一种提高变压器油抗析气性能的方法及生产变压器油的设备

摘要

本发明属于石油化工技术领域，公开了一种提高变压器油抗析气性能的方法及生产变压器油的设备。所述设备为溶剂精制设备，所述方法为以变压器油溶剂精制抽出油或其与环烷基原油变压器油馏分加氢脱酸油的混合油为原料油，溶剂从抽提塔的上部进入，原料油从抽提塔的下部进入，部分抽余油或抽余液从原料油入口至溶剂入口下部返回抽提塔进行溶剂精制，塔顶抽余液经汽提回收溶剂后得到的精制油，再经过液相脱氮和白土精制，得到超高压变压器油基础油或抗析气组分，超高压变压器油抗析气组分与普通变压器油基础油混合获得超高压变压器油基础油。超高压变压器油基础油经调合，生产满足SH0040-91的超高压变压器油。

说明书

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，具体地说涉及一种提高变压器油抗析气性能的方法 及生产变压器油的设备。

背景技术

变压器油是电气行业使用的液态绝缘导热材料，其性能与所含烃类组成有关。例 如，直链烷烃倾点高，低温流动性差、抗析气性差，是变压器油中的非理想组分，芳烃 的抗析气性好，但多环芳烃的抗氧化安定性差；抗析气性能是变压器油特别是超高压变 压器油的重要指标，烃类抗析气性能由强到弱的顺序是，芳烃＞环烷烃＞异构烷烃＞直 链烷烃，因此变压器油理想的烃类组成为：较大量的环烷烃，适量的少环芳烃(超高压 变压器油中含量稍高)，少量的异构烷烃，几乎不含直链烷烃。

在现有技术中，以环烷基原油的适宜馏分为原料油来生产变压器油。例如，采用加 氢精制-糠醛精制-白土精制工艺生产45^#变压器油(李会欣等，利用大港羊三木低硫环 烷基原油生产45^#变压器油，润滑油，第18卷第4期，2003，60至62)，但是，这种 方法不能制备合格的超高压变压器油。

ZL 02104842.8公开了变压器油抗析气添加剂的生产方法及其使用方法，该方法以 沸点为250℃至500℃石油馏分为原料油，进行加氢处理，加氢处理的生成油经常压分馏 出沸点为280℃至360℃的馏分即为变压器油抗析气添加剂，将该抗析气添加剂加入普通 变压器油进行调合得到超高压变压器油。该方法所生产的变压器油抗析气添加剂，实际 是环烷基原油润滑油馏分采用高压加氢生产橡胶填充油所产生的变压器油馏分，即为副 产品，会存在目的产品收率低，投资高等问题。

ZL 200510132293.X公开了一种超高压变压器油的生产方法，该方法在加氢反应工 艺条件下，将总芳烃含量为16％至45％的环烷基馏分依次与一种加氢处理催化剂和一种加 氢精制催化剂接触，加氢生成油经蒸馏来生产超高压变压器油。

以上两种生产抗析气添加剂或超高压变压器油的方法是全加氢工艺。该方法虽然能 生产出合格的超高压变压器油，但不可避免地会存在设备投资高，同时采用全氢法生产 超高压变压器油还存在着对催化剂选择性要求高，加氢深度控制难度大，工业化实现困 难等问题。

发明内容

为克服现有技术的缺点，本发明提供一种提高变压器油抗析气性能的方法及生产变 压器油的设备。通过本发明的方法和设备，无需采用苛刻的加氢工艺，就可以得到满足 SH0040-91的超高压变压器油。

本发明的提高变压器油抗析气性能的方法为：以变压器油溶剂抽出油或变压器油溶 剂抽出油与环烷基变压器油馏分加氢脱酸油的混合油为原料油，使用糠醛为溶剂，并使 部分抽余油或抽余液返回逆流抽提塔进行溶剂精制，塔顶抽余液经汽提回收溶剂后得到 的抽余油，再经过液相脱氮精制和白土精制；当以变压器油溶剂抽出油为原料油时，得 到超高压变压器油基础油抗析气组分；当以变压器油溶剂抽出油与环烷基变压器油馏分 加氢脱酸油的混合油为原料油时，得到超高压变压器油基础油。

