低溫開關(guān)油產(chǎn)品的開發(fā)及國內(nèi)外同類產(chǎn)品性質(zhì)對(duì)比

馮濤，張東春，李軍

(中海瀝青股份有限公司，山東 濱州 256601)

0 引言

低溫開關(guān)油是指在戶外寒冷氣候條件下，用于油浸開關(guān)起絕緣和滅弧作用的一種絕緣油品[1]。為使其能夠完成本身的功能，應(yīng)具有較小的黏度、較低的凝點(diǎn)、較高的閃點(diǎn)和耐壓強(qiáng)度，以及具有較好的穩(wěn)定性[2]。2011年12月，國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)發(fā)布了GB 2536-2011《電工流體 變壓器和開關(guān)用的未使用過的礦物絕緣油》，其中對(duì)低溫開關(guān)油的質(zhì)量指標(biāo)有明確要求。2020年6月，國際電工委員會(huì)(IEC)更新了IEC 60290-2020 《Fluids for electrotechnical applications - Mineral insulating oils for electrical equipment》[3]。國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的不斷更新，對(duì)低溫開關(guān)油產(chǎn)品的質(zhì)量要求有了進(jìn)一步提升。中海油SZ36-1油田所產(chǎn)原油屬于典型的低凝重質(zhì)環(huán)烷基原油[4]，由于環(huán)烷基原油的稀缺性[5]，應(yīng)針對(duì)其餾分油性質(zhì)進(jìn)行合理產(chǎn)品路線開發(fā)。該原油的餾分油具有環(huán)烷烴含量高、凝點(diǎn)低、芳烴含量適中、硫含量低等特點(diǎn)[6]，是生產(chǎn)對(duì)低溫性能要求較高的低溫開關(guān)油的優(yōu)質(zhì)原料。

本文以環(huán)烷基加氫柴油為原料，通過臨氫降凝-補(bǔ)充精制-餾分切割等組合工藝制備低溫開關(guān)油基礎(chǔ)油，通過添加抗氧化添加劑對(duì)其氧化安定性進(jìn)行提升，制備滿足GB 2536-2011要求的低溫開關(guān)油成品油。將制備的低溫開關(guān)油成品油與中國石油的KI60SGX、尼納斯的Nyswitcho 3X性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料油性質(zhì)

實(shí)驗(yàn)采用的原料為環(huán)烷基加氫柴油。原料性質(zhì)見表1。從表1可以看出：環(huán)烷基加氫柴油具有低傾點(diǎn)的特點(diǎn)，但是作為低溫開關(guān)油使用，該指標(biāo)還需進(jìn)一步降低；硫、氮含量不高，可以用于臨氫降凝和補(bǔ)充精制，不會(huì)對(duì)催化劑起到破壞作用；環(huán)烷烴含量高、芳烴含量相對(duì)較低，這是環(huán)烷基原油性質(zhì)決定的，可以降低加氫過程的氫耗。

表1 原料油性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)裝置

加氫試驗(yàn)裝置，北京拓川科研設(shè)備股份有限公司，處理量200 mL/h；餾分切割裝置，沈陽施博達(dá)儀器儀表有限公司生產(chǎn)，處理量5 升/次；氧化安定性測(cè)定儀，美國科勒公司生產(chǎn)，型號(hào)K12190。

1.3 試驗(yàn)方法

環(huán)烷基加氫柴油較目標(biāo)產(chǎn)品傾點(diǎn)高、芳烴含量偏高，可以通過臨氫降凝工藝使芳烴飽和，環(huán)烷烴和鏈烷烴異構(gòu)化，降低傾點(diǎn)；通過補(bǔ)充精制進(jìn)一步對(duì)芳烴進(jìn)行加氫飽和，脫除硫、氮化合物，改善油品的顏色和提高油品的氧化安定性；通過餾分切割工藝對(duì)油品進(jìn)行餾分切割，得到適合的低溫開關(guān)油基礎(chǔ)油餾分。制備的基礎(chǔ)油添加抗氧化添加劑A，考察其抗氧化效果。對(duì)制備的添加抗氧化添加劑的低溫開關(guān)油成品油與中國石油的KI60SGX、尼納斯的Nyswitcho 3X進(jìn)行性質(zhì)分析對(duì)比。

