專利名稱：：具有改進(jìn)的吸氫性能的電絕緣油組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種電絕緣油組合物，其中，將含有多烷基萘和多烷基苯的芳香烴與脂肪烴以一定的比例混合，因此，在高電壓下由局部放電產(chǎn)生的氫氣能夠在短時(shí)間內(nèi)被吸收，因而進(jìn)一步改善了電容器的穩(wěn)定性。
背景技術(shù)：
：通常用于電絕緣油的芳香烴的例子包括二芳基烷烴、垸基苯和多烷基萘，所述二芳基烷烴具有兩個(gè)芳環(huán)，所述芳環(huán)通過脂族碳彼此相連；所述垸基苯具有一個(gè)由碳原子數(shù)為12-16的烷基取代的芳環(huán)。在它們之中，烷基苯的導(dǎo)電性稍低，因此在變壓器中用作絕緣油，二芳基垸烴和多烷基萘具有較強(qiáng)的吸氫性能，主要用作高壓電容器的電絕緣油。通常，根據(jù)用于生產(chǎn)的原油的組成或生產(chǎn)過程的操作條件，精煉石油中的芳香烴的含量有很大的變化，該精煉石油中含有腐蝕性的硫化合物，具有較高的傾點(diǎn)，因此顯示出較差的低溫流動(dòng)性，因而難以滿足絕緣性能的要求和高壓電容器所需要的在電擊穿下的長期可靠性。因此，很難將精煉石油應(yīng)用于高壓電容器中，而使用二芳基烷烴，例如苯基二甲苯基乙垸或苯甲基甲苯。這兩種油的吸氫性能比精煉石油高并改善了電容器的穩(wěn)定性，因此，廣泛地用于電絕緣油的生產(chǎn)。近來，隨著高壓電力電容器的尺寸的減小，電極之間的距離也減小了。由于這個(gè)原因，要求絕緣體具有較高的絕緣性能，并能夠防止由于局部放電引起的電介質(zhì)擊穿的發(fā)生。因此，為了防止由于局部放電引起的電介質(zhì)擊穿，對具有進(jìn)一步改進(jìn)的吸氫性能的絕緣油有更強(qiáng)烈的需求。另-一方面，用于變壓器的電絕緣油中使用的烷基苯，該烷基苯的苯環(huán)上被碳原子數(shù)為12-16的烷基取代，烷基苯的電絕緣性能優(yōu)于精煉石油，但是它的傾點(diǎn)較高，因此，限制了在低溫下的使用。當(dāng)在電容器上施加高電壓時(shí)，絕緣油或絕緣體(例如，膜或紙)會(huì)由于局部放電而分解，從而產(chǎn)生氫氣。當(dāng)絕緣油中存在由此產(chǎn)生的氫氣時(shí)，在絕緣油的一個(gè)區(qū)域中會(huì)形成低密度的空閑空間，并因此發(fā)生介質(zhì)擊穿。因此，由高電壓強(qiáng)度產(chǎn)生的氫氣必須被快速吸收。因?yàn)橥ǔＪ褂玫亩蓟闊N化合物(例如苯基二甲苯基乙烷(PXE)或苯甲基甲苯)、精煉石油、烷基苯以及多垸基萘的吸氫性能不足，限制了其作為用于施加高電壓的變壓器的電絕緣油的應(yīng)用。此外，隨著溫度的變化，絕緣油的導(dǎo)電性會(huì)發(fā)生很大的改變。在高溫和低溫下，絕緣體的導(dǎo)電性普遍具有降低的趨勢。電力電容器在各種氣候條件下使用，因而，在較寬的溫度范圍內(nèi)無論是溫度更高還是溫度更低都應(yīng)該表現(xiàn)出相同的性能。因此，合成油(例如PXE和苯甲基甲苯)可以單獨(dú)使用也可以一定比例混合使用，但是它們在減少局部放電所需要的吸氫性能方面沒有達(dá)到足夠高的要求，因而在使用交流電的情況下，它們的電位梯度還不能達(dá)到70伏/微米的水平。并且，除了絕緣功能外，裝入電容器中的電絕緣油還表現(xiàn)出冷卻功能，以均勻、快速地驅(qū)散由損耗電流產(chǎn)生的熱量。因?yàn)榻^緣油通常通過自然對流向外界傳遞熱量，即使在低溫下也應(yīng)該具有良好的流動(dòng)性。如果絕緣油凝固并因此失去了流動(dòng)性，產(chǎn)生的氣體在局部累積，會(huì)發(fā)生不期望的設(shè)備紊亂。高電壓電容器的電位梯度不只取決于絕緣油的種類，還受與絕緣膜的兼容性的影響。