JPH0770421B2

JPH0770421B2 - 改良された油浸コンデンサ−

Info

Publication number: JPH0770421B2
Application number: JP21865386A
Authority: JP
Inventors: 重信川上; 圭治遠藤; 英幸土肥; 篤佐藤
Original assignee: 日本石油化学株式会社
Priority date: 1986-09-17
Filing date: 1986-09-17
Publication date: 1995-07-31
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPS6373608A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、エチルベンゼンの製造時に副生する改良され
た物性を有する副生油留分を含浸してなる油浸コンデン
サーに関するものである。

［従来技術とその問題点］アルキル化触媒により、ベンゼンにエチレンを導入して
エチルベンゼンを製造する際に、重質な副生油が副生す
ることは、例えば特開昭54−23088号公報などにより知
られている。同公報では、そのような副生油が電気絶縁
油として有用であることを示している。例えば、同公報
の実施例においては、常圧蒸留により沸点280〜300℃
（カットNo.1）、同じく沸点301〜307℃（カットNo3.）
および同じく沸点286〜303℃（カットNo.5）の留分を回
収し、これらの留分の電気特性を測定している。しかる
に、これらの留分の力率はいずれも0.032〜0.14（％）
であり、他のカット（カットNo.2、６）の力率が0.005
〜0.01であることに比較すると、前記３種の留分の力率
が格段に劣ることが示されている。言い換えると、この
ことは、力率を悪化させる成分が存在することを示すも
のである。

また、同公報においては、ポリプロピレンなどのポリオ
レフィンに対する膨潤性を考慮していない。ポリプロピ
レンを誘導体として用いる油浸コンデンサーにおいて
は、含浸油のプラスチック膨潤性が少ないことが必須で
あるが、同公報においては、得られた副性油留分の上記
物性について何ら配慮するところがない。

ところで、エチルベンゼン製造時の副生油は極めて多種
類の化合物を含み、その組成分析も容易ではない。更に
副生品であることに起因してその組成さえも通常一定し
ていない。

また、蒸留によりある温度の留分を得る場合、その留分
の温度は留出の温度によって示される。

しかるに実際には、蒸留の条件、例えば蒸留塔の理論段
数、還流比、ボトム温度などの塔内温度分布、留出量な
どの因子により、たとえ留出温度すなわち留分の温度が
同一であっても、その留分中に含まれる成分は大幅に変
わり得るものである。

かかる蒸留の実態と、エチルベンゼン製造時の副生油の
成分の複雑さ、およびそれが変動することを考慮する
と、単に留出温度を以てその留分の温度として規定して
も、目的とする留分の特性を規定したことにはならない
ことは当然である。更に、前記副生油中には前述のよう
に、例えば力率を低下させる成分が含まれるので、単に
蒸留を行なっても、より優れた物性の留分を得られない
ことは前記公報が教示する通りである。

本発明の目的は、このような事情に鑑み、エチルベンゼ
ン製造時の副生する副生油留分のフィルム膨潤性および
他の物性が格段に改良された留分を含浸してなる油浸コ
ンデンサーを提供することにある［発明の構成］本発明は、アルキル化触媒により、ベンゼンをエチレン
でアルキル化することによりエチルベンゼンを製造する
際に副性する重質副生油から、C¹³NMR法で測定したスペ
クトルの化学シフトとしての120〜155ppmにおける面積
強度が、スペクトルの全面積強度（０〜155ppm）に対し
て72％以上の割合になるように、減圧下に精密蒸留する
ことにより回収された、留出温度が280〜310℃（常圧換
算）の範囲にある留分を含浸してなるポリプロピレンフ
ィルムのみを誘導体として用いる油浸コンデンサーに関
するものである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

アルキル化触媒により、ベンゼンをエチレンによってア
ルキル化しエチルベンゼンを製造する方法は、スチレン
モノマーの原料の製造方法として工業的に大規模に実施
されている。本発明において使用する副生油留分は、か
かるエチルベンゼン製造時の副生油から得られるもので
ある。

