-1(ASTM D445)。
通常，用于本发明方法的环烷类基油的苯胺点为至多约110℃(ASTM D611)，闪点为至少约135℃(ASTM D92)和在40℃下的粘度为至少约7mm2s-1(ASTM D445)。通常，适用于本发明方法的环烷类基油的粘度指数(ASTM D2270)小于约70。
适用于本发明方法的链烷类基油具有相对高的苯胺点，其通常小于约115℃(ASTM D611)。通常，适用于本发明方法的链烷类基油的苯胺点为至多约105℃、优选至多约100℃(ASTM D611)。
适用于本发明方法的链烷类基油的闪点为至少约135℃(ASTMD92)。优选地，链烷类基油的闪点为至少约145℃(ASTM D92)。
适用于本发明方法的链烷类基油的粘度在40℃下为至少约10.0mm2s-1、优选在40℃下为至少约11.5mm2s-1(ASTM D445)。优选地，链烷类基油在100℃下的粘度也应当为至少约2.5mm2s-1(ASTM D445)。
通常，用于本发明方法的链烷类基油的苯胺点为至多约105℃(ASTM D611)，闪点为至少约135℃(ASTM D92)和在40℃下的粘度为至少约10.0mm2s-1(ASTM D445)。通常，适用于本发明方法的链烷类基油的粘度指数(ASTM D2270)大于约70。
通常任何原油可用作蒸馏原料源以提供环烷类馏出物、链烷类馏出物、及它们的组合。合适原油的例子包括但不限于Arabian Light、Arabian Medium、Arabian Heavy、Orient、Kuwati、Isthmus、Maya、Oman、Brent、及它们的组合。
为提供环烷类基油或链烷类基油的原油原料加工可包括将原油原料(环烷类或链烷类)进行蒸馏、溶剂萃取、脱蜡和加氢处理。
可以通过使用例如但不限于糠基、苯酚、n-甲基吡咯烷、及它们的组合将原油原料的蒸馏产物进行溶剂萃取以脱除多环芳烃分子。通常，溶剂萃取是用于环烷类馏出物的任选步骤。可以使用加氢和脱蜡条件将溶剂萃取的馏出物加氢精制(其在本领域也称为加氢处理)。通常，可以不将环烷类馏出物进行脱蜡。条件通常包括使溶剂萃取的馏出物与催化剂在加氢处理条件下接触，该加氢处理条件包括有效增加环烷类和/或链烷类含量的温度、压力和氢流量。
加氢处理可包括使溶剂萃取的馏出物与加氢处理催化剂在加氢处理条件下接触。合适的加氢处理条件可包括约190℃至约400℃的温度；大于大气压、通常为约3000千帕(kPa)或更大的压力和约70至约2700m3氢/m3液体原料的氢循环流量。
合适加氢处理金属的例子包括但不限于钴、铬、钼、钨、镁、铼、铁、钌、铱、镍、钯、铂、及它们的组合。优选加氢处理金属的例子包括但不限于镍、钯、铂、及它们的组合。
加氢处理金属通常在合适的载体上，该载体具有足够的表面积和并不干扰加氢处理过程。合适加氢处理催化剂载体的例子包括但不限于金属氧化物和分子筛。优选加氢处理催化剂载体的例子可包括有效增加剩余芳族分子的饱和度的分散沸石。
获得的加氢处理产物的沸腾温度为约38℃至约538℃。将加氢处理产物经历有效分离环烷类基油或链烷类基油(其优选在矿物绝缘油范围例如约225℃至约480℃的温度下沸腾)的条件。任何合适的分离条件均可以使用，只要它们有效分离在约225℃至约480℃的温度下沸腾的环烷类基油或链烷类基油。
矿物绝缘油的苯胺点可用于指示与橡胶化合物的溶解能力水平，特别地低苯胺点(根据ASTM D611小于110℃)指示对于橡胶化合物的高溶解能力。本发明的矿物绝缘油的苯胺点通常可以在本领域技术人员已知的用于矿物绝缘油应用的范围中。通常，本发明的矿物绝缘油的苯胺点为约60℃至约100℃(ASTM D611)。优选地，本发明的矿物绝缘油的苯胺点为约70℃至约100℃(ASTM D611)。
本发明的矿物绝缘油的粘度通常可以在本领域技术人员已知的用于矿物绝缘油应用的范围中。通常，本发明的矿物绝缘油在40℃下根据ASTM D445的粘度为约6mm2s-1至约12mm2s-1。优选地，本发明的矿物绝缘油在40℃下根据ASTM D445的粘度为约7mm2s-1至约11mm2s-1。
