трансформаторное масло
Классы МПК: | C10M169/04 смеси основ и добавок C10M101/02 нефтяные фракции C10M129/10 имеющие оксигруппы, связанные с атомом углерода шестичленного ароматического кольца |
Автор(ы): | Морошкин Юрий Георгиевич (RU), Евсеев Владимир Сергеевич (RU), Балашов Роман Дмитриевич (RU), Климов Дмитрий Стефанович (RU), Романенко Нина Владимировна (RU), Евсеев Антон Владимирович (RU) |
Патентообладатель(и): | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка" (ООО "ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка") (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2008-05-05 публикация патента:
20.11.2009 |
Изобретение относится к нефтепереработке. Сущность: трансформаторное масло содержит, мас.%: антиокислительную присадку - до 0,5 и базовую основу - до 100. Базовая основа содержит, мас.%: 30-70 основы 1 и 30-70 основы 2. Основа 1 представляет собой минеральное масло, полученное из узкой дизельной фракции 250-340°С путем гидроочистки, гидродепарафинизации, гидрирования с последующим фракционированием. Основа 2 представляет собой изопарафиновое масло - фракцию 280°С-360°С, полученную из нефтяного парафина (фракция 300°С-К.К.) путем гидроочистки, гидродепарафинизации, гидрирования парафинов с последующим фракционированием. Технический результат - улучшение вязкостно-температурных характеристик, диэлектрических и электроизоляционных свойств. 4 табл.
Формула изобретения
Трансформаторное масло, содержащее базовую основу и антиокислительную присадку, например, Агидол-1 (4 метил-2,6-ди-трет-бутилфенол), отличающееся тем, что в качестве основы оно содержит смесь Основы 1, представляющей собой минеральное масло, полученное из узкой дизельной фракции 250-340°С путем гидроочистки, гидродепарафинизации, гидрирования с последующим фракционированием, и Основы 2, представляющей собой изопарафиновое масло - фракцию 280-360°С, полученную из нефтяного парафина (фракция 300°С-К.К.) путем гидроочистки, гидроизодепарафинизации, гидрирования с последующим фракционированием, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
антиокислительная присадка | до 0,5 |
базовая основа | до 100, |
причем базовая основа содержит, мас.%:
Основа 1 | 30-70 |
Основа 2 | 30-70 |
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к нефтепереработке, производству электроизоляционных энергетических масел, в частности к составам трансформаторных масел. Трансформаторные масла применяются для заполнения энергетического оборудования (трансформаторов, масляных выключателей, вводов и т.д.) в качестве жидкого диэлектрика. В масляных выключателях масла служат для гашения электрической дуги, возникающей между контактами выключателя при коротком замыкании. Основное назначение масла - обеспечивать надежную защиту трансформатора.
Трансформаторные масла должны обладать высокими эксплуатационными характеристиками:
- низким тангенсом угла диэлектрических потерь, на величину которого влияет глубина очистки масла от полярных соединений;
- высокой диэлектрической прочностью, величина которой определяется наличием механических примесей и воды, а также полярных соединений;
- высокой стабильностью против окисления, т.е. способностью масла сохранять физико-химические параметры в ходе эксплуатации;
- низкой вязкостью при отрицательных температурах, так как при значительном повышении вязкости масла при низких температурах в трансформаторе будет затруднен отвод теплоты от его обмоток, что приведет к их перегреву.
Задачей настоящего изобретения является создание трансформаторного масла, применяемого в электрооборудовании высших классов напряжений (для заливки силовых и измерительных трансформаторов, реакторного оборудования, а также масляных выключателей) из новых видов основ нефтяного происхождения. Известно трансформаторное масло (RU 2287553 С1), получаемое путем селективной очистки N-метилпирролидоном нефтяного дистиллята с температурой кипения 270-340°С при следующих условиях:
- кратности сырье-растворитель, равной 1÷ не менее 3,7;
- адсорбционной доочистки землей до достижения тангенса угла диэлектрических потерь при 90°С не более 0,5%;
- введением в базовую основу 0,2-0,7% антиокислительной присадки Ионол.
