CS257845B1 - Spósob výroby elektroizolačnóho káblovóho oleja - Google Patents

Abstract

Káblový olej vyrobený odparafínovaním, kyselinovou rafináciou a adsorpčným dočiště ­ ním extraktu odasfaltovaného zvyškového ole ­ ja a/alebo extraktu ťažkého olejového destilá ­ tu sírno-parafinickej ropy alebo zmiešanej ropy, pričom aspoň jeden z východiskových ole- jov sa před extrakciou hlboko hydrogenuje. Pri hydrogenácii sa premení časť najpolárnej- Ších zložiek oleja, například živíc, polyaro- mátov a heterozlúčenín na menej polárné cyk ­ lické zlúčeniny, čím sa docieli zníženie po ­ třeby rafinácie oleja kyselinou sírovou pri výrobě káblového oleja bez nepriaznivého vply ­ vu na jeho akost. Káblový olej vyrobený navrh ­ nutým postupom je vhodná surovina na přípravu káblovej impregnačnej hmoty s dobrými elektro- izolačnými vlastnosťami, oxidačnou stálosťou a pevnosťou voči uvolňovaniu plynov.

Description

Vynález sa týká výroby elektroizolačných káblovýoh olejov z extraktov odasfaltovaného zvyškového oleja a tažkého olejového destilátu sírno-parařinickej ropy alebo ropy zmiešaného typu.

Káblové oleje, ktoré sa používajú na přípravu impregnačněj hmoty na impregnáciu papierovej izolácie vysokonapatových káblov, sa v súčinnosti vyrábajú z pseudorafinátov vzniknutých pri extrakčnej rafinácii olejov sírno-parafinickej ropy postupom podlá čs. AO 191 478 alebo z pseudorafinátov odasfaltovaných zvyškových olejov postupom podlá čs. AO 220 988. Postupy zahřňajú odparafínovanie pseudorafinátov, hydrogenáciu alebo rafináciu s kyselinou sírovou a finalizáciu tuhým adsorbentom. Postupom podlá PV 4328-80 navrhuje sa výroba káblového oleja z pseudorafinátu druhého stupňa odparafínovaním a rafináciou kyselinou sírovou alebo hydrogenáciou. Tradičné postupy výroby káblových olejov z extraktov neparafinických olejov sú v dósledku nedostatku takýchto róp na ústupe.

Patenty pLr č. 120 331, 120 334, 120 341 a 120 342 uvádzajú postupy na výrobu káblových impregnačných hmót a róznych zmesi obsahujúcich oleje zo sírno-parafinicko-asfaltickej ropy, například odasfaltovaný zvyškový olej, rafináty a extrakty destilátov, extrakt deasfaltizátu, kyselinové rafináty extraktov a iné.

Všeobecne plati, že káblové oleje s velmi dobrými izolačnými vlastnosťami a pevnosťou voči uvolnovaniu plynov sa vyrábajú postupmi, ktorých podstatným uzlom je rafinácia aromatických surovin s kyselinou sírovou, potřebná na odstránenie vSčšiny vysokopolárnych zložiek ropných olejov, například živic, tažkých aromatických látok a heterozlúčenín. Nevýhodou rafinácie je nadměrná tvorba ekologicky závadných a ťažkospracovatelných kyselinových živic a množstvo neutralizačných roztokov.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že káblový olej sa vyrába z extraktov, ktoré vznikajú pri kvapalinovej extrakčnej rafinácii odasfaltovaného zvyškového oleja a tažkého olejového destilátu sírnoparafinickej alebo zmiešanej ropy tak, že aspoň jeden z východiskových olejov sa před extrakčnou rafináciou hydrogenuje a destiláciou zbaví nízkomolekulárnych štiepných podielov s vysokým čislom kyslosti. Extrakty sa odparafínujú, zušlachtia rafináciou s malým množstvom koncentrovanéj kyseliny sírovej, neutralizujú roztokom hydroxidu a dočistia kontaktováním s tuhým adsorbentom.

Extrakty sú zmesí prevážne aromatických látok s nízkým viskozitným indexom, ktoré pri extrakčnej rafinácii prechádzajú z ropných olejov do extrahovadla, například furfuralu a po rozdělení fáz sa zbavia extrahovadla destiláciou.