更に詳しく説明すると、ベンゼンとエチレンとを反応さ
せるためには、通常の液相アルキル化法または気相アル
キル化法が用いられる。液相アルキル化法の場合には、
塩化アルミニウムなどのフリーデル・クラフツ触媒およ
び硫酸、ｐ−トルイエンスルホン酸、フッ化水素酸など
のブレンステッド酸などが用いられ、気相アルキル化法
では、合成ゼオライト、例えば、ZSM−５や、適宜の担
体に担持したリン酸などが用いられる。反応温度は、液
相アルキル化法では通常20〜175℃、気相アルキル化法
では250〜450℃の範囲内で選択される。

上記の反応により、未反応ベンゼン、目的物たるエチル
ベンゼン、ポリエチルベンゼンおよびより重質な副生油
からなるアルキル化生成物が得られる。このアルキル化
生成物について、必要に応じて常法に従い触媒を除去
し、中和、水洗を行なう。次に、未反応ベンゼン、エチ
ルベンゼン、ポリエチルベンゼンを留去することによ
り、本発明の油浸コンデンサーに供する副生油が得られ
る。

この副生油にはタール状物質等が含まれていること、お
よび後述の蒸留を容易にするために、あらかじめ減圧蒸
留により、粗蒸留を行ない、目的とする留分を含むより
広い温度範囲の留分を得る。これを更に後記の条件に従
い蒸留する。この粗蒸留により得られる留分は、目的と
する留分を含むものであれば特に限定されないが、例え
ば、留出温度は255〜420℃（常圧換算）の範囲から選択
される。

上記副生油から、留出温度が280〜310℃（常圧換算）の
範囲にある留分を蒸留により回収する。この蒸留操作
は、C¹³NMR法で測定したスペクトルの化学シフトとして
の120〜155ppmにおける面積強度が、スペクトルの全面
積強度に対して72％以上の割合になるように、減圧下の
精密蒸留を行なうことが肝要である。

C¹³NMR法の測定値に基づく前記割合の上限値は特に限定
されないが、副生油は、蒸留のみでは完全に分離するこ
とが不可能な多数の化合物を含有しているので、通常は
75％以下である。

前記の如く、エチルベンゼンの副生油には、測定不可能
な種々の化合物が含まれている。これらの化合物の中に
は、より高温に加熱されると、重合、分解あるいは異性
化などの反応を起こすものがあり、また、副生油自体は
重質で沸点が高い。従って、副生油を蒸留する際には減
圧下で行なうことが必要であり、常圧常留では前記の面
積強度の割合が72％には到達せず、またたとえ到達した
としても極めて物性の劣るものしか得られない。減圧度
は200mmHg以下、好ましくは50mmHg以下であれば十分で
ある。必要以上に高度に減圧することは不経済である。
精密蒸留は連続式でもあるいは回分式もよく、また一塔
あるいは複数塔の精密蒸留装置で行なうことができる。
蒸留操作を支配する因子、例えば、蒸留塔の理論段数、
還流比、ボトム温度などの塔内温度分布、留出量、その
他の因子を適宜に調節し、前記条件に適合するように操
作を行なう。通常、理論段数は10段以上、好ましくは20
段以上の精密蒸留装置を用いることが必要である。

ここでC¹³NMR法による測定法を説明する。測定温度は通
常常温である。測定すべき試料としての留分は、濃度10
〜20容量％となるように測定溶媒である重水素化クロロ
ホルムに溶解させる。測定周波数は適宜変えられるが、
例えば、67.8MHzである。得られたC¹³NMRスペクトルに
おいてテトラメチルシランを基準とした化学シフトが12
0〜155ppmの間の面積強度を求めて、この値の、溶媒を
除く全スペクトル（０〜155ppm）の面積強度を合計した
全面積強度に対する割合（％）を求める。この値の小数
点以下１桁目は四捨五入する。測定の際は定量性を高め
るために、通常、核オーバーハウザー効果を消去したプ
ロトン完全デカップリング法により測定する。

上記の如くして得られた留分は、必要に応じて精製した
後、常法に従いコンデンサーに含浸する。

本発明のコンデンサーは、誘電体としてポリプロピレン
フィルムのみを用い、導電層としての金属箔、例えば、
アルミニウム箔と共に巻回されてなるものであり、コン
デンサー素子に前記のようにして得た副生油留分を含浸
することによって油浸コンデンサーを製造する。なお、
金属化ポリプロピレンフィルムを巻回してなる油浸コン
デンサーも本発明の油浸コンデンサーに包含される。