Недостатками известного трансформаторного масла являются:
- использование технологии адсорбционной доочистки землей предусматривает утилизацию отработанной земли, что вредно с точки зрения экологии;
- отсутствие сведений об улучшении эксплуатационных свойств - диэлектрических и вязкостно-температурных.
Известно трансформаторное масло (GB 1449515, с 5 Е, 73), получаемое из малопарафинистого вакуумного газойля Кувейтской нефти с применением процессов гидроочистки при давлении 13,8 МПа, гидродепарафинизации, разгонки и контактной очистки.
Недостатком известного трансформаторного масла является необходимость проведения контактной очистки и утилизации отработанной земли, а также в проведении стадии гидроочистки при повышенном давлении. В предлагаемом способе гидроочистка проводится при 4,4-4,6 МПа.
Известно трансформаторное масло (US 5167847), получаемое гидрокрекированием парафиновых углеводородов нефти, фракционированием гидрокрекированных углеводородов для выделения дистиллята необходимого фракционного состава, сольвентной депарафинизацией выделенного дистиллята и добавлением к депарафинированному маслу антиокислителя и депрессанта для достижения необходимой температуры застывания.
Недостатком известного трансформаторного масла является применение стадии депарафинизации растворителем, что экологически вредно, а использование депрессора увеличивает стоимость готового масла. К тому же применение других присадок кроме антиокислительных для трансформаторных масел нежелательно. Наиболее близко к заявляемому трансформаторное масло (RU 2123028 С1), получаемое из прямогонной фракции нефтей или рафинатов селективной очистки, выкипающей в пределах 275-430°С, с содержанием серы 0,1-1,0 мас.%, и ароматических углеводородов 15-30 об.%. Нефтяное сырье подвергают гидроочистке, каталитической депарафинизации и гидрированию и в базовую основу вводят 0,2-0,5% антиокислительной присадки.
Недостатками известного трансформаторного масла являются (Таблица 4, столбец 3):
- высокое содержание ароматических углеводородов, что приводит к увеличению тангенса угла диэлектрических потерь;
- высокая вязкость при минус 30°С - 1240 сСт;
- применение стадии селективной очистки экономически невыгодно и экологически вредно.
Сущность заявляемого изобретения заключается в новом составе трансформаторного масла на нефтяной и изопарафиновой основах с добавлением антиокислительной присадки.
Изобретение направлено на улучшение вязкостно-температурных характеристик трансформаторного масла, его диэлектрических и электроизоляционных свойств, что позволяет использовать его в электрооборудовании высших классов напряжений.
Отличием заявляемого технического решения от прототипа является использование в качестве базовой основы трансформаторного масла композиции, состоящей из двух компонентов (основ) при их определенных соотношениях:
- основы 1 (минеральной), полученной из узкой дизельной фракции 250-340°С, путем гидроочистки, гидродепарафинизации, гидрирования с последующим фракционированием;
- основы 2 (изопарафиновой), полученной из парафина (фракция 300°С-К.К.) путем гидроочистки, гидроизодепарафинизации, гидрирования с последующим фракционированием -выделением фракции 280-360°С.
Основа 1 улучшает вязкостно-температурные характеристики масла. Основа 2 улучшает электроизоляционные свойства трансформаторного масла. Важным отличием заявляемого технического решения является то, что в прототипе трансформаторное масло получают из рафината селективной очистки. Стадия селективной очистки необходима для удаления нежелательных полициклических ароматических углеводородов. Снижение содержания ароматических углеводородов необходимо для получения требуемых стабильности против окисления и тангенса угла диэлектрических потерь.
Отрицательные стороны селективной очистки:
- накопление в растворителе селективной очистки (феноле) низкокипящих углеводородов, содержащихся во фракции нефтяной 310÷400°С с температурами кипения, близкими к температуре кипения фенола, что приводит к проблемам с регенерацией фенола и к ухудшению технико-экономических показателей процесса селективной очистки;
- используемый в селективной очистке растворитель фенол относится ко 2 классу опасности и оказывает вредное влияние на экологию и здоровье человека.