2 結(jié)果與討論

臨氫降凝反應(yīng)是在一定的氫分壓下，利用具有特殊孔徑的分子篩催化劑，將餾分油中的直鏈烷烴、少量帶側(cè)鏈的烷烴擇形裂解，使餾分油凝點(diǎn)降低[7-11]。補(bǔ)充精制反應(yīng)是條件很緩和的加氫精制過程，是在一定的溫度、壓力、氫油比和空速條件下，借助加氫精制催化劑的作用，含氧、含硫、含氮化合物發(fā)生氫解反應(yīng)，生成易分離的 H2O、 H2S 和 NH3。同時(shí)烯烴、芳烴發(fā)生加氫飽和反應(yīng)，生成相應(yīng)烷烴，從而制得安定性、燃燒性都較好的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品[12-14]。補(bǔ)充精制催化劑上發(fā)生的主要反應(yīng)為：加氫脫氮、加氫脫硫、加氫脫氧、芳烴飽和[15]。

臨氫降凝-補(bǔ)充精制工藝試驗(yàn)條件：壓力15 MPa，溫度300 ℃，氫油比400∶1，空速1.0 h。油品經(jīng)臨氫降凝-補(bǔ)充精制后進(jìn)入餾分切割裝置，按照餾程對(duì)油品進(jìn)行切割分離，分離出合適餾程餾分油作為低溫開關(guān)油基礎(chǔ)油。

2.1 低溫開關(guān)油基礎(chǔ)油性質(zhì)

經(jīng)臨氫降凝-補(bǔ)充精制后得到的油品按照餾程切割出低溫開關(guān)油基礎(chǔ)油樣品，制備3個(gè)樣品，分別為樣品1、樣品2、樣品3。對(duì)樣品的基本性質(zhì)進(jìn)行分析，其性質(zhì)見表2。由表2可以看出：3個(gè)基礎(chǔ)油樣品的功能特性、穩(wěn)定特性均滿足低溫開關(guān)油國標(biāo)要求。但樣品3的閃點(diǎn)略低，存在一定的閃點(diǎn)超限風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 添加配方優(yōu)化

在基礎(chǔ)油中添加抗氧化添加劑，依據(jù)抗氧化添加劑效果，確定成品油配方，制備合格的低溫開關(guān)油成品油?？寡趸砑觿┑男Ч饕疾炱鋵?duì)基礎(chǔ)油氧化安定性(氧化后酸值、油泥、介質(zhì)損耗因數(shù)等)的影響。氧化安定性方法采用NB/SH/T 0811和GB/T 5654，氧化時(shí)間500 h，氧化溫度120 ℃。選用抗氧化添加劑A進(jìn)行試驗(yàn)，添加量按照國標(biāo)要求0.08%～0.40%。抗氧化添加劑A對(duì)不同基礎(chǔ)油的氧化安定性影響效果見表3。由表3可以看出：未添加抗氧化添加劑A的基礎(chǔ)油，其氧化安定性較差，氧化后酸值、油泥、介質(zhì)損耗因數(shù)均超過了國標(biāo)要求的限值；添加抗氧化添加劑A后，基礎(chǔ)油的氧化安定性明顯變好，且大幅優(yōu)于國標(biāo)要求。

表3 低溫開關(guān)油氧化安定性

2.3 與國內(nèi)外產(chǎn)品性質(zhì)對(duì)比

國外公司產(chǎn)的低溫開關(guān)油產(chǎn)品有尼納斯的Nyswitcho 3X，國內(nèi)公司產(chǎn)的低溫開關(guān)油有中國石油產(chǎn)的KI60SGX，該兩款產(chǎn)品同樣是以環(huán)烷基餾分油為原料進(jìn)行生產(chǎn)，產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定且被市場(chǎng)廣泛認(rèn)可。將由基礎(chǔ)油樣品2和抗氧化添加劑A制備的低溫開關(guān)油成品油與二者進(jìn)行性質(zhì)分析，分析結(jié)果見表4。由表4可以看出：本試驗(yàn)制備的低溫開關(guān)油成品油樣品，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了GB 2536-2011的要求；與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比，其功能特性、穩(wěn)定特性、氧化安定性等指標(biāo)基本一致。

表4 與國內(nèi)外產(chǎn)品性質(zhì)對(duì)比

表4(續(xù))

3 結(jié)論

(1)以環(huán)烷基餾分油為原料，通過臨氫降凝-補(bǔ)充精制-餾分切割組合工藝，采用篩選后的抗氧化添加劑，可以制備滿足GB 2536-2011各項(xiàng)指標(biāo)要求的低溫開關(guān)油成品油。

(2)該工藝制備的低溫開關(guān)油成品油與KI60SGX、Nyswitcho 3X性質(zhì)基本一致。