Termín zmiešaná ropa vyjadřuje typ ropy s nízkým obsahom heterozlúčenín a vysokotuhnúcich parafinických uhlovodikov.

Hydrogenačná rafinácia sa uskutočňuje pri běžných strednotlakových hydrogenačnýoh podmienkach v přítomnosti katalyzátorov, ktoré obsahujú aktivně kovy Co, Ni, Mo, w, kovy skupiny Pt a prvky vzácných zemin samostatné, alebo v kombinácii aspoň dvoch prvkov, nanesené na nosiči alumina, amorfný alebo krystalický aluminosilikát, alebo na zmesi minimálně dvoch uvedených nosičov. Účinkom hydrogenácie sa dosiahne premena časti najpolárnejšich zložiek oleja, například živic, heterozlúčenín a viacjádrových aromátov, na menej polárné cyklické zlúčeniny; Požadovaná viskozita a teplota vzplanutia oleja sa docíeli oddestilovaním lahkých stiepnych produktov hydrogenácie.

Odparafínovanie sa uskutočňuje pri tpelotách -10 až -20 °C pomocou zmesi rozpúštadiel, například metyl-etylketón + toluén (hmotnostný poměr 1:1), použitej v množstve 200 až 500 % hmotnostných na olej.

Kontaktovanie oleja s adsorbentom, například bieliacou hlinkou, bauxitom, aluminou, silikagélom, aluminosilikátom a inými, sa použije na dostránenie dalšej časti polárných živíc a vysušenie oleja pri jeho finalizácii.

Ak má olej napriek hydrogenáoii výhodiskových surovin vysoký obsah polárných látok a teda zlé elektroizolačné vlastnosti, před kontaktováním s adsorbentom sa zriedi s lahkou uhlovodíkovou frakciou, například plynovým olejom, na viskozitu 40 až 85 mm²s^-1 pri 50 °C a rafinuje sa s 0,1 až 5 % hmotnostnými koncentrovanéj kyseliny sírovéj pri teplote 30 až 65 °C. Kyselinový rafinát sa oddělí od smól, neutralizuje sa pri teplote 50 až 85 °C s 3 až 10 % ný«' roztokom NaOH v zmesi voda + etanol (hmotnostný poměr 1:1 až 3:1), premyje sa vodou a zbaví riedidla a vlhkosti.

Výhoda použitia postupu podlá vynálezu v porovnaní s postupmi výroby káblovýoh olejov z extraktov nehydrogenovaných olejov spočívá v tom, že pri hydrogenáoii sa odstráni časť polárných látok ako sú živice, heterozlúčeniny a polyaromáty a priaznivým účinkom na zlepšenie elektroizolačnýoh vlastností olejov. Súčasne sa dosiahne zlepšenie elektroizolačných vlastností olejov. Súčasne sa dosiahne zníženie potřeby rafinácie oleja s kyselinou sírovou, čo znamená zníženie spotřeby chemikálií, tvorby ekologicky závadných odpadov, nákladov na likvídáciu odpadov a zvýšenie výtažku káblového oleja.

»V porovnáni s káblovým olejom, ktorý by sa připravil za rovnakých podmienok opačným sledom operácií, tj. extrakčná rafinácia, hydrgenácia extraktu, má káblový olej podlá tohoto vynálezu vyššiu viskozitu a nižší viskozitný index, čo je vhodné z hladiska rozpustnosti aromatických živičnatých přísad v oleji pri príprave káblovej impregnačněj hmoty a podmienok impregnácie papierovej izolácie káblov, ked sa žiada nízká viskozita hmoty pri teplote impregnácie maximálně 100 °C.

Spósob výroby káblového oleja pódia vynálezu zaisti požadované vlastnosti oleja, například nízký viskozitný index, vysokú viskozitu pri 50 °C, oxidačnú stálost, izolačně vlastnosti a miešateXnosť s přísadami na zvýšenie viskozity impregnačnej hmoty a zlepšenie jej stálosti voči uvolňovaniu plynov.

Pre ilustráciu sú uvedené příklady výroby káblového oleja, ktoré však neobmedzujú predmet vynálezu.

