吳義志，劉杰，王海軍，林建榮，劉燕

(中海油氣(泰州)石化有限公司，江蘇 泰州 225300)

采用中海煉化公司基礎(chǔ)油生產(chǎn)I-30℃(特殊)變壓器油的研究

吳義志，劉杰，王海軍，林建榮，劉燕

(中海油氣(泰州)石化有限公司，江蘇 泰州 225300)

分析中國海油泰州石化和濱州瀝青公司變壓器油基礎(chǔ)油性質(zhì)，根據(jù)兩家公司變壓器油基礎(chǔ)油特點(diǎn)，研制出滿足GB 2536-2011標(biāo)準(zhǔn)的I-30 ℃(特殊)變壓器油產(chǎn)品。研制的I-30 ℃(特殊)變壓器油硫含量低，環(huán)烷烴含量較高，具有優(yōu)異的析氣性能和優(yōu)良的抗氧化安定性能。

變壓器油；芳香碳；氧化安定性

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特殊變壓器的需求量不斷增大，與之配套的變壓器油需求量也日趨上升。由于環(huán)烷基油低溫性能優(yōu)越，甚至不需經(jīng)過繁雜且成本高昂的脫蠟工藝即能生產(chǎn)變壓器油，所以長期以來，國內(nèi)外大都從環(huán)烷基原油中煉制變壓器油[1]。

中國海油泰州石化公司2016年建成投產(chǎn)20萬t/a環(huán)烷基高壓加氫潤滑油基礎(chǔ)油裝置，采用殼牌公司提供的專利技術(shù)工藝包。該裝置以綏中SZ36-1原油的減二線、減三線餾分油作為原料，采用加氫處理/脫蠟-加氫后精制兩段串聯(lián)全加氫工藝，生產(chǎn)橡膠增塑劑，但副產(chǎn)變壓器油產(chǎn)品。本文根據(jù)中國海油泰州石化和濱州瀝青公司生產(chǎn)的變壓器油基礎(chǔ)油特點(diǎn)，取長補(bǔ)短，研制出滿足GB 2536-2011標(biāo)準(zhǔn)的I-30 ℃(特殊)變壓器油產(chǎn)品。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1原料

中海煉化泰州石化公司和濱州瀝青公司生產(chǎn)的變壓器油基礎(chǔ)油；抗氧劑均為市售品。

1.2產(chǎn)品性能分析

變壓器油均按照GB 2536-2011[2]標(biāo)準(zhǔn)要求的分析方法進(jìn)行相應(yīng)產(chǎn)品性質(zhì)分析。碳型組成采用SH/T 0725方法，測定黏度、密度、折射率，用公式計算出芳碳(CA)、環(huán)烷碳(CN)、鏈烷碳(CP)的比例。變壓器油氧化安定性采用NB/SH/T 0811方法進(jìn)行評定，在120 ℃的溫度下、有銅的催化作用，通入一定流量的空氣進(jìn)行500 h(加抑制劑油)或164 h(不加抑制劑油)氧化試驗(yàn)，然后測定氧化后油的酸值、沉淀和介質(zhì)損耗因數(shù)，并通過其大小來判定變壓器油的氧化安定性。

2 結(jié)果與討論

2.1泰州石化變壓器油生產(chǎn)工藝及性質(zhì)

泰州石化20萬t/a環(huán)烷基高壓加氫潤滑油基礎(chǔ)油裝置，采用殼牌公司提供的專利技術(shù)工藝包，采用全加氫工藝，生產(chǎn)環(huán)烷基潤滑油產(chǎn)品。裝置的流程簡圖見圖1。

圖1 20萬t/a環(huán)烷基潤滑油加氫裝置流程

該套環(huán)烷基潤滑油加氫裝置主要用于生產(chǎn)SBS橡膠填充油N4006和N4010，但副產(chǎn)物2 cSt的環(huán)烷基潤滑油基礎(chǔ)油的產(chǎn)量也較大，2 cSt環(huán)烷基潤滑油基礎(chǔ)油的產(chǎn)品性質(zhì)見表1。

表1 泰州石化2cSt環(huán)烷基潤滑油基礎(chǔ)油性質(zhì)

表1(續(xù))

從表1可以看出，泰州石化2 cSt環(huán)烷基潤滑油基礎(chǔ)油的高低溫黏度性能好，同時環(huán)烷烴含量很高、總硫含量很低，是生產(chǎn)特殊變壓器油的優(yōu)質(zhì)原料。但產(chǎn)品的芳香碳含量太低，會使變壓器油的析氣性差，也會降低變壓器油的油泥溶解性，對產(chǎn)品的抗氧化安定性產(chǎn)生不利影響，即使精制深度高的變壓器油基礎(chǔ)油對抑制劑的感受性好，變壓器油運(yùn)行初期的氧化安定性會較好，但一旦抑制劑消耗盡了以后，變壓器油的氧化安定性會非常差[3]。因此泰州石化2 cSt環(huán)烷基潤滑油基礎(chǔ)油不能直接作為特殊變壓器油使用。