Стадия гидродепарафинизации и гидрирования служит для снижения температуры застывания и частичного превращения ароматических углеводородов в насыщенные соединения. В заявляемом трансформаторном масле содержание ароматических углеводородов находится в пределах 10-12 об.% (в прототипе - 15-30 об.%), что положительно влияет на стабильность и диэлектрические свойства продукта.
Состав заявляемого трансформаторного масла приведен в Таблице 1.
За счет совместного использования в составе заявляемого трансформаторного масла в качестве нефтяной основы смеси основы 1 и основы 2 и антиокислительной присадки удается получить новый технический результат - снизить вязкость кинематическую при минус 30°С с 1500 сСт до максимальных 240 сСт, уменьшить тангенс угла диэлектрических потерь с 0,5% до максимальных 0,14%. Этот эффект обусловлен оптимальным соотношением и совместным действием смеси основ, полученных путем гидроочистки, гидродепарафинизации, (гидроизодепарафинизации) гидрированием и фракционированием узких фракций (дизельной и изопарафиновой) с указанными свойствами в совокупности с присадкой в указанных соотношениях, что подтверждается приводимыми ниже результатами испытаний заявляемого трансформаторного масла.
В выбранном соотношении компонентов синергетический эффект максимален. Преимущества данного состава - возможность использования трансформаторного масла для заполнения современного электрооборудования передовых производителей высоких классов напряжений (таблица 4).
Ниже приведены характеристики компонентов, входящих в состав заявляемого трансформаторного масла:
Основа 1, полученная из узкой дизельной фракции 250°С-340°С путем гидроочистки, гидродепарафинизации, гидрирования с последующим фракционированием;
основа 2, полученная из парафинов путем гидроочистки, гидроизодепарафинизации, гидрирования с последующим фракционированием.
Агидол-1 (4 метил-2,6-ди-трет-бутилфенол) используют в качестве антиокислительной присадки. В промышленности выпускается по ТУ 38.5901237 с изм. 1-5.
Свойства основы 1 и основы 2 по предлагаемому изобретению приведены в Таблице 2.
Технология получения заявляемого трансформаторного масла заключается в смешении основы 1 и основы 2 с присадками при температуре 70-90°С. Таким образом приготовлены образцы 6 составов, в том числе образцы 1, 2 и 6, содержание компонентов в которых находится за пределами заявляемых количественных соотношений.
Состав образцов заявляемого трансформаторного масла приведен в таблице 3.
Пример 1.
Трансформаторное масло готовят путем смешения основы 1 и Основы 2 согласно составам 3, 4, 5 (см. таблицу 3) и концентрата антиокислительной присадки. Приготовление концентрата антиокислительной присадки.
Концентрат антиокислительной присадки Агидол-1 готовится путем смешения в мешалках антиокислительной присадки Агидол-1 и основы 1 (или основы 2). Основа 1 (или основа 2) закачивается в мешалку в количестве 10 т и разогревается до температуры 70 90°С. В разогретую основу подается 625 кг антиокислительной присадки Агидол-1 и перемешивается до полного растворения присадки: проба, отобранная из мешалки, должна быть прозрачной, без инородных включений. Для приготовления одного резервуара трансформаторного масла в количестве 500 т готовится 4 мешалки концентрата присадки Агидол-1 (2,5 т).
Расчетные количества основ 1 (207,5 т) и 2 (250 т) закачивают в резервуар. В этот же резервуар откачивают концентрат присадки Агидол-1 в основе 1 (или основе 2).
После подачи в полном объеме концентрата антиокислительной присадки Агидол-1 начинают перемешивание масла в резервуаре до получения однородного по качеству продукта по всем слоям резервуара.
После приготовления резервуар отстаивают в течение двух часов и задают на полный анализ.
Испытания образцов проводят по ТУ 38.401978 и техническим требованиям к современным энергетическим маслам. Результаты приведены в таблице 4.
