專(zhuān)利名稱：：具有高擊穿電壓的重芳烴電絕緣油的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求申請(qǐng)日為2006年1月12日，名稱為"Heavyaromaticelectricalinsulationoilw池highbreakdownvotage(具有高擊穿電壓的重芳烴電絕緣油)"的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.l0-2006-0003555的優(yōu)先權(quán)。本發(fā)明涉及一種含有高沸點(diǎn)芳香族餾分的耐高壓電絕緣油組合物。更具體的說(shuō)，本發(fā)明涉及一種具有高穩(wěn)定性、優(yōu)良的低溫流動(dòng)性和高介電擊穿電壓的耐高壓電絕緣油組合物，該組合物含有具有特定餾程的組分，該組分是通過(guò)對(duì)在金屬催化劑存在下，將烴混合物轉(zhuǎn)變?yōu)榉枷阕屦s分的過(guò)程中生成的芳烴混合餾分進(jìn)行蒸餾而分離的。
背景技術(shù)：
：在現(xiàn)有技術(shù)中已被開(kāi)發(fā)并使用的用于膜冷凝器(filmcondenser)的電絕緣油，包括己被廣泛應(yīng)用、但由于其極低的生物降解能力而停止生產(chǎn)的多氯聯(lián)苯基油，以及為替代多氯聯(lián)苯(PCB)基油而開(kāi)發(fā)的各種芳烴基絕緣油和磷酸鹽基絕緣油。其中，主要使用的是具有相對(duì)低的電絕緣性質(zhì)和介電損耗的芳烴基油。這些芳烴基絕緣油中的大部分是基于具有14-22個(gè)碳原子的芳香族組分的。芳香族絕緣油不僅具有優(yōu)良的耐壓能力，對(duì)受到高電壓時(shí)產(chǎn)生的氫氣也具有良好的吸收能力，這樣，局部放電將不會(huì)導(dǎo)致介電擊穿。因此，這些芳烴基絕緣油被用于在高壓下使用的膜冷凝器。這些芳香族電絕緣油的實(shí)例包括二芳基乙烷(phenylxylylethane)(以下被稱為PXE)、芐基甲苯、二芐基甲苯(dibenzyltoluene)、乙基聯(lián)苯(ethylbiphenyls)、乙基二苯基乙烷(ethyldiphenylethanes)以及烷基苯，這些油可以單獨(dú)使用也可以使用其中兩種或兩種以上的混合物。芳烴基電絕緣油通過(guò)烷基化或烷基轉(zhuǎn)移被合成，主要作為單獨(dú)組分或作為約10種異構(gòu)體的混合物而被生產(chǎn)。為了顯示其性質(zhì)，這樣合成的芳烴基絕緣油應(yīng)該保持特定的組成。具體地說(shuō)，依賴于異構(gòu)體的組成，在其低溫流動(dòng)性方面，乙基聯(lián)苯顯示出極大的不同，因此，需要通過(guò)將兩種以上不同的組分相互混合來(lái)控制組成的操作。例如，如圖1所示，乙烯/聯(lián)苯混合物10和丙烯/聯(lián)苯混合物20各自通過(guò)烷基化反應(yīng)器被垸基化或被垸基轉(zhuǎn)移化，然后通過(guò)多級(jí)蒸餾柱40進(jìn)行分離，并合成具有需要餾程的組分。為了控制組成，所合成的組分在混合單元50中被彼此混合。然而，這個(gè)操作的缺點(diǎn)在于其復(fù)雜且導(dǎo)致增加生產(chǎn)成本，這是因?yàn)楸仨氃诤铣蛇^(guò)程后額外地開(kāi)展用于控制性質(zhì)的混合過(guò)程。烷基苯也可以通過(guò)簡(jiǎn)單的一步法合成，即在催化劑的存在下，用C12.16的a-烯烴對(duì)苯進(jìn)行烷基化，制備出具有很復(fù)雜組成的混合物。然而，這樣合成的垸基苯在低溫下具有低的流動(dòng)性和低的吸收氫氣的能力，因此，很難被用于在高壓下使用的膜冷凝器的浸漬。因此，對(duì)于通過(guò)簡(jiǎn)單的方法合成的，同時(shí)，由于優(yōu)良的低溫流動(dòng)性和良好的吸收氫氣的能力，而在高壓下具有好的耐局部放電能力的電絕緣油具有持續(xù)的需求。具體地說(shuō)，商業(yè)上優(yōu)選開(kāi)發(fā)這樣的電絕緣油，當(dāng)其被浸漬入膜冷凝器時(shí)，可以提高冷凝器的電勢(shì)梯度，以降低冷凝器電極之間的距離，因而降低冷凝器的體積。