变压器油,工业白油,抗磨液压油专业厂家—淄博勤润

0 引言
变压器油是适用于变压器、电抗器、互感器、套管等充油电气设备，起绝缘和冷却作用的一种绝缘油品[1],通常由原油经过一定的加工工艺生产而得[2-5]。由于环烷基原油具有倾点低、硫质量分数低、环烷烃质量分数高的特点，非常适合作为生产对低温性能、氧化安定性要求高的变压器油原料[6-9]。
国际电工委员会(IEC)于2020年6月发布了最新的IEC 60296:2020《电工流体-电力设备用矿物绝缘油》标准[10],推动和引导了变压器油的技术发展，同时也对变压器油的质量提出了更高的要求[11-12]。其中，A类变压器油为含抗氧剂的高等级变压器油，抗氧剂质量分数要求0.08%～0.40%。
研究以渤海湾环烷基馏分油为原料，开发了符合IEC 60296:2020标准要求的A类变压器油。同时对制备的变压器油与变压器内部常用材料进行相容性试验，研究制备的变压器油在变压器中应用的适应性。
1 试验
1.1 原料油性质
试验采用的原料为某公司渤海湾产SZ 36-1环烷基原油的常二线馏分油，试验用原料性质如表1所示。从表1数据可以看出：SZ 36-1环烷基原油的常二线馏分油的黏度小、倾点低、硫质量分数低、环烷碳率高，对目标产品的低温性能、氧化安定性及电气性能是有利的，是生产变压器油的理想原料。
表1 渤海湾环烷基常二线馏分油性质
项 目 检测结果 试验方法
密度(20 ℃)/(kg·m-3) 919 GB/T 1884
运动黏度/(mm2·s-1) GB/T 265
40 ℃ 9.9
100 ℃ 2.3
闪点(闭口)/℃ 135 GB/T 261
倾点/℃ -38 GB/T 3535
硫质量分数/(mg·kg-1) 2 500.0 GB/T 17040
结构族组成/% SH/T 0725
芳香碳 17.9
环烷碳 40.6
链烷碳 42.5
常压馏程/℃ ASTM D86
10% 295.8
50% 321.0
90% 343.5
1.2 试验装置
溶剂萃取及溶剂回收装置：沈阳施博达仪器仪表有限公司制造，进料量1.5 kg/h; 白土精制装置：自制，处理量2 L/次；加氢脱酸试验装置：北京拓川科研设备股份有限公司制造，氢气一次通过工艺，200 mL 固定床反应器。
1.3 试验方法
传统抽提工艺：低压加氢脱酸-溶剂精制-白土补充精制，加氢脱酸工艺采用某研究院ZQC-25型催化剂，溶剂精制工艺采用糠醛为溶剂。
全加氢工艺：中压加氢精制/改质-临氢降凝/补充精制，加氢精制/改质工艺采用某品牌的DN-3551/Z-3723MC ATX型催化剂，临氢降凝/补充精制工艺采用某研究院的LC-1/LR-1型催化剂。
变压器油与变压器材料相容性的研究，按照DL/T 1836-2018《矿物绝缘油与变压器材料相容性测定方法》进行。重点考察界面张力、酸值、击穿电压、介质损耗因数和颜色等指标变化[13]。
2 结果与讨论
2.1 传统抽提工艺
通过低压加氢脱酸工艺，在催化剂和一定的氢分压作用下，脱除原料中的环烷酸及硫、氮等杂质。利用溶剂的选择性溶解特性，通过溶剂精制工艺，脱除馏分油中的一些非理想组分(环烷酸、胶质、沥青等物质及硫、氮、氧化合物),保留理想组分(环烷烃、适量三环以下芳烃等),从而改善基础油的化学稳定性。利用白土具有多孔吸附能力强的特点，通过白土精制工艺，将溶剂精制后油中所含微量的溶剂、胶质等杂质脱出，从而提高基础油的化学稳定性并改善基础油颜色。加氢脱酸-溶剂精制-白土补充精制工艺制备的基础油芳香碳率为4.8%、环烷碳率为48.6%、链烷碳率为46.6%,其他理化性质如表2所示。该工艺生产的变压器油达到了GB 2536中变压器油(通用)标准要求。从表2可以看出：与IEC 60296:2020标准要求的A类高等级变压器油产品要求相比存在氧化安定性差的问题。
表2 传统抽提工艺制备基础油的理化指标
项 目 检测结果 IEC 60296:2020 A类指标要求 试验方法
功能特性
运动黏度/(mm2·s-1) ASTM D7042
40 ℃ 8.6 ≤12
-30 ℃ 1 015 ≤1 800
倾点/℃ -42 ≤-40 ISO 3016
击穿电压/kV 82 ≥30 IEC 60156
密度(20 ℃)/(kg·m-3) 876.6 ≤895 ASTM D7042