Пример 2 (способ-прототип).
В качестве базовой основы используют рафинат - нефтяную фракцию селективной очистки 310°÷400°C (основу), полученную путем гидроочистки, гидродепарафинизации, гидрирования узкой фракции рафината (нефтяная фракция 310°С-400°С). Трансформаторное масло готовят путем смешения основы и концентрата антиокислительной присадки.
Приготовление концентрата антиокислительной присадки.
Концентрат антиокислительной присадки Агидол-1 готовится путем смешения в мешалках антиокислительной присадки Агидол-1 и основы.
Основа закачивается в мешалку в количестве 10 т и разогревается до температуры 70 90°С. В разогретую основу подается 625 кг антиокислительной присадки Агидол-1 и перемешивается до полного растворения присадки: проба, отобранная из мешалки, должна быть прозрачной, без инородных включений. Для приготовления одного резервуара трансформаторного масла в количестве 500 т готовится 4 мешалки концентрата присадки Агидол-1.
Расчетное количество основы (457,5 тн) закачивают в резервуар. В этот же резервуар закачивают концентрат присадки Агидол-1 в базовой основе. После подачи в полном объеме концентрата антиокислительной присадки Агидол-1 начинают перемешивание масла в резервуаре до получения однородного по качеству продукта по всем слоям резервуара.
После приготовления резервуар отстаивают в течение двух часов и задают на полный анализ. Испытания образцов проводят по ТУ 38.401978.
В таблице 4 для наглядности приведены технические требования к качеству трансформаторного масла, результаты испытаний заявляемого трансформаторного масла (столбцы 6, 7, 8) и трансформаторного масла (ТУ 38.401978), выбранного в качестве прототипа (столбец 3).
Из таблицы видно, что введение в состав базовой основы трансформаторного масла основы 2 более 70% (столбцы 4, 5 таблица 4) ухудшает температуру застывания, а менее 30% (столбец 9, таблица 4) приводит к снижению температуры вспышки до 133°С и ухудшению тангенса угла диэлектрических потерь. Кроме того, из таблицы видно, что образцы № № 3, 4, 5 трансформаторного масла, приготовленные в соответствии с заявляемым соотношением компонентов, превосходят известное трансформаторное масло по низкотемпературным свойствам, в частности вязкости кинематической при минус 30°С, что гарантирует эффективный отвод теплоты от обмоток трансформатора, исключая их перегрев. Снижается один из важнейших показателей трансформаторного масла - тангенс угла диэлектрических потерь (на 0,26-0,3 пункта), что улучшает эксплуатационные свойства трансформаторного масла.
Таким образом, заявляемое трансформаторное масло отвечает требованиям, предъявляемым к электрооборудованию высших классов напряжений, также превосходит известное трансформаторное масло по вязкостно-температурным свойствам при низких температурах и обладает хорошими диэлектрическими свойствами.