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的在于提供一種含有芳烴的電絕緣油組合物，該電絕緣油組合物消除了為控制組合物的物理性質(zhì)，而在其合成后將特定的組分彼此進(jìn)行混合的上述繁瑣過(guò)程，該電絕緣油組合物改善了現(xiàn)有的芳烴混合物的低溫流動(dòng)性，同時(shí)，具有優(yōu)良的耐壓能力和良好的吸收氫氣的能力。本發(fā)明基于芳烴，以提高電絕緣油吸收氫氣的能力。具體地說(shuō)，本發(fā)明是基于在如鉑催化劑或鎳催化劑這樣的金屬催化劑的存在下，將脂肪族混合物轉(zhuǎn)變?yōu)榉枷阕寤旌衔锏你K重整或芳構(gòu)化過(guò)程中產(chǎn)生的芳烴混合餾分用于經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的用途而完成的。通常，與鏈烷烴相比較，芳烴具有良好的吸收氫氣的能力，但是，依賴于芳環(huán)上取代烷基的結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)度和數(shù)量以及芳香族化合物的種類(lèi)，即芳環(huán)的數(shù)量和連接方式，其氫氣吸收能力具有很大的差別。為解決這個(gè)問(wèn)題，作出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供一種電絕緣油組合物，該電絕緣油組合物含有具有特定比例的單環(huán)、雙環(huán)和三環(huán)芳烴，是通過(guò)僅使用在鉑重整或芳構(gòu)化過(guò)程中產(chǎn)生的芳烴混合餾分進(jìn)行蒸餾被分離的、具有特定餾程的餾分而獲得的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種電絕緣油組合物，該電絕緣油組合物含有餾程為280-33(TC的組分，該組分是通過(guò)對(duì)在鉑重整或芳構(gòu)化過(guò)程中產(chǎn)生的芳烴混合餾分進(jìn)行蒸餾而獲得的。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種電絕緣油組合物，由高效液相色譜(HPLC)分析得該電絕緣油組合物具有95-100面積％的芳烴含量，并且當(dāng)根據(jù)環(huán)的數(shù)量將芳烴劃分為單環(huán)芳香族化合物、雙環(huán)芳香族化合物和三環(huán)芳香族化合物時(shí)，由HPLC分析得其單環(huán)(一個(gè)環(huán))芳香族化合物雙環(huán)(兩個(gè)環(huán))芳香族化合物三環(huán)(三個(gè)環(huán))芳香族化合物的面積比為3-20:60-94:3-20。同樣根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種電絕緣油組合物，該組合物是通過(guò)對(duì)在鉑重整或芳構(gòu)化過(guò)程中產(chǎn)生的芳烴的混合餾分進(jìn)行蒸餾而獲得的，在40。C時(shí)粘度為4.8-7.1cSt、介電擊穿電壓為70-100kV并且傾點(diǎn)(pourpoint)低于-40。C。所述的電絕緣油組合物還進(jìn)一步含有選自由二芳基基乙垸、芐基甲苯、二節(jié)基甲苯、乙基聯(lián)苯、乙基二苯基乙垸以及烷基苯所組成的組中的至少一種化合物。根據(jù)本發(fā)明，僅利用在金屬催化劑存在下，將烴類(lèi)混合物轉(zhuǎn)變成芳烴混合物的過(guò)程中產(chǎn)生的芳烴混合餾分進(jìn)行蒸餾而分離的、具有特定餾程的餾分，可以獲得具有高穩(wěn)定性、良好的低溫流動(dòng)性和高介電擊穿電壓的耐壓電絕緣油組合物。另外，根據(jù)本發(fā)明的電絕緣油組合物可以進(jìn)一步含有慣用的其他電絕緣油組分。