本发明的矿物绝缘油的闪点应当合理地保持较高。优选地，本发明的矿物绝缘油的闪点应当为至少约135℃(Pensky Martin闭杯，ASTM D93)(在此引入作为参考)。本发明的矿物绝缘油的闪点通常为约135℃至约160℃、优选约145℃至约160℃(ASTM D93)。
本发明的矿物绝缘油的倾点通常可以在本领域技术人员已知的用于矿物绝缘油应用的范围中。通常，根据ASTM D5950(在此引入作为参考)，本发明的矿物绝缘油的倾点为至多约负40摄氏度(-40℃)或更低。
本发明的矿物绝缘油的比重通常可以在本领域技术人员已知的用于矿物绝缘油应用的范围中。通常，在15.56℃下根据ASTM D4052(在此引入作为参考)，本发明的矿物绝缘油的比重为约0.85至约0.89。
本发明的矿物绝缘油的苯胺点可以为约60℃至约100℃(ASTMD611)，在40℃下的粘度为约6mm2s-1至约12mm2s-1(ASTM D445)，闪点为约135℃至约160℃(ASTM D92)和倾点为约-40℃或更低(ASTMD5950)。
本发明的矿物绝缘油通常包含小于约百万分之50份(ppm)氮、优选小于约35ppm氮和更优选小于约30ppm氮。本发明的矿物绝缘油通常包含的氮通常为约2ppm氮至约50ppm氮、优选约2ppm氮至约35ppm氮和更优选约2ppm氮至约30ppm氮。
本发明的矿物绝缘油通常包含小于约500ppm硫、优选小于约400ppm硫和更优选小于约300ppm硫。本发明的矿物绝缘油包含的硫通常为约100ppm硫至约500ppm硫、优选约100ppm硫至约400ppm硫和更优选约100ppm硫至约300ppm硫。
本发明有矿物绝缘油通常包含大于约0.004wt％硫化物硫、优选大于约0.006wt％硫化物硫和更优选大于约0.010wt％硫化物硫，基于所述矿物绝缘油的总重量计。
本发明的矿物绝缘油的总硫与碱性氮的比通常小于约70∶1、优选小于约60∶1、更优选小于约50∶1和甚至更优选小于约40∶1。
本发明的矿物绝缘油的硫化物硫与碱性氮的比通常大于约5∶1、优选大于约10∶1，和通常小于约50∶1、优选小于约40∶1、更优选小于约35∶1和甚至更优选小于约30∶1。
本发明的矿物绝缘油包含的多环芳烃(三个或更多个环的物质)的量通常小于约0.5wt％、优选小于约0.4wt％和更优选小于约0.3wt％，基于所述矿物绝缘油的总重量计。
可以通过加入一种或多种抗产气剂降低本发明的矿物绝缘油的产气倾向。如果本发明的物绝缘油不具有约30微升每分钟(μL/min)或更小的抗产气倾向，则抗产气剂可将本发明的矿物绝缘油的产气倾向降低至约30μL/min或更小、优选约15μL/min或更小和更优选约5μL/min或更小，根据ASTM D2300(在此引入作为参考)。
抗产气剂通常包括含有至少一个不稳定氢原子的抗产气芳烃。合适抗产气剂的例子包括但不限于单芳族环物质、二芳族环物质、及它们的组合。合适抗产气剂的例子包括但不限于选自如下的含有约9至约11个碳原子的抗产气剂烷基-取代的芳族化合物、烷基取代的芳族化合物、部分饱和芳族化合物、及它们的组合。
合适抗产气剂的例子包括但不限于二氢菲、苯基邻二甲苯基乙烷、烷基化苯、及它们的组合。合适烷基化苯的例子包括但不限于二乙苯、四氢-5-(1-苯基乙基)-萘、苊、四氢-萘、烷基化四氢萘、四氢喹啉、及它们的组合。抗产气剂可包含约80wt％的1，5-二甲基萘和约20wt％的异构二甲基萘。通常，本发明的矿物绝缘油包含的抗产气剂的量可以为约0.01wt％至约5wt％、优选约0.1wt％至约2wt％和更优选约0.1wt％至约1wt％，基于本发明的矿物绝缘油的总重量计。
当经历氧化稳定性测试(IEC 61125C)(在此引入作为参考)时，本发明未受抑制的矿物绝缘油在164小时产生的油泥重量百分比(I EC61125C)通常可以为约0.8wt％或更小、优选约0.6wt％或更小、更优选约0.4wt％或更小和甚至更优选约0.3wt％或更小，基于矿物绝缘油的总重量计。本发明未受抑制的矿物绝缘油在164小时产生的油泥重量百分比(IEC 61125C)通常可以为约0.01wt％至约0.8wt％、优选约0.01wt％至约0.6wt％、更优选约0.01wt％至约0.4wt％和甚至更优选约0.01wt％至约0.3wt％，基于矿物绝缘油的总重量计。