介质损耗因数(90 ℃) 0.000 21 ≤0.005 IEC 61620
稳定特性
外观 透明、无沉淀和悬浮物质 透明、无沉淀和悬浮物质 目测
表2（续）
项 目 检测结果 IEC 60296:2020 A类指标要求 试验方法
酸值/(mgKOH·g-1) 0.005 ≤0.01 IEC 62021
界面张力/(mN·m) 50 ≥43 IEC 62961
总硫质量分数/% 0.039 ≤0.05 ISO 8754
2-糠醛及相关化合物质量分数/(mg·kg-1) 0.02 ≤0.05 IEC 61198
运行特性
氧化安定性 IEC 61125
总酸值/(mgKOH·g-1) 0.24 ≤0.3
油泥质量分数/% 0.10 ≤0.05
介质损耗因数(90 ℃) 0.061 ≤0.05
析气性/(mm2·min-1) 12 NB/SH/T 0810
健康、安全、环境(HSE)特性
闪点/℃ 140 ≥135 ISO 2719
稠环芳烃质量分数/% <3 <3 IP 346
多氯联苯质量分数/(mg·kg-1) - - IEC 61619
2.2 全加氢工艺
通过加氢精制/改质-临氢降凝/补充精制工艺脱除原料中的硫、氮化合物，饱和大部分芳烃，同时通过部分裂解反应，降低倾点，提高基础油的低温性能，降低芳烃质量分数，提高氧化安定性指标。全加氢工艺制备的基础油芳香碳率为0.5%、环烷碳率为54.7%、链烷碳率为44.8%,其他理化性质如表3所示。从表3可以看出：采用全加氢工艺生产的变压器油指标达到了IEC 6029:2020标准中的A类高等级变压器油产品要求，但是较市售产品存在析气性偏高的问题。该工艺原料中的芳烃大部分转化为环烷烃，对气体的吸收能力下降，造成产品析气性偏高。
表3 中压加氢精制/改质-临氢降凝工艺制备基础油理化指标
项 目 检测结果 IEC 60296:2020 A类指标要求 试验方法
功能特性
运动黏度/(mm2·s-1) ASTM D7042
40 ℃ 8.2 ≤12
-30 ℃ 891 ≤1 800
倾点/℃ -62 ≤-40 ISO 3016
击穿电压/kV 67 ≥30 IEC 60156
密度(20 ℃)/(kg·m-3) 876.2 ≤895 ASTM D7042
介质损耗因数(90 ℃) 0.000 24 ≤0.005 IEC 61620
稳定特性
外观 透明、无沉淀和悬浮物质 透明、无沉淀和悬浮物质 目测
酸值/(mgKOH·g-1) ≤0.000 5 ≤0.01 IEC 62021
界面张力/(mN·m) 46 ≥43 IEC 62961
总硫质量分数/% 0.000 07 ≤0.05 ISO 8754
2-糠醛及相关化合物质量分数/(mg·kg-1) ≤0.02 ≤0.05 IEC 61198
表3（续）
项 目 检测结果 IEC 60296:2020 A类指标要求 试验方法
运行特性
氧化安定性 IEC 61125
总酸值(mgKOH·g-1) 0.04 ≤0.3
油泥质量分数/% 0.02 ≤0.05
介质损耗因数(90 ℃) 0.027 ≤0.05
析气性/(mm2·min-1) 28 NB/SH/T 0810
HSE特性
闪点/℃ 140 ≥135 ISO 2719
稠环芳烃质量分数/% <3 <3 IP 346
多氯联苯质量分数/(mg·kg-1) - - IEC 61619
2.3 制备变压器油产品的性质
将SZ 36-1环烷基原油的常二线馏分油经传统抽提工艺制备的变压器油基础油与经全加氢工艺制备的变压器油基础油按照一定比例混合，加入3‰的抗氧剂，制备变压器油产品。产品的芳香碳率为1.8%、环烷碳率为51.8%、链烷碳率为46.4%,指标检测结果与IEC 60296:2020标准要求进行对比，对比数据如表4所示。由表4可以看出，该工艺制备的变压器油产品完全满足IEC 60296:2020标准中A类变压器油产品要求，且析气性<20 mm2/min。
3 结论
(1)以渤海湾环烷基馏分油为原料，通过加氢脱酸-溶剂精制-白土精制组合工艺和全加氢工艺制备的变压器油基础油，按特定比例调合并加入抗氧剂，制备的变压器油产品符合IEC 60296:2020标准中的A类变压器油产品要求。