Способ получения основы электроизоляционного масла

 

Использование: нефтехимия. Сущность: прямогонную нефтяную фракцию 250-420 ^oС подвергают гидроочистке и затем депарафинизации. Эти процессы проводят циклами продолжительностью 500-1000 часов. Между циклами катализаторы процессов обрабатывают водородсодержащим газом при давлении 3,5-7,0 МПа, температуре 425-500 ^oС в течение 12-36. Гидродепарафинированную фракцию проводят до содержания ароматических углеводородов в масле 4-12 мас.%.

Изобретение относится к области нефтепереработки, а именно к способу получения основы электроизоляционного масла, применяемого в композиции с антиокислителем в трансформаторах и других видах маслонаполненного оборудования. Трансформаторное масло, используемое для заливки трансформаторов, должно иметь низкую температуру застывания, низкие диэлектрические потери и высокую термоокислительную стабильность. Эти качества масла обеспечивает химический состав масла. В настоящее время важное значение имеет технология получения трансформаторного масла, которая обеспечила бы получение качественного трансформаторного масла из рядового парафинистого сернистого сырья.

Известно получение изоляционного масла с температурой застывания ниже минус 40^oС из малопарафинистого вакуумного газойля кувейтской нефти в 3 ступени. В первой ступени при давлении 13,8 МПа и температуре 375^oС, скорости подачи сырья 1,0 час_-1 на алюмокобальтмолибденовом катализаторе сырье подвергают гидроочистке. На 2-й ступени гидроочищенный продукт направляют на каталитическую депарафинизацию, которую проводят при давлении 3,5 МПа, температуре 320^oС на катализаторе, содержащем 0,5% платины, 38,4% Si0₂ и окись алюминия. На З-й стадии депарафинированный продукт подвергают разгонке и контактной очистке [I] Известно также получение трансформаторного масла из парафинистого легкого вакуумного газойля парафинистой нефти. Сырье, имеющее температуру застывания +4,4^oС, подвергают гидроочистке при давлении 10,5 МПа, температуре 387^oС на катализаторе, содержащем 6% Ni и 19% W на окиси алюминия. Гидроочищенное сырье направляют на каталитическую депарафинизацию, которую осуществляют при давлении 10,5 МПа, температуре 282^oС на катализаторе, содержащем 0,5% Ti и 1%Pd на носителе декатионированном мордените. После доочистки землей получают изоляционное масло с температурой застывания минус 43^oС [2] Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ получения основы гидравлического масла гидрообработкой в 3 ступени прямогонной нефтяной фракции, выкипающей в пределах 215-330^oС.

На 1-й ступени сырье подвергают гидроочистке при давлении 4 МПа и температуре 360^oС на обычном катализаторе гидроочистки.

На 2-й ступени гидроочищенное сырье депарафинируют при давлении 3,5 МПа, температуре 280^oС на катализаторе, содержащем гидрирующий металл и высококремнеземистый цеолит.

На З-й ступени депарафинизат гидрируют при давлении 3,5 МПа, температуре 260^oС на катализаторе, содержащем платину [З] При получении изоляционного масла по этому способу отмечен очень небольшой выход изоляционного масла, так как для получения основы изоляционного масла с температурой застывания 135^oС необходимо сырье более тяжелого фракционного состава.

Технической задачей данного изобретения является увеличение выхода основы электроизоляционного масла, используемой в композиции трансформаторного масла и придающей ему высокую термоокислительную стабильность и низкие диэлектрические потери.

Эта задача решается тем, что в способе получения основы электроизоляционного масла, включающем гидроочистку прямогонной нефтяной фракции, каталитическую депарафинизацию и гидрирование гидроочищенной фракции масла с последующим выделением целевой фракции масла, согласно изобретению, гидроочистке подвергают фракцию, выкипающую в пределах 250-420^oС, каталитическую депарафинизацию и гидрирование проводят циклами продолжительностью 500-1000 часов, а между циклами катализаторы обоих процессов обрабатывают водородсодержащим газом при температуре 425-500^oС, давлении 3,5-7,0 МПа в течение 12-36 часов и гидрирование депарафинированной фракции осуществляют до остаточного содержания ароматических углеводородов 4-12% Применение в заявляемом способе прямогонной фракции, выкипающей в пределах 250-420^oС позволит значительно увеличить выход основы изоляционного масла. Но при использовании более тяжелого по фракционному составу сырья катализатор каталитической депарафинизации быстрее теряет активность, так как ароматические углеводороды адсорбируются на поверхности катализатора и закрывают доступ к порам катализатора нормальным парафиновым углеводородам, имеющим в среднем 18-20 атомов углерода в парафиновой цепи, катализатор постепенно теряет активность и не обеспечивает получение основы электроизоляционного масла с температурой застывания не выше минус 45^oС. Для восстановления активности катализатора процесс получения основы масла предлагается осуществлять циклами продолжительностью 500-1000 часов, а между циклами катализаторы процессов каталитической депарафинизации и гидрирование обрабатывают водородсодержащим газом. При обработке катализатора каталитической депарафинизации водородсодержащим газом при температуре 425-400^oС происходит гидрирование ароматических углеводородов. Образующиеся нафтеновые углеводороды десорбируются с поверхности катализатора и открывают поры для входа в активные поры катализатора нормальных парафиновых углеводородов, реакция крекинга последних ускоряется.