［発明の効果］本発明において使用する前記副生油留分は、プラスチッ
クフィルム、特にポリプロピレンなどのポリオレフィン
フィルムを誘電体として用いる油浸コンデンサーに含浸
させた場合、コンデンサーを格段に小型化できるので極
めて経済的である。

エチルベンゼン製造時の副生油は、既に述べたように、
分析不可能な多数の化合物の混合物であり、沸点が近接
あるいは重複している化合物も多数存在し、単に蒸留と
いう手段のみでは、各化合物を完全に分離することは到
底不可能である。しかしながら、本発明の要件に従って
得られる留分は、その中に含まれる各成分の相互作用に
より留分中の一成分よりも優れた効果が得られる。例え
ば、前記留分を含浸してなる油浸コンデンザーは、−35
℃以下の低温においてもコロナ放電特性やコンデンサー
の寿命などについて優れた特性値を示すものである。

以下に実施例により本発明を更に説明する。

［実施例］（ベンゼンのアルキル化）塩化アルミニウム触媒を使用し、液相アルキル化法によ
り、ベンゼンをエチレンでアルキル化することによって
エチルベンゼンを製造する工程から、未反応ベンゼン4
3.0重量％、エチルベンゼン11.8重量％、ポリエチルベ
ンゼン18.3重量％およびより重質な副生油7.6重量％か
らなるアルキル化生成物を得た。蒸留によりアルキル化
生成物から、未反応ベンゼン、エチルベンゼンおよびポ
リエチルベンゼンを留去した。残留分である副生油は黒
色の粘性物であった。これを減圧下（10mmHg）で留出温
度範囲255〜420℃（常圧換算）の留分を回収した。

回収した255〜420℃の留分（以下「回収留分」という）
から、次のようにして各留分を回収した。

（実施例） No.1留分下記の精密蒸留塔のボトムに1600の回収留分を仕込
み、減圧度５〜15mmHgの範囲で精密蒸留することによ
り、留出温度範囲が280〜310℃（常圧換算）のNo.1留分
を得た。

充填塔：直径 400mm.高さ 10.4m 理論段数 25段 No.2留分上記の蒸留塔を用いて、同様にして回収留分を蒸留し、
留出温度範囲が286〜303℃（常圧換算）のNo.2留分を得
た。

（比較例） No.3留分下記の蒸留塔のボトムに1600の回収留分を仕込み、減
圧度250mmHg以上で蒸留することにより、留出温度範囲
が280〜310℃（常圧換算）のNo.3留分を得た。

充填塔：直径 400mm、高さ 4.0m 理論段数５段 No.4留分上記の蒸留塔を用いて、同様にして回収留分を蒸留し、
留出温度範囲が275〜310℃（常圧換算）のNo.4留分を得
た。

No.5留分 No.1留分と同一の蒸留装置を使用して回収留分を同様に
蒸留することにより、留出温度範囲が常圧換算275〜280
℃のNo.5留分を得た。

No.6留分前記（ベンゼンのアルキル化）の項で得られた副生油
を、常圧蒸留により留出温度範囲286〜303℃の留分を回
収しNo.6留分を得た。

なお、常圧における蒸留では温度が高くなり過ぎるの
で、No.1〜No.5留分で用いたような蒸留装置を使用する
ことは困難である。そこで、実験室規模の10のガラス
製丸底フラスコにより蒸留した。

（C¹³NMR法による測定）日本電子（株）製のGX−270型C¹³NMR測定装置により、
溶媒としての重水素化クロロホルムに各留分を濃度15％
で溶解し、室温で測定を行なった。

観測周波数： 67.8MHz なお、定量性を高めるために、核オーバーハウザー効果
を消去したプロトン完全デカップリング法により測定し
た。

C¹³NMRスペクトルにおいて、化学シフトが120〜155ppm
における面積強度の全面積強度（０〜155ppm）に対する
割合を各留分について求めた。その結果を表１に示す。
化学シフトはテトラメチルシランを基準とした。