当经历氧化测试(IEC 61125C)时，本发明未受抑制的矿物绝缘油在164小时产生的″总酸值″(TAN)通常可以为约1.2毫克(mg)氢氧化钾(KOH)每克矿物绝缘油(mg KOH/g)或更小、优选约1.1mg KOH/g或更小、更优选约1.0mg KOH/g或更小和甚至更优选约0.9mg KOH/g或更小。当经历氧化测试(IEC 61125C)时，本发明未受抑制的矿物绝缘油在164小时产生的″总酸值″(TAN)通常可以为约0.01mg KOH/g至约1.2mg KOH/g、优选约0.01mg KOH/g至约1.1mg KOH/g、更优选约0.01mg KOH/g至约1.0mg KOH/g和甚至更优选约0.01mg KOH/g至约0.9mg KOH/g。
本发明未受抑制的矿物绝缘油产生的油泥重量百分比(ASTMD2440)(在此引入作为参考)基于未受抑制的矿物绝缘油总重量计通常可以为约0.4wt％或更小和TAN为约1.0mg KOH/g或更小。本发明未受抑制的矿物绝缘油产生的油泥重量百分比基于未受抑制的矿物绝缘油的总重量计优选可以为约0.3wt％或更小和TAN为约0.7mg KOH/g或更小。本发明未受抑制的矿物绝缘油产生的油泥重量百分比基于未受抑制的矿物绝缘油的总重量计更优选可以为约0.3wt％或更小和TAN为约0.5mg KOH/g或更小。
当经历氧化稳定性测试(IEC 61125C)(在此引入作为参考)时，本发明的矿物绝缘油在164小时产生的油泥重量百分比(IEC 61125C)通常可以为约0.8wt％或更小、优选约0.6wt％或更小、更优选约0.4wt％或更小和甚至更优选约0.3wt％或更小，基于矿物绝缘油的总重量计。本发明的矿物绝缘油在164小时产生的油泥重量百分比(IEC 61125C)通常可以为约0.01wt％至约0.8wt％、优选约0.01wt％至约0.6wt％、更优选约0.01wt％至约0.4wt％和甚至更优选约0.01wt％至约0.3wt％，基于矿物绝缘油的总重量计。
当经历氧化测试(IEC 61125C)时，本发明的矿物绝缘油在164小时产生的″总酸值″(TAN)通常可以为约1.2毫克(mg)氢氧化钾(KOH)每克矿物绝缘油(mg KOH/g)或更小、优选约1.1mg KOH/g或更小、更优选约1.0mg KOH/g或更小和甚至更优选约0.9mg KOH/g或更小。当经历氧化测试(IEC 61125C)时，本发明的矿物绝缘油在164小时产生的″总酸值″(TAN)通常可以为约0.01mg KOH/g至约1.2mg KOH/g、优选约0.01mg KOH/g至约1.1mg KOH/g、更优选约0.01mg KOH/g至约1.0mg KOH/g和甚至更优选约0.01mg KOH/g至约0.9mg KOH/g。
本发明的矿物绝缘油产生的油泥重量百分比(ASTM D2440)(在此引入作为参考)基于矿物绝缘油总重量计通常可以为约0.3wt％或更小和TAN为约0.6mg KOH/g或更小。本发明的矿物绝缘油产生的油泥重量百分比基于矿物绝缘油总重量计优选可以为约0.25wt％或更小和TAN为约0.5mg KOH/g或更小。本发明的矿物绝缘油产生的油泥重量百分比基于矿物绝缘油总重量计更优选可以为约0.2wt％或更小和TAN为约0.4mg KOH/g或更小。
本发明的矿物绝缘油通常可通过由旋转弹测试(ASTM D2112)(在此引入作为参考)超过195分钟以上的氧化稳定性。
如需要，可以将倾点降低剂加入链烷类基油、环烷类基油、及它们的组合中以将本发明的矿物绝缘油的倾点降低至约负40摄氏度(-40℃)或更小、优选至约负42摄氏度(-42℃)或更小。可以使用各种倾点降低剂。合适倾点降低剂的例子包括但不限于基于聚甲基丙烯酸酯化学品的倾点降低剂。
当倾点降低剂存在时，本发明的矿物绝缘油包含的倾点降低剂的量通常为约0.01wt％至约1.0wt％、优选约0.01wt％至约0.5wt％、更优选约0.01wt％至约0.3wt％、甚至更优选约0.01wt％至约0.2wt％和还甚至更优选约0.01wt％至约0.1wt％，基于矿物绝缘油的总重量计。