具體地說(shuō)，具有上述特定餾程的組分由具有特定比例的單環(huán)、雙環(huán)和三環(huán)芳烴組成，因此其優(yōu)勢(shì)在于具有高的介電擊穿電壓以及當(dāng)被浸漬到膜冷凝器中時(shí)，可以顯著提高冷凝器的電勢(shì)梯度。圖1是示意性地表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制備用于膜冷凝器的電絕緣油的方法的一種實(shí)施方式的工藝流程圖。圖2是示意性地表示根據(jù)本發(fā)明制備用于膜冷凝器的電絕緣油的方法的一種實(shí)施方式的工藝流程圖。圖3是表示對(duì)根據(jù)實(shí)施例1和對(duì)比例1的電絕緣油之間的粘度性質(zhì)進(jìn)行比較的圖表。圖4是表示對(duì)根據(jù)實(shí)施例l和對(duì)比例1的電絕緣油之間的介電擊穿電壓性質(zhì)進(jìn)行比較的圖表。*附圖標(biāo)記說(shuō)明*10:乙烯，聯(lián)苯；20:丙烯，聯(lián)苯；30:烷基化反應(yīng)器；40:蒸餾柱；50:混合單元100:原料進(jìn)料單元；200:異構(gòu)化反應(yīng)器；300:蒸餾柱具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。如上所述，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，芳烴基電絕緣油是作為烷基化或烷基轉(zhuǎn)移的產(chǎn)物而被獲得，為了控制組成，在其合成過(guò)程后必須經(jīng)歷混合過(guò)程。然而，在本發(fā)明中，在如鉑催化劑或鎳催化劑這樣的金屬催化劑存在下由烴類(lèi)混合物轉(zhuǎn)化而來(lái)的芳香族餾分被用作原料餾分。該餾分具有各種的芳烴組分，因此，很難分析所有的組分。然而，為了控制電絕緣油的性質(zhì)，使其展示出需要的物理和電性質(zhì)，需要分析該餾分的組成的科學(xué)且合理的標(biāo)準(zhǔn)，因此，必須獲得一個(gè)具有特定組成的餾分。因此，在本發(fā)明中，對(duì)在鉑重整或芳構(gòu)化過(guò)程中產(chǎn)生的芳烴混合餾分的餾程進(jìn)行控制，以便僅獲得含有具有需要的特定性質(zhì)的組成的芳香族餾分。同樣地，在本發(fā)明中，采用HPLC，當(dāng)將該芳香族餾分分離為單環(huán)芳香族化合物、雙環(huán)芳香族化合物和三環(huán)芳香族化合物時(shí)，然后進(jìn)行分析，在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，即可獲得具有需要性質(zhì)的電絕緣油組合物。芳烴的種類(lèi)決定電絕緣油的穩(wěn)定性和流動(dòng)性以及揮發(fā)性有機(jī)化合物的蒸發(fā)量，因此，控制其組成十分重要。為了達(dá)到這個(gè)目的，通過(guò)對(duì)鉑重整或芳構(gòu)化過(guò)程中產(chǎn)生的芳烴混合餾分進(jìn)行蒸餾，僅餾程為280-330。C的餾分被分離，優(yōu)選地，由HPLC分析得，芳烴含量為95-100面積％，并且由HPLC分析得，單環(huán)芳香族化合物雙環(huán)芳香族化合物..三環(huán)芳香族化合物的面積百分比為3-20:60-94:3-20。如果具有所述組成的芳烴餾分中單環(huán)芳香族化合物的含量太高，則餾分中脂肪族的性質(zhì)將被增強(qiáng)，導(dǎo)致該餾分的氫氣吸收能力或低溫流動(dòng)性的降低。另一方面，如果低于特定的組成，則在高于室溫的溫度下，所述組合物的粘度將增高，并且具有強(qiáng)烈的氣味。同樣地，如果三環(huán)芳香族化合物的含量高于上述特定的組成，則低溫下作為晶體析出的組分的量將增加，導(dǎo)致局部放電耐受性的降低；如果低于上述組成，則油組合物的密度將被降低，導(dǎo)致在高于室溫的溫度下，耐壓能力降低。同時(shí)，如果主組分的雙環(huán)芳香族化合物的含量偏離上述范圍，則油組合物將具有低的密度和強(qiáng)烈的氣味，并因此例如，在制備膜冷凝器過(guò)程中通過(guò)真空脫氣裝置散發(fā)的氣味將帶來(lái)工作環(huán)境問(wèn)題。