Příklad 1

Extrakt odasfaltovaného zvyškového oleja sa zmieša v hmotnostnom pomere 1:4 s extraktom olejového destilátu, ktorý bol před extrakciou furfuralom hydrogenovaný pri teplote 380 °C, tlaku vodíka 4,0 MPa, objemovom zatažení katalyzátore 0,6 h v přítomnosti hydrogenačného katalyzátora obsahujúceho kovy Ni a Mo nanesené na alumine v množstve 3,0 až 15 % hmot., počítané na ich kysličníkovú formu. Výťažok hydrogenátu je 93 % hmotnostných. Vlastností destilátu, hydrogenátu so začiatkom destilácie pri 400 °C a extraktov sú uvedené v tabulke.

Tabulka 1

Ukazovateí	Destilát	Hydrogenát	Extrakt hydrogenátu	Extrakt deasfaltizátu	Zmes extraktov
Viskozitný index	33	60	1	-3	-1
Teplota vzplanutia °C	250	252	254	271	255
Obsah živíc, % hmot.	3,62	1,18	2,41	2,82	2,49
Obsah síry, % hmot.	2,29	0,21	0,38	2,83	0,87
Obsah dusíka, % hmot.	0,2444	0,1290	0,2161	0,309	0,2347

Zmes extraktov sa odparafínuje pomocou chladu a zmesi rozpúšťadiel metyl-etylketón + toluén (hmotnostný poměr 1:1), použítej v množstve 300 % hmotnostných, počítané na olej, na teplotu tuhnutia zmesi -12 °C.

Deparafinát, získaný vo výtažku 86 % hmotnostných počítané na zmes extraktov, sa zriedi s plynovým olejom na viskozitu 80 mm².s^-1 pri 50 °C, zmieša sa s 3 % hmotnostnými koncentrovanej Í^SO^ a rafinuje pri teplote 50 °C. Kyselinový rafinát sa po oddělení smůl neutralizuje ' pri teplote 70 °C so 4 %-nýro roztokom NaOH v zmesi voda + etanol (hmotnostný poměr 3:2), premyje vodou a zbaví sa riedidla a vlhkosti. Rafinát získaný vo výťažku 89 % hmotnostných sa kontaktuje v troch stupňoch s 5 + 5 + 2 % hmotnostnými bieliacej hlinky pri teplote 132 °C za 30 minút. výťažok kontaktovaného oleja je 87 i hmotnostných počítané na rafinát a 66,6 ΐ hmotnostných počítané na rafinát a 66,6 Ϊ hmotnostných počítané na zmes extraktov a jeho akosť je uvedená v tabulke č. 3.

Příklad 2

Extrakt odasfaltovaného zvyškového oleja, použitý v příklade 1, sa zmieša v hmotnostnom pomere 2:3 s extraktom olejového destilátu, ktorý bol před extrakciou hydrogenovaný pri teplote 345 °C, tlaku 4,1 MPa, objemovom zaťažení 0,6 h~ , v přítomnosti hydrogenačného katalyzátora obsahujúceho Co a Mo nanesené na alumine v množstve 3,1 a 11,5 % hmotnostných počítané na ich kysličníkovú formu. Výřažok hydrogenátu je 98 % hmotnostných. Vlastnosti destilátu, hydrogenátu sú uvedené v tabulke 2.

Tabulka 2

Ukazovateí	Destilát	Hydrogenát	Extrakt hydrogenátu	Zmes extraktov
Viskozitný index	36	58	-11	-8
Teplota vzplanutia, °C	250	252	254	257
Obsah živíc, % hmot.	3,86	1,46	2,96	2,90
Obsah síry, % hmot.	2,24	1,06	1,57	1,99
Obsah dusíka, i hmot	. 0,2508	0,168	0,305	0,307
Zmes extraktov	sa odparafínuje	v přítomnosti	zmesi rozpúšťadiel	metyl-etylketón + toluén

(hmotový poměr 1:1), použitéj v množstve 400 % hmotnostných počítané na olej, na teplotu tuhnutia -14 °C. Deparafinát vo výťažku 84 % hmotnostných, počítané na zmes extraktov, sa zriedi s plynovým olejom na viskozitu 60 mm².s ¹ pri 50 °C, zmieša s 3 % hmotnostnými koncentrovanej H₂SO₄ a rafinuje sa pri teplote 45 °C. Kyselinový rafinát sa po oddělení smůl neutralizuje pri teplote 70 °C so 4 %-ným roztokom NaOH v zmesi voda-etanol (hmotnostný poměr 3:2), premyje vodou a zbaví sa riedidla a vlhkosti.