При обработке катализатора гидрирования, содержащего платину, водородсодержащим газом при температуре 425-500^oC проводится восстановление частично дезактивированной сернистой платины до активной металлической, что позволит осуществлять гидрирование депарафинированной фракции до остаточного содержания ароматических углеводородов в пределах 4-12% При таком содержании ароматических углеводородов (определяемых методом сульфирования) основа мaсла хорошо воспринимает антиокислительную присадку, и товарное масло, полученное указанным способом, будет обладать высокой термоокислительной стабильностью и низкими диэлектрическими потерями. Индукционный период окисления будет составлять 120-170 часов.

Таким образом, только сочетание использования сырья утяжеленного фракционного состава и проведения стадий каталитической депарафинизации и гидрирования циклами позволяет получать электроизоляционное масло с температурой застывания не выше минус 45^oС и содержанием ароматических углеводородов в пределах 4-12% Обработка катализаторов водородсодержащим газом восстанавливает активность катализаторов.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Прямогонную нефтяную фракцию смеси волгоградских и шаимской нефтей, выкипающую в пределах 250-390^oС, со следующими характеристиками: фракционный состав, ^oС температура начала кипения 250 5% выкипает при температуре 265 температура конца кипения 392 вязкость при 50^oС, мм²/с 5,62 температура застывания, ^oС минус 1 содержание серы, 0,19
содержание ароматических углеводородов, об. 18,0
подвергают гидроочистке, которую проводят при давлении 4,2 МПа, температуре 375^oС на катализаторе следующего состава, мас.

оксид никеля 7,1
оксид молибдена 18,0
оксид редкоземельных элементов 1,0
оксид алюминия до 100.

Гидроочищенную фракцию, имеющую следующие характеристики:
вязкость при 50^oС 5,2 мм²/с
температура застывания 2^oС
содержание серы 0,01%
содержание ароматических углеводородов 17% об.

направляют на каталитическую депарафинизацию и последующее гидрирование, которые осуществляют при давлении 4,7 МПа, температуре 350-390^oС на стадии каталитической депарафинизации и при температуре 250-265^oС и том же давлении на стадии гидрирования. Для этих стадий используются катализаторы следующего состава, мас.

для стадии каталитической депарафинизации
оксид молибдена 8
оксид бора 6
оксид алюминия 30
высококремнеземный цеолит до 100
для стадии гидрирования
платинa 0,5
алюмосиликат до 100.

Цикл работы по получению основы масла с температурой застывания не выше минус 45^oС составил 1000 часов, после чего активность катализаторов снизилась, депмасло стало получаться с температурой застывания выше минус 45^oС, что не соответствует требованиям ТУ на изоляционное масло. Для восстановления активности катализаторы обрабатывают водородсодержащим газом при давлении 5,0 МПа, температуре 480^oС в течение 18 часов. После обработки водородсодержащим газом катализаторы восстановили первоначальную активность. После каталитической депарафинизации и гидрирования получают депарафинированную фракцию со следующими характеристиками.

Фракционный состав, ^oС:
начало кипения 80
конец кипения 360
вязкость при 50^oС 3,46 мм²/с
температура застывания ниже минус 70
содержание ароматических углеводородов 3,4%
Фракцию с указанными характеристиками подвергают ректификации с выделением фракции, выкипающей при температуре выше 270^oС, которая представляет собой основу электроизоляционного масла.

Основа масла имеет следующие характеристики:
Вязкость при 50^oС 6,7 мм²/с
Температура застывания минус 47^oС
Температура вспышки 136^oС
Содержание ароматических углеводородов 4%
Показатель преломления 1,4720
Коррозия медной пластинки выдерживает
Выход основы изоляционного масла на сырье 38% мас.

Пример 2. Прямогонную нефтяную фракцию смеси волгоградских и шаимской нефтей, выкипающую в пределах 270-420^oС, со следующими характеристиками:
Фракционный состав, ^oС
Начало кипения 270
Конец кипения 420
Вязкость при 50^oС 8,2 мм²/с
Температура застывания 6^oС
Содержание серы 0,31%
Содержание ароматических углеводородов 22% об.