2.2濱州瀝青公司變壓器油生產(chǎn)工藝及性質(zhì)

中海煉化濱州瀝青公司變壓器油基礎(chǔ)油生產(chǎn)是采用加氫脫酸-糠醛白土精制傳統(tǒng)工藝。其中綏中36-1原油的常二側(cè)線餾分油用于生產(chǎn)I-20 ℃變壓器油基礎(chǔ)油；而秦皇島32-6原油的常二側(cè)線餾分油用于生產(chǎn)I-30 ℃變壓器油基礎(chǔ)油，具體的工藝流程見圖2，產(chǎn)品性質(zhì)見表2。

圖2濱州瀝青公司生產(chǎn)流程

表2 濱州瀝青公司 I-20℃和I-30℃變壓器油基礎(chǔ)油性質(zhì)

由表2數(shù)據(jù)可知，濱州瀝青公司的I-20 ℃和I-30 ℃變壓器油基礎(chǔ)油的大部分性能基本符合指標(biāo)要求，但I(xiàn)-20 ℃變壓器油基礎(chǔ)油的傾點(diǎn)不符合-30 ℃特殊變壓器油的要求。而I-30 ℃變壓器油基礎(chǔ)油的功能特性和精制/穩(wěn)定特性均符合特殊變壓器油要求，但其芳香烴含量高，加入抑制劑后造成變壓器油的氧化安定性差。兩種變壓器油基礎(chǔ)油的芳香碳含量高，產(chǎn)品的析氣性能好、溶解油泥的能力好，但過高的芳香碳含量會降低變壓器油的抗氧化安定性能。

2.3特殊變壓器油基礎(chǔ)油調(diào)制

通過上述中海煉化泰州石化和濱州瀝青公司變壓器油基礎(chǔ)油性質(zhì)分析可知，泰州石化變壓器油基礎(chǔ)油的硫含量低但析氣性較差而濱州瀝青公司變壓器油基礎(chǔ)油的析氣性好而硫含量高，因此可以利用兩種變壓器油基礎(chǔ)油各自的優(yōu)點(diǎn)調(diào)制出符合GB 2536-2011特殊變壓器油的基礎(chǔ)油。調(diào)合后的變壓器油基礎(chǔ)油主要考察傾點(diǎn)、硫含量、碳型、芳烴和析氣性，由于我國環(huán)烷基變壓器油主要由新疆克拉瑪依石化公司生產(chǎn)，因此，以克拉瑪依的KI45X為標(biāo)準(zhǔn)油進(jìn)行對比。表3為不同調(diào)合比例調(diào)合的特殊變壓器油基礎(chǔ)油的性質(zhì)分析。

表3 不同比例調(diào)合的I-30℃特殊變壓器油基礎(chǔ)油析氣性和氧化安定性

由表3分析數(shù)據(jù)可知，泰州變壓器油基礎(chǔ)油和濱州I-20 ℃變壓器油基礎(chǔ)油調(diào)合后方案1和方案2的調(diào)合樣品低溫流動性優(yōu)于KI45X，但析氣性較KI45X差。方案3調(diào)合樣品的傾點(diǎn)稍高于KI45X，析氣性優(yōu)于KI45X。方案4調(diào)合樣品的傾點(diǎn)較KI45X高，但析氣性最好。泰州變壓器油基礎(chǔ)油和濱州I-30℃變壓器油基礎(chǔ)油調(diào)合后，樣品的低溫流動性均優(yōu)于KI45X。但方案5和方案6的調(diào)合樣品析氣性較KI45X差。方案7和方案8調(diào)合樣品的析氣性優(yōu)于KI45X。這是由于兩種基礎(chǔ)油調(diào)合后產(chǎn)品的芳烴含量逐漸增加，相應(yīng)的產(chǎn)品的析氣性也逐漸變好。

由于變壓器油的特殊性，單純的基礎(chǔ)油很難全面滿足變壓器油的各項(xiàng)要求，在生產(chǎn)變壓器油時，需添加一定的添加劑來滿足其要求。此外，變壓器油加入到變壓器后，在運(yùn)行過程中因受溶解在油中的氧氣、溫度、電場、電弧及水分、雜質(zhì)和金屬催化劑等的作用，會生成大量的過氧化物及醇、醛、酮和酸等氧化產(chǎn)物，因此變壓器油的抗氧化性能是非常重要的指標(biāo)。