膜上的微孔被絕緣油填充以增加膜的電介質(zhì)強(qiáng)度，因此，絕緣油必須與膜適當(dāng)?shù)丶嫒荨?br/>發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種用于高壓電力電容器的絕緣油組合物，該絕緣油組合物主要含有多垸基萘和多垸基苯，它們具有與常規(guī)的用于生產(chǎn)絕緣油的芳香烴(例如，二芳基垸烴，如PXE或苯甲基甲苯、精煉石油和烷基苯)不同的結(jié)構(gòu)，該絕緣油組合物還含有一定量的脂肪烴，因此，能夠顯著地提高吸氫性能。根據(jù)本發(fā)明，該電絕緣油組合物可以含有以95:5至60:40的體積比混合的芳香烴和脂肪烴，該芳香烴含有50-90體積％的多烷基萘和10-50體積%的多垸基苯，該芳香烴的餾程為280-320°C，該芳香烴在4(TC下的動(dòng)力學(xué)粘度為5-6.5cSt，所述脂肪烴的餾程在280-400。C，所述脂肪烴在4(TC下的動(dòng)力學(xué)粘度為5-10cSt，且所述脂肪烴中的芳香烴含量為0.5體積％或更少。具體實(shí)施例方式在下文中，將對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。根據(jù)本發(fā)明，通過將芳香烴和脂肪烴按一定的比例混合制備電絕緣油。用于本發(fā)明的電絕緣油的芳香烴為高度提純的碳原子數(shù)為12-20的芳香烴，其餾程為280-320°C，在4(TC下的動(dòng)力學(xué)粘度為5-6.5cSt。特別有效的是以一定的比例混合的多垸基萘和多烷基苯的混合物，其中，多烷基萘的萘上被兩個(gè)或多個(gè)垸基取代，多烷基苯的苯環(huán)上被兩個(gè)或多個(gè)烷基取代。在混合多烷基萘和多垸基苯的時(shí)候，將它們的混合比例調(diào)整在一定的范圍之內(nèi)，其中，多烷基萘的用量為50-90體積％，且多烷基苯的用量為10-50體積％。如果多烷基萘的含量少于50體積％，吸氫性能會(huì)急劇下降。相反，如果它的含量超過90體積％，介電損失增加，導(dǎo)致吸氫性能的下降。用于本發(fā)明的電絕緣油的多烷基萘的例子包括但不限于烷基萘異構(gòu)體的混合物，該烷基萘異構(gòu)體上具有兩個(gè)碳原子數(shù)為1-7的垸基，例如，異丁基丙烷基萘，異丙基異丁基萘等。用于本發(fā)明的電絕緣油的多烷基苯的例子包括但不限于烷基苯異構(gòu)體的混合物，該垸基苯異構(gòu)體上具有兩個(gè)碳原子數(shù)為1-16的烷基，例如，異丙基異壬基苯，甲基十二烷基苯等。用于本發(fā)明的芳香烴可以通過從由鉑重整或芳構(gòu)化制得的芳香烴油組分中只分離沸點(diǎn)為280-320°C的油組分而獲得。鉑重整過程是通過使用鉑作為活性催化成分將石腦油轉(zhuǎn)化為芳香烴的操作，芳構(gòu)化過程是通過使用過渡金屬(例如負(fù)載在無機(jī)氧化物載體上的鎳)將石腦油轉(zhuǎn)化為芳香烴的方法，特別地，在金屬催化劑的存在下，異構(gòu)化的石腦油可以被轉(zhuǎn)化為芳香烴。用于制備芳香烴的鉑重整過程或芳構(gòu)化過程中使用的金屬催化劑包括通過將一種或多種金屬負(fù)載到無機(jī)氧化物載體上而制得的催化劑，所述金屬選自鉑、鎳和鈀中的一種或幾種，所述無機(jī)氧化物選自二氧化硅、硅鋁酸鹽、沸石和粘土。對于本發(fā)明的電絕緣油中含有的脂肪烴，可以使用碳原子數(shù)為18-35的直鏈脂肪烴或環(huán)狀脂肪烴，所述脂肪烴的餾程為280-40(TC，在4(TC下的動(dòng)力學(xué)粘度為5-10cSt，芳香烴的含量為0.5體積％或更少，且傾點(diǎn)為-38.5"C或更低。用于本發(fā)明的脂肪烴的例子包括但不限于具有碳原子數(shù)為12的烷基的環(huán)己胺等。