подвергают гидроочистке при давлении 4,5 МПа, температуре 375^oС на катализаторе следующего состава, мас.

оксид молибдена 10
оксид никеля 3,1
оксид фосфора 4,2
оксид редкоземельных элементов 1,5
оксид циркония 2,5
оксид алюминия до 100.

Гидроочищенную фракцию, имеющую следующие характеристики:
Вязкость при 50^oС 7,95 мм²/с
Температура застывания 7^oС
Содержание серы 0,012%
Содержание ароматических углеводородов 20%
направляют на каталитическую депарафинизацию и последующее гидрирование, которые осуществляют при давлении 4,8 МПа, температуре 360-390^oС на стадии каталитической депарафинизации и температуре 260-280^oС на стадии гидрирования. Процессы осуществляют на катализаторах, состав которых описан в примере 1. Цикл работы катализаторов в режиме каталитической депарафинизации и гидрирования составил 500 часов, после чего катализаторы были обработаны водородсодержащим газом при давлении 3,5 МПа и температуре 500^oС в течение 36 часов.

Основа электроизоляционного масла, выделенная ректификацией депарафинированной фракции, имеет следующие характеристики:
Вязкость при 50^oС 8,4 мм²/с
Температура застывания минус 46^oС
Температура вспышки 140^oС
Содержание ароматических углеводородов 12%
Показатель преломления 1,4765
Коррозия медной пластинки выдерживает
Выход основы электроизоляционного масла 41,7%
Пример 3. Прямогонную нефтяную фракцию, выкипающую в пределах 265- 380^oС, со следующими характеристиками:
Фракционный состав, ^oС
Начало кипения 265
5% выкипает при температуре 276
Конец кипения 380
Вязкость при 50^oС 5,4 мм²/с
Температура застывания 2^oС
Содержание серы 0,22%
Содержание ароматических углеводородов 17%
подвергают гидроочистке на катализаторе состава, описанного в примере 2, при давлении 4,6 МПа, температуре 385^oС.

Гидроочищенную фракцию со следующими характеристиками:
Вязкость при 50^oС 5,0 мм²/с
Температура застывания 4^oС
Содержание серы 0,018%
Содержание ароматических углеводородов 16%
направляют на каталитическую депарафинизацию и последующее гидрирование, которые проводят на катализаторах примера 1 при давлении 4,6 МПа, температуре 340-385^oС на стадии каталитической депарафинизации и температуре 250-255^oС на стадии гидрирования.

Цикл работы катализаторов каталитической депарафинизации и гидрирования составил 800 часов, после чего катализаторы обрабатывают водородсодержащим газом при давлении 7,0 МПа, температуре 425^oС в течение 12 часов.

Основа электроизоляционного масла, выделенная ректификацией депарафинированной фракции, имеет следующие характеристики:
Вязкость при 50^oС 6,5 мм²/с
Температура застывания минус 50^oС
Температура вспышки 138^oС
Показатель преломления 1,4740
Содержание ароматических углеводородов 7%
Коррозия медной пластинки выдерживает
Выход основы электроизоляционного масла 39,4%
Полученная в условиях примеров 1-3 основа электроизоляционного масла характеризуется высокой термоокислительной стабильностью и низкими диэлектрическими потерями. Для определения термo- окислительной стабильности в основу масла добавляют 0,25% мас. антиокислительной присадки агидол-1 и определяют индукционный период окисления по методике Международной электротехнической комиссии. Испытание масла проводят следующим образом: через слой масла при 120^oС в присутствии медной проволоки продувают кислород со скоростью 1 л/г масла. За критерий стабильности масла принимают время, за которое из масла выделится количество низкомолекулярных кислот, эквивалентное 0,28 мг едкого калия на 1 г масла.

Индукционный период окисления товарного электроизоляционного масла, полученного в примерах 1, 2 и 3, составляет 170, 120 и 140 часов соответственно.

Таким образом, предложенный способ позволяет получать основу электроизоляционного масла высокого качества, выход которой на 13-16,7% больше, чем в способе, используемом в качестве прототипа.

Формула изобретения

Способ получения основы электроизоляционного масла путем гидроочистки прямогонной нефтяной фракции, последующей каталитической депарафинизации, гидрирования депарафинированной фракции и выделения целевой фракции масла, отличающийся тем, что гидроочистке подвергают фракцию, выкипающую в пределах 250-420^oС, каталитическую депарафинизацию и гидрирование проводят циклами продолжительностью 500-1000 ч, между циклами катализаторы обоих процессов обрабатывают водородсодержащим газом при давлении 3,5-7,0 МПа, температуре 425-500^oС в течение 12-36 ч и гидрирование депарафинированой фракции проводят до содержания ароматических углеводородов в масле 4-12 мас.