與此相關(guān)，圖2示意性地表示了根據(jù)本發(fā)明用于制備電絕緣油的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式。如圖2所示，烴類(lèi)混合物例如石腦油(naphtha)通過(guò)原料進(jìn)料單元100被加入到異構(gòu)化反應(yīng)器200中，在該異構(gòu)化反應(yīng)器200中，在如鉑或鎳這樣的金屬催化劑的存在下，烴類(lèi)混合物被轉(zhuǎn)變?yōu)榉枷阕寤衔铩Ｈ缓?，將所得的芳香族餾分供入到蒸餾柱300中，在該蒸餾柱300中，該芳香族餾分在真空下被蒸餾成餾程為280-330°C。如果餾程偏離上述范圍，絕緣油的低溫流動(dòng)性或閃點(diǎn)將被降低，導(dǎo)致穩(wěn)定性的降低，并增強(qiáng)絕緣油的氣味強(qiáng)度，使工作環(huán)境惡化。在這種情況下，優(yōu)選保持這樣的蒸餾條件，以使蒸餾柱300的塔頂溫度不超過(guò)29(TC。同時(shí)，如果由于過(guò)高的塔頂溫度而導(dǎo)致絕緣油發(fā)生脫色或有氣味，在接下來(lái)的過(guò)程中，通過(guò)吸收或滌氣即可被除去。餾程為280-33(TC的餾分優(yōu)選4(TC下粘度為4.8-7.1cSt，介電擊穿電壓為70-100kV，傾點(diǎn)低于-40。C。如果有必要，根據(jù)本發(fā)明的電絕緣油組合物可以進(jìn)一步含有選自由現(xiàn)有技術(shù)中的被用作電絕緣油的組分所組成的組中的至少一種化合物，例如，二芳基乙垸、芐基甲苯、二芐基甲苯、乙基聯(lián)苯、乙基二苯基乙垸和烷基苯。以電絕緣油組合物的重量為基準(zhǔn)，該組分的使用量可以為30-60重量％，但是本發(fā)明并不僅限于此。采用傳統(tǒng)方法除去其中形成的水后，本發(fā)明的電絕緣油即可被使用。傳統(tǒng)的除水方法包括真空噴霧脫氣、薄膜真空脫氣以及分子篩方法，但本發(fā)明并不僅限于此。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，具有高穩(wěn)定性、優(yōu)良的低溫流動(dòng)性和高介電擊穿電壓的耐高壓電絕緣油是利用具有特定餾程的餾分而獲得的，該餾分是通過(guò)對(duì)在金屬催化劑存在下，將烴類(lèi)混合物轉(zhuǎn)變?yōu)榉枷阕寤旌衔锏倪^(guò)程中產(chǎn)生的芳烴混合餾分進(jìn)行蒸餾而分離的。具體的說(shuō)，所述的具有特定餾程的餾分由單環(huán)、雙環(huán)和三環(huán)芳香族化合物以特定的比例構(gòu)成，因此，其優(yōu)勢(shì)在于具有高的介電擊穿電壓，并且當(dāng)被浸漬入膜冷凝器時(shí)，可以顯著提高冷凝器的電勢(shì)梯度。下面，將結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，但是本發(fā)明的范圍并不限于此。實(shí)施例1在壓力為3kg/cm2、溫度為50(TC和在鉑催化劑存在下，通過(guò)重整法將作為原料的石腦油轉(zhuǎn)變?yōu)榉紵N混合餾分，然后通過(guò)液-液萃取法將芳香族餾分從芳烴混合餾分中分離出來(lái)。采用兩個(gè)理論塔板數(shù)為60的蒸餾柱對(duì)己分離的芳香族餾分進(jìn)行連續(xù)蒸餾，以獲得鎦程為280-33(TC的、由HPLC分析芳香族化合物含量為99面積％的組合物。該組合物被用作電絕緣油，并對(duì)其物理性質(zhì)和介電擊穿電壓進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果列于下面的表l中。所獲得的電絕緣油的依賴于溫度變化的粘度性質(zhì)在圖3中示出，其介電擊穿電壓性質(zhì)在圖4中示出。實(shí)施例2采用與實(shí)施例1相同的方式獲得組合物，不同的是餾程控制為2卯-330°C。所獲得的組合物被用作電絕緣油，并對(duì)其物理性質(zhì)和介電擊穿電壓進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果列于下面的表l中。