變壓器油的添加劑對油品的理化性能和電氣性能沒有影響，因此，以方案2調(diào)合的油樣為基礎(chǔ)油，采用了5個添加劑配方進(jìn)行添加劑復(fù)配優(yōu)化。主要通過考察油品的抗氧化性能進(jìn)行添加劑篩選，具體數(shù)據(jù)見表4。

表4 添加劑配方篩選

由表4可知，采用配方1時，油品酸值不受負(fù)面影響，但油品的氧化安定性能不能滿足I-30 ℃特殊變壓器油氧化性能指標(biāo)要求；采用配方4時，油品酸值不受負(fù)面影響，但油品的氧化安定性能不能滿足I-30 ℃特殊變壓器油氧化性能指標(biāo)要求；采用配方5時，對油品的酸值有負(fù)面影響使得油品的酸值超標(biāo)，但油品的氧化安定性能滿足I-30 ℃特殊變壓器油氧化性能指標(biāo)要求；采用配方2和配方3時，油品酸值不受負(fù)面影響，且油品具有良好的氧化安定性能，完全能夠滿足I-30 ℃特殊變壓器油氧化性能指標(biāo)要求；從油品經(jīng)濟(jì)成本的角度考慮，配方2要更合適。

采用添加劑配方2，考察方案7、8調(diào)合油樣的氧化安定性，分析結(jié)果見表5。

表5 不同基礎(chǔ)油方案調(diào)合變壓器油氧化安定性

從表5數(shù)據(jù)可見，方案7調(diào)合油樣氧化安定性試驗(yàn)后油泥含量較方案8調(diào)合油樣高。因?yàn)閷τ谕活愖儔浩饔停紵N含量越高，對油泥的溶解性越好，從油中分離過濾出的沉淀物越少。方案7調(diào)合油樣的氧化安定性非常好，符合標(biāo)準(zhǔn)要求；而方案8調(diào)合油樣的總酸值為0.31 mgKOH/g，超出了標(biāo)準(zhǔn)值0.01 mgKOH/g，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.4I-30℃特殊變壓器油產(chǎn)品性質(zhì)

采用泰州石化環(huán)烷基2 cSt基礎(chǔ)油和濱州瀝青公司I-30 ℃變壓器油基礎(chǔ)油生產(chǎn)的I-30 ℃特殊變壓器油產(chǎn)品性質(zhì)見表6。

表6 采用中海煉化公司基礎(chǔ)油生產(chǎn)的I-30℃特殊變壓器油產(chǎn)品性質(zhì)

3 結(jié)論

(1)中國海油泰州石化公司生產(chǎn)的環(huán)烷基2 cSt基礎(chǔ)油芳香烴含量低，析氣性差，不能直接作為特殊變壓器油使用。

(2)中國海油濱州瀝青公司I-20 ℃變壓器油基礎(chǔ)油傾點(diǎn)不符合-30 ℃特殊變壓器油的要求，I-30 ℃變壓器油基礎(chǔ)油氧化安定性差，不能直接作為特殊變壓器油使用。

(3)采用泰州石化環(huán)烷基2 cSt基礎(chǔ)油和濱州瀝青公司生產(chǎn)的I-30 ℃變壓器油基礎(chǔ)油可以生產(chǎn)出符合GB 2536-2011標(biāo)準(zhǔn)的I-30 ℃特殊變壓器油產(chǎn)品。

[1] 馬蕊燕，李峻峰，何軍.國內(nèi)外變壓器油的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].新疆石油科技，2010，20(2):75-78.

[2] GB 2536 電工流體變壓器和開關(guān)用的未使用過的礦物絕緣油[S].2011.

[3] 張綺，馬書杰，于會民，等.變壓器油碳型組成對氧化安定性的影響[J].石油煉制與化工，2015，46(12):73-76.

Study on the Production of I-30 ℃(Special) Transformer Oil by CNOOC Refining Base Oil

WU Yi-zhi, LIU Jie, WANG Hai-jun, LIN Jian-rong, LIU Yan

(CNOOC Oil amp; Gas (Taizhou) Petrochemical Co., LTD., Taizhou 225300, China)

The properties of transformer base oil of CNOOC Taizhou Petrochemical Company and Binzhou Asphalt Company were analyzed. According to the characteristics of base oil, the I-30 ℃(special) transformer oil that can meet the GB 2536-2011 standard was developed. The developed I-30 ℃(special) transformer oil has excellent gas evolution performance and oxidation stability, with low sulfur content and high naphthenic hydrocarbon content.

transformer oil; aromatic carbon; oxidation stability

10.19532/j.cnki.cn21-1265/tq.2017.06.002

1002-3119(2017)06-0009-05

TE626.35

A

2017-06-06。

吳義志，工程師，學(xué)士，1998年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)從事潤滑油加氫工藝工作。Email：wuyzh12@cnooc.com.cn