本发明的矿物绝缘油可以用作例如但不限于电气绝缘油、变压器油、介电流体、及它们的组合。本发明的矿物绝缘油可满足包括但不限于电气绝缘油、变压器油、介电流体、及它们的组合的各种应用要求的规格。本发明的矿物绝缘油的优选用途包括作为变压器油的用途。
除耐氧化性和低产气倾向以外，本发明的矿物绝缘油通常可具有包括但不限于电阻和热稳定性的许多其它性能。本发明的矿物绝缘油可满足例如但不限于由ASTM D3487(I型和II型)(在此引入作为参考)和British标准BS 148(在此引入作为参考)提供的电气绝缘油的物理、化学和电性能的相关规范。
本发明的矿物绝缘油可满足电气绝缘油的ASTM物理性能要求，该要求包括但不限于使用ASTM D1500(在此引入作为参考)测量的约0.5或更小的色度；使用ASTM D92(在此引入作为参考)测量的约145℃或更大的闪点；在25℃下使用ASTM D971(在此引入作为参考)测量的约40达因/cm或更大的界面张力；使用ASTM D5950(在此引入作为参考)测量的约-40℃或更小的倾点；在20℃下使用ASTM D4052(在此引入作为参考)测量的0.895克/毫升或更小的相对密度；和使用ASTMD445(在此引入作为参考)测量的在-30℃下约1800mm2s-1或更小、在40℃下约12.0mm2s-1或更小、和在100℃下约3.0mm2s-1或更小的粘度。
本发明的矿物绝缘油也可满足电气绝缘油的电性能要求，该电性能要求包括但不限于在60Hz下由盘电极使用ASTM D877(在此引入作为参考)测量的30kV或更大的介质击穿电压的ASTM要求。
本发明的矿物绝缘油也可满足电气绝缘油的化学性能要求，该化学性能要求包括但不限于如下的ASTM要求使用ASTM D2668(在此引入作为参考)测量的对于I型油为0.08wt％或更小和对于II型油为0.3wt％或更小的氧化抑制剂含量，或其中氧化抑制剂为2，6-二叔丁基甲酚时，使用ASTM D1473(在此引入作为参考)测量该氧化抑制剂含量；使用ASTM D1274(在此引入作为参考)测量的低的元素硫和热不稳定的含硫化合物含量以防止与矿物绝缘油接触的某些金属(其例如为但不限于铜和银)的腐蚀；使用ASTM D1533(在此引入作为参考)测量的35ppm或更少的水；使用ASTM D974(在此引入作为参考)测量的0.03mgKOH/g或更小的中和值；和使用ASTM D4059(在此引入作为参考)测量的检测不到的多氯代联苯(PCB)含量或小于1ppm的含量。
本发明的矿物绝缘油也可满足电气绝缘油的化学性能要求，该化学性能要求包括但不限于IEC 60296(在此引入作为参考)未受抑制的油极限，该未受抑制的油极限包括使用DIN 51353(在此引入作为参考)测量的检测不到的抗氧添加剂含量、低的元素硫和热不稳定的含硫化合物含量以防止与矿物绝缘油接触的某些金属(其例如为但不限于铜和银)的腐蚀；使用IEC 60814(在此引入作为参考)测量的30ppm或更少的水；使用IEC 62021-1(在此引入作为参考)测量的0.01mgKOH/g的中和值；使用IEC 61619(在此引入作为参考)测量的检测不到的多氯代联苯(PCB)含量；使用IEC 60156(在此引入作为参考)测量的30kV的击穿电压；使用IEC 60247(在此引入作为参考)测量的在90℃下0.005的介电损耗因子(DDF)；和尽管未作为要求，使用ISO6295(在此引入作为参考)测量的在25℃下约40达因/cm或更大的界面张力。