實(shí)施例3采用與實(shí)施例1相同的方式獲得組合物，不同的是餾程控制為290-320°C。所獲得的組合物被用作電絕緣油，并對(duì)其物理性質(zhì)和介電擊穿電壓進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果列于下面的表1中。對(duì)比例1二芳基乙垸，在現(xiàn)有技術(shù)中使用的電絕緣油中的一種雙環(huán)芳香族化合物，對(duì)其的物理性質(zhì)和介電擊穿電壓進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果列于下面的表1中。同樣地，由該組合物獲得的電絕緣油的依賴于溫度變化的粘度性質(zhì)在圖3中示出，其介電擊穿電壓性質(zhì)在圖4中示出。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>組合物采用HPLC進(jìn)行測(cè)量，且測(cè)量結(jié)果用面積百分比來(lái)表示。如表l以及圖3和4所示，根據(jù)本發(fā)明的電絕緣油即使在低溫下也具有低的粘度和高的介電擊穿電壓，表明其具有優(yōu)異的電絕緣性質(zhì)。雖然，己經(jīng)結(jié)合具體實(shí)施方式詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，這些實(shí)施方式是僅僅用作例證的目的，根據(jù)本發(fā)明的電絕緣油組合物不僅限于此，并認(rèn)識(shí)到不背離如隨附的權(quán)利要求中所公開(kāi)的本發(fā)明的范圍與實(shí)質(zhì)的各種調(diào)整、附加和替代都是可能的。權(quán)利要求1、一種電絕緣油組合物，其中，該組合物含有通過(guò)對(duì)由鉑重整或芳構(gòu)化方法產(chǎn)生的芳烴混合餾分進(jìn)行蒸餾而獲得的、且餾程為280-330℃的組分。2、一種電絕緣油組合物，其中，由高效液相色譜分析得該組合物具有95-100面積％的芳烴含量，并且當(dāng)根據(jù)環(huán)的數(shù)量將芳烴劃分為單環(huán)芳香族化合物、雙環(huán)芳香族化合物以及三環(huán)芳香族化合物時(shí)，由高效液相色譜分析得該組合物中所述單環(huán)芳香族化合物所述雙環(huán)芳香族化合物所述三環(huán)芳香族化合物的面積比為3-20:60-94:3-20。3、一種電絕緣油組合物，其中，該組合物是通過(guò)對(duì)由鉑重整或芳構(gòu)化方法產(chǎn)生的芳烴混合餾分進(jìn)行蒸餾而獲得的，所述組合物在40'C下具有的粘度為4.8-7.1cSt、介電擊穿電壓為70-100kV并且傾點(diǎn)為-40。C或更低。4、根據(jù)權(quán)利要求1到3中任意一項(xiàng)所述的電絕緣油組合物，其中，該組合物還含有選自由二芳基乙烷、芐基甲苯、二芐基甲苯、乙基聯(lián)苯、乙基二苯基乙烷以及垸基苯所組成的組中的至少一種化合物。全文摘要其中公開(kāi)了一種使用高沸點(diǎn)芳香族餾分的電絕緣油組合物。該油組合物含有通過(guò)對(duì)在鉑重整或芳構(gòu)化過(guò)程中產(chǎn)生的芳烴餾分進(jìn)行連續(xù)蒸餾而獲得的、餾程為280-330℃的組分。根據(jù)該公開(kāi)的發(fā)明，可從芳香族餾分中獲得具有優(yōu)良的耐壓能力和優(yōu)良的氣體吸收能力的電絕緣油組合物。所述電絕緣油也不含有不穩(wěn)定的組分，導(dǎo)致電性能提高，因而，具有高穩(wěn)定性和高電勢(shì)梯度的優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)H01B3/22GK101356590SQ200680050515公開(kāi)日2009年1月28日申請(qǐng)日期2006年11月30日優(yōu)先權(quán)日2006年1月12日發(fā)明者權(quán)兌旭,洪承權(quán),高在石申請(qǐng)人:Sk能源株式會(huì)社