低溫開關油產品的開發及國內外同類產品性質對比

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

低溫開關油是指在戶外寒冷氣候條件下，用于油浸開關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，應具有較小的黏度、較低的凝點、較高的閃點和耐壓強度，以及具有較好的穩定性[2]。2011年12月，國家標準化委員會發布了GB 2536-2011《電工流體 變壓器和開關用的未使用過的礦物絕緣油》，其中對低溫開關油的質量指標有明確要求。2020年6月，國際電工委員會(IEC)更新了IEC 60290-2020 《Fluids for electrotechnical applications - Mineral insulating oils for electrical equipment》[3]。國內外標準的不斷更新，對低溫開關油產品的質量要求有了進一步提升。中海油SZ36-1油田所產原油屬于典型的低凝重質環烷基原油[4]，由于環烷基原油的稀缺性[5]，應針對其餾分油性質進行合理產品路線開發。該原油的餾分油具有環烷烴含量高、凝點低、芳烴含量適中、硫含量低等特點[6]，是生產對低溫性能要求較高的低溫開關油的優質原料。

本文以環烷基加氫柴油為原料，通過臨氫降凝-補充精制-餾分切割等組合工藝制備低溫開關油基礎油，通過添加抗氧化添加劑對其氧化安定性進行提升，制備滿足GB 2536-2011要求的低溫開關油成品油。將制備的低溫開關油成品油與中國石油的KI60SGX、尼納斯的Nyswitcho 3X性質進行對比。

1 實驗

1.1 原料油性質

實驗采用的原料為環烷基加氫柴油。原料性質見表1。從表1可以看出：環烷基加氫柴油具有低傾點的特點，但是作為低溫開關油使用，該指標還需進一步降低；硫、氮含量不高，可以用于臨氫降凝和補充精制，不會對催化劑起到破壞作用；環烷烴含量高、芳烴含量相對較低，這是環烷基原油性質決定的，可以降低加氫過程的氫耗。

表1 原料油性質

1.2 試驗裝置

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

1.3 試驗方法

環烷基加氫柴油較目標產品傾點高、芳烴含量偏高，可以通過臨氫降凝工藝使芳烴飽和，環烷烴和鏈烷烴異構化，降低傾點；通過補充精制進一步對芳烴進行加氫飽和，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油品進行餾分切割，得到適合的低溫開關油基礎油餾分。制備的基礎油添加抗氧化添加劑A，考察其抗氧化效果。對制備的添加抗氧化添加劑的低溫開關油成品油與中國石油的KI60SGX、尼納斯的Nyswitcho 3X進行性質分析對比。

2 結果與討論

臨氫降凝反應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、少量帶側鏈的烷烴擇形裂解，使餾分油凝點降低[7-11]。補充精制反應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、含氮化合物發生氫解反應，生成易分離的 H2O、 H2S 和 NH3。同時烯烴、芳烴發生加氫飽和反應，生成相應烷烴，從而制得安定性、燃燒性都較好的優質產品[12-14]。補充精制催化劑上發生的主要反應為：加氫脫氮、加氫脫硫、加氫脫氧、芳烴飽和[15]。

臨氫降凝-補充精制工藝試驗條件：壓力15 MPa，溫度300 ℃，氫油比400∶1，空速1.0 h。油品經臨氫降凝-補充精制后進入餾分切割裝置，按照餾程對油品進行切割分離，分離出合適餾程餾分油作為低溫開關油基礎油。

2.1 低溫開關油基礎油性質

經臨氫降凝-補充精制后得到的油品按照餾程切割出低溫開關油基礎油樣品，制備3個樣品，分別為樣品1、樣品2、樣品3。對樣品的基本性質進行分析，其性質見表2。由表2可以看出：3個基礎油樣品的功能特性、穩定特性均滿足低溫開關油國標要求。但樣品3的閃點略低，存在一定的閃點超限風險。

2.2 添加配方優化

在基礎油中添加抗氧化添加劑，依據抗氧化添加劑效果，確定成品油配方，制備合格的低溫開關油成品油。抗氧化添加劑的效果主要考察其對基礎油氧化安定性(氧化后酸值、油泥、介質損耗因數等)的影響。氧化安定性方法采用NB/SH/T 0811和GB/T 5654，氧化時間500 h，氧化溫度120 ℃。選用抗氧化添加劑A進行試驗，添加量按照國標要求0.08%～0.40%。抗氧化添加劑A對不同基礎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的基礎油，其氧化安定性較差，氧化后酸值、油泥、介質損耗因數均超過了國標要求的限值；添加抗氧化添加劑A后，基礎油的氧化安定性明顯變好，且大幅優于國標要求。

表3 低溫開關油氧化安定性

2.3 與國內外產品性質對比

國外公司產的低溫開關油產品有尼納斯的Nyswitcho 3X，國內公司產的低溫開關油有中國石油產的KI60SGX，該兩款產品同樣是以環烷基餾分油為原料進行生產，產品性質穩定且被市場廣泛認可。將由基礎油樣品2和抗氧化添加劑A制備的低溫開關油成品油與二者進行性質分析，分析結果見表4。由表4可以看出：本試驗制備的低溫開關油成品油樣品，各項指標均達到了GB 2536-2011的要求；與國內外同類產品相比，其功能特性、穩定特性、氧化安定性等指標基本一致。

表4 與國內外產品性質對比

表4(續)

3 結論

(1)以環烷基餾分油為原料，通過臨氫降凝-補充精制-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各項指標要求的低溫開關油成品油。

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