实施例 用于实施例的加氢精制的环烷类馏出物(环烷类基油)称为Naph 1和Naph 2。Naph 1是来自Ergon Refining，Inc.，Vicksburg，Mississippi，使用环烷类原油原料制造的商品名为″Hygold 60″的可商购环烷类基油。Naph 2是来自Ergon Refining，Inc.，Vicksburg，Mississippi，使用与用于制造Naph 1不同的环烷类原油原料制造的商品名为″Hygold 60″的可商购环烷类基油。Naph 1和Naph 2的特征见表1。环烷类基油Naph 1和Naph 2具有非常低的氮和硫含量。在非常高的油泥和TAN值下测试Naph 1和Naph 2，其超过未受抑制油氧化稳定性的IEC 61125C要求。在表1中，″nm″表示未测量，″IBP″表示初沸点和″FBP″表示终沸点。在此提及的″IEC″表示国际电工委员会(International Electrotechnical Commission)。在表1-4中公开的测试方法在此引入作为参考。
表1 实施例中的加氢精制的链烷类馏出物(链烷类基油)称为Para 1、Para 2和Para 3。Para 1是来自PetroChina，大连，中国，商品名为″Dalian SN 70″的可商购链烷类基油。Para 2是来自Sunoco Company，Tulsa，Oklahoma，商品名为″Sunoco SN 70″的可商购链烷类基油。Para 3是来自Sunoco Company，Tulsa，Oklahoma，商品名为″SunocoCN 70″的可商购链烷类基油。Para 1、Para 2和Para 3的特征见表2。Para 1、Para 2和Para 3具有高倾点值、适度量的氮和硫、和适度量的硫化物硫。将Para 2使用IEC 61125C极限测试，其显示可接受的氧化稳定性性能。在表2中，″nm″表示未测量，″IBP″表示初沸点和″FBP″表示终沸点。
表2 表2(续) 实施例1至9公开了通过使环烷类基油和链烷类基油接触而提供的各种矿物绝缘油。
在实施例1中，将90克Naph 1与10克Para 1接触。将混合物在室温(约25℃)下机械搅拌约30分钟。
在实施例2中，将80克Naph 1与20克Para 1和0.1克可商购自Degussa-RohMax Oil Additives，Horsham，Pennsylvania，商品名为″Viscoplex1-161″的倾点降低剂接触。将混合物在室温(约25℃)下机械搅拌约30分钟。
在实施例3中，将70克Naph 1与30克Para 1和0.3克可商购自Degussa-RohMax Oil Additives，Horsham，Pennsylvania，商品名为″Viscoplex1-161″的倾点降低剂接触。将混合物在室温(约25℃)下机械搅拌约30分钟。
在实施例4中，将85克Naph 2与15克Para 1接触。将混合物在室温(约25℃)下机械搅拌约30分钟。
在实施例5中，将85克Na ph 2与15克Para 2接触。将混合物在室温(约25℃)下机械搅拌约30分钟。
在实施例6中，将90克Naph 2与10克Para 2接触。将混合物在室温(约25℃)下机械搅拌约30分钟。
在实施例7中，将85克Naph 2与15克Para 3接触。将混合物在室温(约25℃)下机械搅拌约30分钟。
在实施例8中，将90克Naph 2与10克Para 3接触。将混合物在室温(约25℃)下机械搅拌约30分钟。
在实施例9中，将95克Naph 2与5克Para 3接触。将混合物在室温(约25℃)下机械搅拌约30分钟。
实施例1-9中生产的矿物绝缘油的特征见表3。在表3中，″nm″表示未测量。
对照IEC 61125C(在此引入作为参考)中未受抑制油的氧化稳定性要求测试表3中所述的矿物绝缘油，该氧化稳定性要求包括1.2mgKOH/g的最大总酸度；0.8wt％的最大油泥；和0.500的在90℃下的最大介电损耗因子。实施例1-8中生产的矿物绝缘油满足IEC 61125C的未受抑制油氧化稳定性要求。Naph 1(表1)和Naph 2(表1)不满足IEC 61125C的未受抑制油的氧化稳定性要求。Naph 1(表1)和Naph2(表1)也不满足I型矿物绝缘油的ASTM D2440的氧化稳定性要求。在实施例9中生产的矿物绝缘油主要包含(包含95％)Naph 2和也不满足IEC 61125C的未受抑制油的氧化稳定性要求。