特別適用的是環(huán)垸烴，異鏈垸烴或它們的混合物。同樣地，根據(jù)ASTMD3238的n-d-M方法測定出的環(huán)垸烴的含量可以為30%或更多，或者可以不用限定它的含量。用于本發(fā)明的脂肪烴可以通過在催化劑的存在下，通過對由減壓蒸餾獲得的減壓瓦斯油(VGO)進(jìn)行加氫而獲得，用于該加氫過程的加氫催化劑通過將選自鉑、鎳、鈀和銅中的一種或多種金屬負(fù)載到選自二氧化硅、二氧化硅、硅鋁酸鹽、沸石和粘土的無機(jī)載體上而獲得。在本發(fā)明的電絕緣油產(chǎn)品中，含有多烷基萘和多烷基苯的芳香烴和脂肪烴以95:5至6:40的體積比混合。如果芳香烴的含量超過95體積％，介電損失增加，吸氫性能下降。相反地，如果芳香烴的含量小于60體積％，吸氫性能下降。按照一種優(yōu)選的實(shí)施方式，芳香烴和脂肪烴以80:20至70:30的體積比混合。通過下面的用于說明的實(shí)施例和對比例可以更好地理解本發(fā)明，但是并不能解釋為對本發(fā)明的限定。實(shí)施例1-5和對比例1-4將石腦油轉(zhuǎn)化為芳香烴的過程的操作條件包括溫度為52(TC，液時(shí)空速為4小時(shí)—、并且在載鉑催化劑的存在下，氫氣的壓力為3-18kgf/cm2。通過上述過程獲得的芳香烴的餾程為280-320°C，是以85:15的體積比混合的多烷基萘和多烷基苯的組合物，在4(TC下的動(dòng)力學(xué)粘度為5.6cSt，溴指數(shù)為50mg/g，傾點(diǎn)為-43。C，芳香烴的含量為99.8體積％，在高餾程范圍內(nèi)具有優(yōu)異的低溫流動(dòng)性。通過高效液相色譜(HPLC)對該芳香烴組合物進(jìn)行定量分析。用于與所述芳香烴混合的脂肪烴為脂肪烴的混合物，該脂肪烴的混合物含有以30:70的體積比混合的環(huán)垸烴和異鏈烷烴，通過在鉑催化劑的存在下將減壓瓦斯油脫蠟然后在320。C和150-200kgf/cm2壓力下以及鈷-鉬催化劑的存在的條件下進(jìn)行加氫。其組成由HPLC確定。該脂肪烴的傾點(diǎn)為-41°C，餾程為305-400。C，在40。C下的動(dòng)力學(xué)粘度為8.6cSt，芳香烴的含量為0.1體積％。將芳香烴和脂肪烴分別以95:5(實(shí)施例1)、90:10(實(shí)施例2)、80:20(實(shí)施例3)、70:30(實(shí)施例4)和60:40(實(shí)施例5)的比例混合，制得本發(fā)明的電絕緣油，然后測定它們的性質(zhì)和氣體吸收性能。結(jié)果如下表1所示。另一方面，在對比例1和對比例2中，與本發(fā)明的實(shí)施例不同的是，只改變芳香烴和脂肪烴的混合比例；在對比例3和對比例4中，分別使用PXE(SK-CAPOIL)和苯甲基甲苯；在對比例5中使用精煉石油；在對比例6中使用垸基苯(BAB)，制備絕緣油，然后測定它們的性質(zhì)和氣體吸收性能。結(jié)果如下表2所示。根據(jù)ASTMD2300，使用美國Doble公司的氣體吸收測定系統(tǒng)測定氣體吸收性能。根據(jù)下述方法測定其它電學(xué)性能。電介質(zhì)的擊穿電壓正C60156介電損失IEC60247水份含量IEC60184傾點(diǎn)ISO3016粘度ISO3104比重ISO3675餾程ASTMD86芳香烴的含量LC表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>上述結(jié)果表明，實(shí)施例1-5的電絕緣油的流動(dòng)性等于或優(yōu)于對比例的電絕緣油，并且顯示出更高的電介質(zhì)擊穿電壓和顯著提高的吸氫性能。在本發(fā)明的實(shí)施例中，當(dāng)芳香烴和脂肪烴的混合比例為80:20至70:30時(shí)，吸氫性能最佳，比對比例1-6的常規(guī)電絕緣油增加了約50%。