本发明的设备为变压器油的溶剂精制设备，是由抽提塔1、抽出液蒸发塔2、抽出液 汽提塔3、抽余液汽提塔4、溶剂罐5、脱氮电沉降罐6、白土精制单元7和溶剂干燥塔 (8)构成，其中，

抽提塔1，该塔的下部设置有原料油入口，上部设置有溶剂入口；顶部设置有抽余 液流出口；底部设置有抽出液流出口；该塔的溶剂入口下部至原料油入口设置抽余油入 口或抽余液入口，当采用部分抽余油返回抽提塔时，该入口与抽余液汽提塔4的抽余油 流出口连接；当采用部分抽余液返回抽提塔时，该入口与抽提塔1的抽余液流出口连 接；

抽出液蒸发塔2，该塔的下部设置有抽提塔的抽出液入口，该抽出液入口与抽提塔1 的抽出液流出口连接，顶部设置有溶剂流出口，底部设置有抽出液流出口；

抽出液汽提塔3，该塔的下部设置有抽出液蒸发塔2的抽出液入口，该抽出液入口 与抽出液蒸发塔2的抽出液流出口连接，顶部设置有湿溶剂流出口，底部设置有抽出油 流出口；

抽余液汽提塔4，该塔的下部设置有抽提塔1的抽余液入口，该抽余液入口与抽提 塔1的抽余液流出口连接；顶部设置有湿溶剂流出口；底部设置有抽余油流出口，当采 用部分抽余油返回抽提塔时，该抽余油流出口与抽提塔1的抽余油入口连接(图中未示 出)；

溶剂罐5：该罐的顶部设置有溶剂入口，该溶剂入口与抽出液蒸发塔2和溶剂干燥 塔(8)的溶剂流出口连接；该罐的底部设置有溶剂流出口，该溶剂流出口与抽提塔1的 溶剂入口连接；

脱氮电沉降罐6，该罐的下部设置有抽余油入口，顶部设置有脱氮油流出口，所述 抽余油入口与抽余液汽提塔4的抽余油流出口连接；底部设置氮渣流出口

白土精制单元7，该单元的上部设置有脱氮油入口，底部设置有白土精制油流出口， 所述脱氮油入口与脱氮电沉降罐6的脱氮油流出口连接。

溶剂干燥塔8，该塔的上部设置有湿溶剂入口，该湿溶剂入口与抽出液汽提塔3和 抽余液汽提塔4的湿溶剂流出口连接；该塔的底部设置有溶剂流出口，该溶剂流出口与 溶剂罐5顶部的溶剂入口连接，该塔的顶部设置有废液流出口。

附图说明

图1为本发明的生产抗析气性能好的变压器油或超高压变压器油基础油的设备示意图 和工艺流程图，其中的标号分别表示为：1、抽提塔；2、抽出液蒸发塔；3、抽出液汽提 塔；4、抽余液汽提塔；5、溶剂罐；6、脱氮电沉降罐；7、白土精制单元；8、溶剂干燥 塔。