Rafinát získaný vo výťažku 89 i hmotnostných sa kontaktuje s 5 + 5 % hmotnostnými bieliacej hlinky pri teplote 123 °C/20 minút. Výťažok kontaktovaného oleja je 88 % hmotnostných počítané na rafinát a 65,8 % hmotnostných počítané na zmes extraktov, jeho akosť je uvedená v tabulke č. 3.

Tabulka č. 3

Ukazovateí akosti	Příklad 1	Příklad 2	CSN 65 6846
Hustota 20 °C, kg.m	972,0	979,6	min.	910,0
Viskozita 50 °C, mm2.s 1	327,8	333,2	min.	305
Viskozita 100 °C, mm^.s	24,80	24,84	max.	25
Viskozitný index	1	-4	inf.	max. 22
Teplota tuhnutia, °C	-9	-10	max.	-8
Teplota vzplanutia, °C	256	258	min.	220
Číslo kyslosti, mg KOH/g	0,015 '	0,015	max.	0,10
Lúhová skúška	0	0	max.	2

Tabulka č. 3 - pokračovanie

Ukazovatel akosti	Příklad 1	Příklad 2	ČSN	65 6846
Obsah popola, % hmot.	0,008	0,009	max.	0,01
Obsah živíc, % hmot.	0,71	0,78	-
Izolačný odpor 100 °C, ΙΟ^θ ohmm
- v dodanom stave	2,3	2,2	min.	1,0
- po umelom stárnutí	0,50	0,44	min.	0,3
Stratový činitiel 100 °C,
- v dodanom stave	0,0088	0,0099	max.	0,02
- po umelom stárnutí	0,0545	0,0591	max.	, 0,065

Claims (3)

1. Spósob výroby elektroizolačného kablového oleja na přípravu káblovej impregnačněj hmoty z odasfaltovaného zvyškového oleja a/alebo z ťažkého olejového destilátu sírno-parafinickej alebo zmiešanej ropy extrakčnou rafináciou, rozpúšťadlovým odparafínovaním extraktu s viskozitným indexom maximálně 15, kyselinovou rafináciou deparafinátu a kontaktováním s tuhým adsorbentom vyznačujúci sa tým, že aspoň jeden z východiskových olejov sa před extrakčnou (destiláciou) rafináciou hydrogenuje pri teplote 300 až 400 °C, s výhodou 330 až 380 °C, tlaku 2 až 10 MPa, objemovom zatažení 0,2 až 2,0 h s výhodou 0,4 až 0,8 h \ objemovom. pomere plynnéj a kvapalnej fázy 50:1 až 500:1 v přítomnosti vodíka alebo vodík obsahujúceho plynu a hydrogenačného katalyzátora obsahujúceho kombináciu kysličníkov alebo sírnikov kovov VI. a VIII. skupiny periodickej sústavy nanesených na alumine alebo aluminosilikáte a takto připravený hydrogenát sa destiláciou zbaví podielov vriacich do 380 °C pri 0,1 MPa.

2. Spósob podlá bodu 1 sa vyznačuje tým, že kyselinová rafinácia sa uskutočňuje kontakto-\ váním s 0,1 až 5 % hmotnostnými, s výhodou 2 až 3 S hmotnostnými kyseliny sírovéj počítané na olej a 96 %-nú kyselinu a neutralizáoiou olejovej rafinátovej fázy roztokom alkalického hydroxidu.

3. Spósob podlá bodu 1 vyznačujúci sa tým, že kontaktovanie oleja s tuhým adsorbentom typu alumina, aluminosilikát alebo silikagél v množstve maximálně 15 i hmotnostných adsorbenta počítané na olej sa uskutočňuje v jednom alebo viacerých stupňoch pri teplote 100 až 180 °C, s výhodou 110 až 140 °C, pričom doba jedného kontaktu je maximálně 60 minút, s výhodou 20 až 30 minút.