如上文所述，本發(fā)明提供了一種具有改進(jìn)的吸氫性能的電絕緣油。根據(jù)本發(fā)明，該電絕緣油組合物具有等于或優(yōu)于常規(guī)的電絕緣油的流動(dòng)性，此外，具有較高的電介質(zhì)擊穿電壓和非常高的吸氫性能，有利于得到高穩(wěn)定性的高壓電容器。盡管以說明本發(fā)明為目的地公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)可能存在各種改變、附加和替換。權(quán)利要求1、一種電絕緣油組合物，該電絕緣油組合物含有以955至6040的體積比混合的芳香烴和脂肪烴，所述芳香烴含有50-90體積％的多烷基萘和10-50體積％的多烷基苯，所述芳香烴的餾程為280-320℃，所述芳香烴在40℃下的動(dòng)力學(xué)粘度為5-6.5cSt；所述脂肪烴的餾程為280-400℃，所述脂肪烴在40℃下的動(dòng)力學(xué)粘度為5-10cSt，且所述脂肪烴中的芳香烴含量為0.5體積％或更少。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的電絕緣油組合物，其中，所述芳香烴和所述脂肪烴以80:20至70:30的體積比混合。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的電絕緣油組合物，其中，所述多垸基萘具有兩個(gè)或多個(gè)碳原子數(shù)為1-7的烷基。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的電絕緣油組合物，其中，所述多烷基萘包括異丁基丙基萘、異丙基異丁基萘或它們的混合物。5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的電絕緣油組合物，其中，所述多烷基苯具有兩個(gè)或多個(gè)碳原子數(shù)為1-16的垸基。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的電絕緣油組合物，其中，所述多垸基苯包括異丙基異壬基苯、甲基十二烷基苯或它們的混合物。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的電絕緣油組合物，其中，所述脂肪烴包括環(huán)烷烴、異鏈垸烴或它們的混合物。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的電絕緣油組合物，其中，所述芳香烴是通過用催化劑將石腦油轉(zhuǎn)化而得到的，所述催化劑是通過將金屬負(fù)載到無機(jī)載體上而得到的，所述金屬為選自由鉑、鎳和鈀所組成的組中的一種或幾種，所述無機(jī)載體選自由二氧化硅、硅鋁酸鹽、沸石和粘土所組成的組中。9、根據(jù)權(quán)利要求l所述的電絕緣油組合物，其中，所述脂肪烴是通過使用催化劑對減壓瓦斯油進(jìn)行加氫而得到的，所述催化劑是通過將金屬負(fù)載到無機(jī)載體上而得到的，所述金屬為選自由鉑、鎳、鈀和銅所組成的組中的一種或幾種，所述無機(jī)載體選自由二氧化硅、硅鋁酸鹽、沸石和粘土所組成的組中。全文摘要本發(fā)明公開了一種具有改進(jìn)的吸氫性能的電絕緣油組合物，其中，將含有多烷基萘和多烷基苯的芳香烴與脂肪烴以一定的比例混合，因此，在高電壓下由局部放電產(chǎn)生的氫氣能夠在短時(shí)間內(nèi)被吸收，因而進(jìn)一步改善了電容器的穩(wěn)定性。文檔編號H01B3/18GK101419852SQ200810167359公開日2009年4月29日申請日期2008年10月22日優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日發(fā)明者洪承權(quán),高在石申請人:Sk能源株式會(huì)社