Стартовая >> Оборудование >> Трансформаторы >> Теория >> Состав продуктов окисления трансформаторных масел

Состав продуктов окисления трансформаторных масел

При изучении состава продуктов окисления большого количества индивидуальных углеводородов экспериментально установлено наличие у них функциональных групп, соответствующих перекисным соединениям, свободным кислотам, спиртам, фенолам, соединениям с карбонильной группой (альдегиды и кетоны). Кроме того, были выделены Н2О, СО2 и летучие кислоты (таблица 1).

Таблица 1 - Продукты окисления различных углеводородных групп


Углеводороды

Свободные кислоты

Связанные кислоты (эфиры)

Перекиси

Спирты и фенолы

Карбонильные соединения

Н2О

СО2

Летучке кислоты

Парафиновые

14,3

16,3

4,1

1,9

46,0

43,0

4,7

См.
приме-
чание
4

Нафтеновые и нафтеновые
с боковыми цепями

11,2

17,0

13,5

8,9

51,4

21,9

3,8

0,6

Нафтено-ароматические

6,1

23,1

4,3

8,5

27,2

16,7

1,2

0,4

Ароматические (производные бензола) с боковыми цепями

9,5

12,7

6,7

3,3

36,3

18,2

6,5

Следы

Ароматические (производные нафталина) с боковыми цепями

6,9

16,3

1,4

9,4

9,6

51,3

7,8

1,6

Примечания:
1. Все данные выражены в процентах от общего количества связанного кислорода.
2. Условия опытов: температура окисления 110°С, для некоторых углеводородов 150°С, давление кислорода 1000 гПа.
3. Общее количество адсорбированного кислорода варьируется от 100 до 10000 мг/моль углеводорода.
4. При окислении гидропо шизобутилена получено значительное количество летучих кислот (6% общего количества связанного кислорода).

Но подобного рода данные для трансформаторных масел очень скудны, хотя для нефтяных масел других типов (моторных) их довольно много.

Характеризуя свойства отдельных групп продуктов окисления, авторы указывают, что спирты, альдегиды, кетоны, кислоты, сложные эфиры и смолы растворяются в окисляемых углеводородах. Остальные соединения или малорастворимы или вообще нерастворимы в углеводородах и выпадают в осадок при растворении в петролейном эфире. Оксикислоты, лактоны, кетонокислоты растворимы в спирте, асфальтены — в спиртобензольной смеси, эстолиды и продукты конденсации кетонокислот — в спиртовом растворе щелочи и, наконец, продукты глубокой конденсации оксикислот и кетонокислот — в водном растворе едкого натра.

На этих особенностях растворимости отдельных групп продуктов окисления основаны методы их отделения друг от друга. Следует подчеркнуть, что разделение и идентификация продуктов окисления — задача более сложная, чем изучение строения углеводородов. Дополнительные трудности на этом пути обусловлены относительно малой устойчивостью некоторых продуктов окисления, которые, окисляясь, превращаются в соединения других типов. Кроме того, большинство конечных продуктов окисления углеводородов относится к числу достаточно сложных высокомолекулярных соединений, носящих часто полимерный характер, изучить строение которых пока еще не представляется возможным. Известные успехи в области изучения состава продуктов окисления достигнуты при применении комбинированных методов исследования: хроматография в сочетании с перегонкой, спектроскопией и т. д. Хроматографическим путем в последнее время удалось установить состав низкомолекулярных кислот; образующихся в начальный период окисления трансформаторных масел (таблица 2).

Таблица 2 - Состав водорастворимых летучих с водяным паром органических кислот, образующихся при старении масел в трансформаторах


Показатель

Происхождение трансформаторного масла

товарные

Из бакинских нефтей

Из восточных сернистых нефтей

Образец 1

Образец 2

Продолжительность работы масла, мес

18

50

21

Кислотное число, мг КОН на
1 г масла

0,35

0,70

0,045

0,128

Общее содержание водорастворимых кислот, мг КОН на 1 г масла

0,15

0,047

0,017

0,035

Содержание водорастворимых кислот, летучих с водяным паром, мг на КОН на 100 г масла

0,364

1,456

0,647

0,369

В том числе, % (по массе):

муравьиной

67,6

63,4

55,9

78,6

уксусной

10,0

8,2

11,5

10,2

пропиоковой

5,2

7,4

5,2

6,8

масляной

5,6

3,0

2,2

4,1

изовалериановой

12,7

18,4

24,8

Представляет интерес исследование кислородсодержащих соединений из дистиллятных фракций 200—300 °С нефти месторождения «Нефтяные камни». Кислородные соединения выделяли хроматографией на активированном алюмосиликатном адсорбенте. Из полученных соединений выделили кислоты и спирты. Массспектральными методами установлено, что спирты представлены алифатическими, насыщенными и ненасыщенными алициклическими и ароматическими структурами с алкил- и алкенильными заместителями.

Среди продуктов окисления трансформаторных масел всегда находятся органические соли (мыла) меди и железа, которые образуются в результате коррозии этих металлов. В зависимости от особенностей химического состава масла и продолжительности его эксплуатации в трансформаторах в масле может содержаться до 0,002% меди и до 0,001% железа в виде соответствующих солей.

 
« Силовые трансформаторы. Основные определения и обозначения   Состав продуктов, образующихся при воздействии разрядов на трансформаторные масла »
электрические сети