在实施例1-9中生产的矿物绝缘油中总硫含量为约114至约319ppm。实施例1-9中生产的每种矿物绝缘油显示小于约70∶1的总硫与碱性氮的比。为满足IEC 61125C的氧化要求，矿物绝缘油的硫化物硫与碱性氮的比通常应当超过约10∶1。为满足IEC 61125C的油泥要求，矿物绝缘油通常应当具有低的多环芳烃含量(多环芳烃表示三个或更多个芳族环物质)。实施例1-9中生产的矿物绝缘油的多环芳烃含量为约0.16wt％至约0.24wt％，基于矿物绝缘油的总重量计。
通过使环烷类基油和链烷类基油接触，将获得的矿物绝缘油稳定以满足IEC 60296未受抑制的变压器油要求(在此引入作为参考)和ASTM D3487 I型矿物绝缘油的氧化稳定性要求(在此引入作为参考)。
表4公开了包含如下物质的调合物的产品A79.8wt％Naph 2(可商购环烷类基油，来自Ergon Refining，Inc.，Vicksburg，Mississippi，商品名为″Hygold 60″，在此前有述)，20wt％Para 2(可商购链烷类基油，来自Sunoco Company，Tulsa，Oklahoma，商品名为″Sunoco SN 70″，在此前有述)和0.2wt％倾点降低剂(可商购自Degussa-RohMax Oil Additives，Horsham，Pennsylvania，商品名为″Viscoplex1-161″，在此前有述)。在表4中，″PMCC″表示PenskyMartin闭杯，″PAH″表示多环芳族烃和″PCB″表示多氯代联苯。
表4 *当IEC 60296有效时放弃 **在25℃下的界面张力用作通用要求时，极限通常是40N/cm的最小值。
已发现根据本发明的方法使环烷类基油和链烷类基油接触可稳定获得的矿物绝缘油，从而满足IEC 60296(在此引入作为参考)未受抑制的变压器油和ASTM D3487(在此引入作为参考)I型矿物绝缘油氧化稳定性要求。表4中公开的产品A满足IEC 60296要求。
表5公开了对照ASTM D3487 I型矿物绝缘油要求(在此引入作为参考)测试的产品A1和产品B。表5也公开了具有对照ASTM D3487 II型矿物绝缘油要求(在此引入作为参考)测试的推测数据的实施例产品C。未进行实施例产品C对照ASTM D3487 I型和II型矿物绝缘油要求的实际测试。推测可以从实施例产品C的测试获得的数据可能相似于从测试具有低抗氧剂含量的产品B获得的数据。产品A1包含如下物质的调合物90.0wt％Naph 2(可商购环烷类基油，来自Ergon Refining，Inc.，Vicksburg，Mississippi，商品名为″Hygold 60″，在此前有述)和10.0wt％Para 2(可商购链烷类基油，来自Sunoco Company，Tulsa，Oklahoma，商品名为″Sunoco SN 70″，在此前有述)。产品B包含如下物质的调合物79.725wt％Naph 2(可商购环烷类基油，来自ErgonRefining，Inc.，Vicksburg，Mississippi，商品名为″Hygold 60″，在此前有述)、20wt％Para 2(可商购链烷类基油，来自Sunoco Company，Tulsa，Oklahoma，商品名为″Sunoco SN 70″，在此前有述)、0.2wt％倾点降低剂(可商购自Degussa-RohMax Oil Additives，Horsham，Pennsylvania，商品名为″Viscoplex 1-161″，在此前有述)和0.075wt％抗氧剂(2，6-二叔丁基苯酚，可商购自INSPEC Fine Chemicals，Plano，Texas，商品名为″Ionol CP″)。实施例产品C可能相似于产品B和包含约0.3wt％抗氧剂。实施例产品C可包含如下物质的调合物79.5wt％Naph 2(可商购环烷类基油，来自Ergon Refining，Inc.