Таблица 1 | |
Состав заявляемого трансформаторного масла | |
Компонент | Дозировка компонентов, мас.% |
Агидол-1 | До 0,5 |
Базовая основа: | До 100,0 |
в том числе: | |
Основа 1 | 30-70 |
Основа 2 | 30-70 |
Таблица 2 | ||
Свойства основы 1 и основы 2 по предлагаемому изобретению | ||
Наименование показателей | Основа 1 ТУ 38.101479-86 | Основа 2 СТО ПР 046-00148599 |
1 Вязкость кинематическая при 50°С, сСт | 3,97 | 6,48 |
2 Температура застывания, °С | Минус 68 | Минус 37 |
3 Температура вспышки в закрытом тигле, °С | 130 | 174 |
4. Тангенс угла диэлектрических потерь, % | 0,45 | 0,023 |
Таблица 3 | ||||||
Состав образцов заявляемого трансформаторного масла. | ||||||
Компонент | Дозировка компонентов, мас.% | |||||
Обр.1 | Обр.2 | Обр.3 | Обр.4 | Обр.5 | Обр.6 | |
Агидол-1 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
База: (до 100%) | ||||||
Основа 1 | 20 | 25 | 30 | 50 | 70 | 75 |
Основа 2 | 80 | 75 | 70 | 50 | 30 | 25 |
Таблица 4 | ||||||||
Результаты испытаний образцов по предлагаемому изобретению | ||||||||
Технические требования к трансформаторному маслу ВГ | Трансформаторное масло, по лученное в условиях прототипа ВГ | Опытные образцы по предлагаемому изобретению | ||||||
Наименование показателей | | |||||||
Обр. № 1 | Обр. № 2 | Обр. № 3 | Обр. № 4 | Обр. № 5 | Обр. № 6 | |||
1 | 3 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
Плотность при 20°С, кг/м3, не более | 895 | 864 | 815,9 | 815,2 | 814,7 | 820,6 | 830,8 | 834,0 |
Вязкость кинематическая, сСт, не более, при | | |||||||
50°С | 9,0 | 7,51 | 5,73 | 5,62 | 5,52 | 5,23 | 4,97 | 4,41 |
минус 30°С | 1500 | 1240 | 244 | 241 | 240 | 220 | 220 | 207 |
Температура вспышки в закрытом тигле, °С, не ниже | | |||||||
135 | 137 | 152 | 150 | 148 | 141 | 136 | 133 | |
Температура застывания, оС, не выше | | |||||||
минус 45 | -45 | -41 | -43 | -45 | -47 | -47 | -51 | |
Тангенс угла диэлектрических потерь при 90°С, %, не более | ||||||||
0,5 | 0,4 | 0,09 | 0,11 | 0,10 | 0,11 | 0,14 | 0,23 | |
Цвет, ед. ЦНТ, не более | 1,0 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
Кислотное число, мг КОН/г, не более | | |||||||
0,01 | 0,005 | 0,005 | 0,004 | 0,003 | 0,0025 | 0,002 | 0,0027 | |
Стабильность против окисления по ГОСТ 981:* | ||||||||
- массовая доля осадка, %, не более | | |||||||
0,015 | 0,014 | 0,08 | 0,06 | 0,09 | 0,01 | 0,01 | 0,013 | |
- летучие низкомолекулярные кислоты, мг КОН/г, не более | | |||||||
0,04 | 0,02 | 0,023 | 0,033 | 0,04 | 0,023 | 0,012 | 0,038 | |
- кислотное число, мг КОН/г, не более | | |||||||
0,1 | 0,01 | 0,037 | 0,048 | 0,09 | 0,05 | 0,032 | 0,037 | |
Стабильность по методу МЭК, часов, не менее | | |||||||
120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | |
Коррозия на медных пластинках | Выдерживает | Выд. | Выд. | Выд. | Выд. | Выд. | Выд. | Выд. |
Содержание мех. примесей, % | Отсутствие | Отс. | Отс. | Отс. | Отс. | Отс. | Отс. | Отс. |
Класс C10M169/04 смеси основ и добавок
Класс C10M101/02 нефтяные фракции
пластичная смазка - патент 2514919 (10.05.2014) | |
пластичная смазка - патент 2493242 (20.09.2013) | |
гидравлическая жидкость для автоматических коробок передач - патент 2477308 (10.03.2013) | |
пакет присадок к моторным маслам и масло, его содержащее - патент 2461609 (20.09.2012) | |
смазочный материал с повышенной термостойкостью, обладающий ремонтно-восстановительными свойствами - патент 2454451 (27.06.2012) | |
композиция трансформаторного масла - патент 2447137 (10.04.2012) | |
моторно-редукторное масло - патент 2441058 (27.01.2012) | |
гидравлическая жидкость - патент 2430146 (27.09.2011) | |
пластичная смазка (варианты) - патент 2428461 (10.09.2011) | |
система дизельного двигателя - патент 2422496 (27.06.2011) |
Класс C10M129/10 имеющие оксигруппы, связанные с атомом углерода шестичленного ароматического кольца