具体实施方式

本发明的生产变压器油的设备操作如图1所示：原料油从抽提塔1下部的原料油入 口进入抽提塔1，溶剂从抽提塔1上部的溶剂入口进入抽提塔1，原料油在抽提塔1中经 溶剂精制后，从抽提塔1底部流出的抽出液通过抽出液蒸发塔2脱除溶剂，脱除的溶剂 经冷凝进入溶剂罐5，抽出液蒸发塔2底部流出的抽出液进入抽出液汽提塔3，脱除溶剂 后得到抽出油，汽提出的湿溶剂经冷凝进入溶剂干燥塔8，经干燥的溶剂进入溶剂罐5； 抽余液从抽提塔1的顶部流出后，进入抽余液汽提塔4脱除溶剂，汽提出的湿溶剂经冷 凝进入溶剂干燥塔8，经干燥的溶剂进入溶剂罐5，脱除溶剂后所得的抽余油进入脱氮电 沉降罐6与脱氮剂混合后，脱氮油从电沉降罐6顶部流出进入白土精制单元7得到的白 土精制油为超高压变压器油抗析气组分或超高压变压器油基础油，经调合，生产满足 SH0040-91的超高压变压器油。在上述过程中，采用部分抽余液返回抽提塔1，从抽提塔 1的顶部流出的抽余液的一部分从位于抽提塔1的溶剂入口下部至原料油入口的抽余液 入口进入抽提塔1，其余抽余液经抽余液汽提塔4下部设置的抽余液入口进入抽余液汽 提塔4脱除溶剂，脱除溶剂所得的抽余油进入脱氮电沉降罐6；或采用部分抽余油返回 抽提塔1，从抽余液汽提塔4流出的抽余油的一部分从位于抽提塔1的溶剂入口下部至 原料油入口的抽余油入口进入抽提塔1(图中未示出)，其余抽余油进入脱氮电沉降罐 6。

①本发明方法一：以变压器油溶剂抽出油与环烷基变压器油馏分加氢脱酸油混合为 原料油，其质量比为3.0∶7.0至1.0∶1.0，进行糠醛精制，糠醛从抽提塔的上部进 入，原料油从抽提塔的下部进入，采用部分抽余油或抽余液从原料油入口至溶剂入口返 回抽提塔进行溶剂精制，以提高溶剂精制效果。进入抽提塔的溶剂抽余油或抽余液与原 料油的质量比为：0.1至2.0∶1.0，优选为0.25至1.0∶1.0。其操作条件为：塔顶温 度40℃至60℃、塔底温度30℃至40℃，溶剂与原料油的质量比为1.0至3.0∶1.0，优 选为2.0至3.0∶1，得到的糠醛抽余油进行液相脱氮和白土精制以去除其中碱性氮化物 等杂质，脱氮条件为，脱氮反应温度为70℃至90℃，相对于糠醛抽余油的总量，脱氮剂 加入量为0.3质量％至1.0质量％，反应时间30分钟至90分钟；白土精制条件为：相对 于糠醛抽余油的总量，白土加入量为5质量％至10质量％，反应温度为120℃至140℃， 停留时间为30至60分钟，得到白土精制油为超高压变压器油基础油，再加入适量的抗 氧剂得到满足SH0040-91的超高压变压器油。

②本发明方法二：以变压器油溶剂抽出油为原料油进行溶剂精制、液相脱氮、白土 精制，其它条件同①，得到的精制油为超高压变压器油抗析气组分，变压器油抗析气组 分与普通变压器油基础油按照质量比15∶85至30∶70的比例混合得到超高压变压器油 基础油，再加入适量的抗氧剂得到满足SH0040-91的超高压变压器油。

以下通过实施例说明本发明，但本发明并不仅限于所述实施例。

实施例1

首次以环烷基常二线加氢脱酸油和变压器油馏分的抽出油按质量比3.0∶7.0混合 为原料油，进行溶剂抽提分离过程，然后再实施本发明的溶剂精制方法。

(1)首次溶剂精提分离过程

抽提塔1的精制条件为：塔顶温度为55℃，塔底温度为35℃，溶剂糠醛与原料油的 质量比为2∶1。由抽提塔1的顶部的抽余液经汽提脱除溶剂后得到的抽余油的一部分经 管线返回抽提塔1，具体条件见下述(2)。