（ポリプロピレンフィルムとの適合性）所定の形状に切断したポリプロピレンフィルム（厚み14
ミクロン）を、80℃で72時間各留分中に浸漬した後、フ
ィルムを取り出し、浸漬前後のフィルムの体積変化率
（％）を測定した。その結果を表１に示す。数値が小さ
いもの、すなわち体積変化率の小さいものほどフィルム
を膨潤させず寸法安定性が優れているので、ポリプロピ
レンフィルムとの適合性がよいということができる。

（コロナ開始電圧:CSVおよびコロナ消滅電圧:CEVの測定）誘電体として厚み14ミクロンのポリプロピレンフィルム
を２枚重ねたものを使用し、電極としてアルミニウム箔
を常法に従って、巻回、積層することにより、油含浸用
のモデルコンデンサーを作成した。

このコンデンサーに、真空下で各留分を含浸させて、静
電容量0.4マイクロファラッドの油含浸コンデンサーを
作成した。

これらのコンデンサーの25℃におけるコロナ開始電圧お
よびコロナ消滅電圧を測定した。それらの結果を表１に
示す。

（コンデンサーの寿命試験）誘電体として厚み14ミクロンのポリプロピレンフィルム
を２枚重ねたものを使用し、電極としてアルミニウム箔
を常法に従って、巻回、積層することにより油含浸用の
モデルコンデンサーを作成した。

次にこれらのコンデンサーに25℃で所定の交流電圧を課
電して、そのコンデンサーが破壊するまでの時間を測定
することにより、コンデンサーの寿命を求めた。その場
合、電位傾度80V/μから48時間毎に10V/μの割合で電位
傾度を上昇させ、コンデンサーの壊れる数を調べた。最
初のコンデンサーの数はそれぞれ10個とした。その結果
を表２に示す。

表１に示す結果から、本発明のコンデンサーに使用した
含浸油は、たとえ留出温度が比較例のものと同一であっ
ても、フィルム膨潤率や力率が改善されていることが解
る。

更に、各留分を含浸してなる油浸コンデンサーのコロナ
放電特性も格段に改良されていることが解る。

ここで、コンデンサーの設計については、電源投入時に
発生する高電圧により、しばしばコロナ放電が発生する
という理由から、むしろコロナ放電消滅電圧（CEV）の
値に従って設計されるのが通例である。そこで表１に示
す各留分のCEV値から、コンデンサーとして同一容量を
有するコンデンサーの体積を計算すると、CEVの２乗に
比例することになるので、次の通りである。なおNo.2留
分を使用するコンデンサーの体積を基準として、その値
からの体積増加分を（％）で示した。留分No. 増加分 No.1留分＋７％ No.2留分０ No.3留分＋63％ No.4留分＋101％ No.5留分＋115％ No.6留分＋67％回収留分＋156％上記の結果から明らかなように、同一容量にするために
は、比較例のNo.3留分以下の各留分を含浸した油浸コン
デンサーは、本発明の留分を含浸した油浸コンデンサー
よりも格段に大きな容積とせざるを得ず、そのために要
するにオイル、フィルム、電極などの材料費を加味する
と、到底実用的な油浸コンデンサーとはならない。

言い換えると、本発明の要件を具備することにより、は
じめて実用的な副生油を含浸したコンデンサーが得られ
るものである。

また、本発明において使用した留分は、フィルム膨潤
率、力率、CSV、CEVなどの点で優れているので、表２に
示すように、それらを含浸してなる油浸コンデンサー
は、比較例のそれと比べて、20〜30V/μ高い電位傾度ま
で耐え得ることが解る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルキル化触媒により、ベンゼンをエチレ
ンによりアルキル化することによってエチルベンゼンを
製造する際に副生する重質副生油から、C¹³NMR法で測定
したスペクトルの化学シフトとしての120〜155ppmにお
ける面積強度が、スペクトルの全面積強度（０〜155pp
m）に対して72％以上の割合になるように減圧下に精密
蒸留することにより回収された、留出温度が280〜310℃
（常圧換算）の範囲にある留分を含浸してなるポリプロ
ピレンフィルムを誘導体として用いた油浸コンデンサ
ー。