，Vicksburg，Mississippi，商品名为″Hygold 60″，在此前有述)、20wt％Para 2(可商购链烷类基油，来自Sunoco Company，Tulsa，Oklahoma，商品名为″Sunoco SN 70″，在此前有述)、0.2wt％倾点降低剂(可商购自Degussa-RohMax Oil Additives，Horsham，Pennsylvania，商品名为″Viscoplex1-161″，在此前有述)和0.3wt％抗氧剂(2，6-二叔丁基苯酚，可商购自INSPEC Fine Chemicals，Plano，Texas，商品名为″IonolCP″)。在表5中，″max.″表示最大值，″min.″表示最小值，″nm″表示未测量，″cmnt.″表示评论，评论列中的″a″表示产品A1的油泥要求未合格和产品B的油泥要求合格，评论列中的″b″表示产品A1的TAN要求未合格和产品B的TAN要求合格，评论列中的″c″表示实施例产品C的数据是预测值和不是实际值及实施例产品C的预测数值可能相似于从测试具有低抗氧剂含量的产品B获得的数据，评论列中的″est.″表示预测值和″PCB″表示多氯代联苯。表5中公开的测试方法是ASTM测试方法和在此引入作为参考。
已发现根据本发明的方法通过使环烷类基油、链烷类基油和数量小于约0.08wt％的抗氧剂接触可使得到的矿物绝缘油满足ASTMD3487(在此引入作为参考)I型矿物绝缘油要求。表5中公开的产品B通常可满足ASTM D3487 I型矿物绝缘油要求。
权利要求
1.包含环烷类基油和链烷类基油的矿物绝缘油，其中所述环烷类基油的总硫与碱性氮的比小于约80∶1。
2.权利要求1的矿物绝缘油，其中所述环烷类基油存在的量为约60wt％至约95wt％，基于所述矿物绝缘油的总重量计，和所述链烷类基油存在的量为约5wt％至约40wt％，基于所述矿物绝缘油的总重量计。
3.权利要求1的矿物绝缘油，其中所述矿物绝缘油的硫化物硫与碱性氮的比大于约5∶1，和进一步其中所述矿物绝缘油的总硫与碱性氮的比小于约70∶1。
4.权利要求1的矿物绝缘油，其中所述矿物绝缘油进一步包含抗氧剂。
5.权利要求4的矿物绝缘油，其中所述抗氧剂存在的量为约0.01wt％至约0.30wt％，基于所述矿物绝缘油的总重量计。
6.权利要求4的矿物绝缘油，其中所述抗氧剂选自受阻酚类、肉桂酸酯型酚类酯、烷基化二苯基胺、及它们的组合。
7.权利要求1的矿物绝缘油，其苯胺点为约60℃至约100℃(ASTMD611)，在40℃下的粘度为约6mm2s-1至约12mm2s-1(ASTM D445)，闪点为约135℃至约160℃(ASTM测试方法D92)和倾点为约-40℃或更低(ASTM D5950)。
8.生产权利要求1-7任一项的矿物绝缘油的方法，包括使环烷类基油和链烷类基油接触，其中所述环烷类基油的总硫与碱性氮的比小于约80∶1。
9.权利要求8的方法，其中所述接触包括温度、压力和时间，和进一步其中所述温度为约5℃至约100℃，所述压力为约0kPa至约1460kPa和所述时间为约0.25小时至约8小时。
10.权利要求8的方法，其中所述环烷类基油的苯胺点为至多约110℃(ASTM测试方法D611)，闪点为至少约135℃(ASTM测试方法D92)和在40℃下的粘度为至少约7.0mm2s-1(ASTM测试方法D445)，和进一步其中所述链烷类基油的苯胺点为至多约105℃(ASTM测试方法D611)，闪点为至少约135℃(ASTM测试方法D92)和在40℃下的粘度为至少约10.0mm2s-1(ASTM测试方法D445)。
全文摘要
本发明提供含有环烷类基油和链烷类基油的矿物绝缘油，其中环烷类基油的总硫与碱性氮的比小于约80∶1。本发明也提供含有环烷类基油、链烷类基油和抗氧剂的矿物绝缘油，其中环烷类基油的总硫与碱性氮的比小于约80∶1。本发明也提供生产矿物绝缘油的方法，该方法包括使环烷类基油和链烷类基油接触，其中环烷类基油的总硫与碱性氮的比小于约80∶1。本发明也提供生产矿物绝缘油的方法，该方法包括使环烷类基油、链烷类基油和抗氧剂接触，其中环烷类基油的总硫与碱性氮的比小于约80∶1。
文档编号C10G67/00GK101273416SQ200680035845
公开日2008年9月24日 申请日期2006年8月29日 优先权日2005年8月31日
发明者R·W·德弗, S·A·霍姆斯 申请人:国际壳牌研究有限公司