(2)本发明的溶剂精制过程

环烷基常二线加氢脱酸油和变压器油馏分的抽出油按质量比3.0∶7.0混合为原料 油，与返回抽提塔1的部分抽余油一起进行糠醛精制，精制条件为：塔顶温度55℃、塔 底温度35℃，糠醛和原料油的质量比为2.0∶1.0，得到抽余油，抽余油的一部分返回抽 提塔，返回抽提塔的抽余油与原料油的质量比为0.25∶1.0，糠醛抽余油的其余部分进行 液相脱氮、白土精制，液相脱氮工艺条件为：脱氮剂(WSQ-2，湖北金鹤化工有限公司生 产)加入量0.5质量％、反应温度为90℃，白土精制条件为：白土(锦西活性白土厂生 产)加入量6质量％、反应温度为140℃，停留时间为60分钟，得到白土精制油。在该 白土精制油中加入0.50质量％的抗氧化剂(T501，辽河油田石化总厂大力实业集团公司 生产)，得到满足SH0040-91质量指标的45^#超高压变压器油。

实施例2

首次以环烷基常二线加氢脱酸油的糠醛抽出油为原料油，进行溶剂抽提分离过程， 然后再实施本发明的溶剂精制方法。

(1)首次溶剂抽提分离过程

抽提塔1的精制条件为：塔顶温度为45℃，塔底温度为35℃，溶剂糠醛与原料油润 滑油溶剂抽出油的质量比为2.5∶1。由抽提塔1的顶部得到的部分抽余液经管线返回抽 提塔1，具体条件见下述(2)。

(2)本发明的溶剂精制过程

以变压器油溶剂抽出油为原料油，与(1)返回抽提塔1的部分抽余液一起进行糠醛 精制，精制条件为：塔顶温度45℃、塔底温度35℃，溶剂糠醛与抽出油原料油的质量比 为3.0∶1.0，部分抽余液返回抽提塔，返回抽提塔的抽余液量与原料油的质量比为 1.0∶1.0，其余抽余液经汽提脱除溶剂后得到糠醛抽余油，该糠醛抽余油进行液相脱氮、 白土精制，脱氮剂(同实施例1)加入量0.9质量％、白土(同实施例1)加入量8质量 ％，液相脱氮和白土精制条件同实施例1，得到白土精制油即为超高压变压器油抗析气组 分。

按变压器油抗析气组分与普通变压器油基础油质量比为1.0∶4.0混合，加入0.50 质量％的抗氧化剂(同实施例1)，得到满足SH0040-91质量指标的45^#超高压变压器 油。

结构族组成的理论认为石油烃类的结构是由烷基、环烷基和芳香基这三种结构单元 组成。结构族组成是确定复杂分子混合物中这些结构单元的含量，而不是在分子中这些 结构单元的结合方式。三种结构单元在分子中所占的分率可以用芳香环上的碳原子占分 子总碳原子的百分数(C_A％)、环烷环上的碳原子占分子总碳原子的百分数(C_N％)、烷基 链上的碳原子占分子总碳原子的百分数(C_P％)来表示。因此，下列表中的族组成分析 中，C_A表示芳香环上的碳原子占分子总碳原子的百分数；C_N表示环烷环上的碳原子占分 子总碳原子的百分数；C_P表示烷基链上的碳原子占分子总碳原子的百分数。

表1实施例原料油的性质

表2实例成品油的性质

油品在高压电场的作用下，析气性由大到小的顺序为：烷烃、环烷烃、芳香烃。绝 缘油在高压电场作用下，由于瞬间放电或边缘放电，使油品发生脱氢，产生氢气，脱出 的氢气又能全部或部分被油品吸收，油品的这种在高压电场作用下吸收或放出气体的趋 势，称为析气性。是评定超高压变压器油性能的一项重要指标。目前我国测定的超高压 变压器油标准对析气性指标明确规定不大于+5uL/min。

本发明的方法和设备适用于以变压器油馏分的溶剂抽出油或其与环烷基原油变压器 油馏分油的加氢脱酸油的混合油为原料油，生产超高压变压器油的抗析气组分或超高压 变压器油基础油。本发明通过提高环烷基变压器油的析气性，达到改善变压器油质量或 生产超高压变压器油的目的，因此应用前景广阔。