Сложный эфир ПЭТ 5—9 СЖК получают прямо этерификацией спирта пентаэритрита синтетическими кислотами в присутствии катализатора. В промышленных условиях реакция этерификации часто не идет до конца, поэтому в продуктах этерификации кроме сложного эфира могут содержаться не полностью этерифицированны гидроксильные группы и не прореагировавшие кислоты. Количество этих примесей может активно влиять на термоокислительную способность, гигроскопичность, диэлектрические потери и другие показатели эфира.
В связи с эти ВЭИ совместно с ВНИИНП была разработана технология промышленного получения сложного эфира на основе пентаэритрита, по своим характеристикам удовлетворяющего требованиям Публикации МЭК 1039—1990, предъявляемым к сложным эфирам, предназначенным для заливки в трансформаторы. В табл. 1 приведены физико-химические характеристики ПЭТ и соответствующие требования МЭК.
Таблица 1
Характеристики | ПЭТ, выпускаемый промышленностью России | Требование МЭК к сложным эфирам для трансформаторов |
Внешний вид | Чистая без осадка жидкость | Чистая без осадка жидкость |
Плотность, кг/дм3 при 20 °С | 0,98 | 1,0 |
Вязкость мм2/с, при 40 °С | 24 | 35 |
Показатель преломления при 20 °С | 1,453 | 1,45 + 0,1 |
Температура застывания, °С | -60 | -45 |
Температура воспламенения, °С | 293-310 | Не менее 300 |
Температура самовоспламенения, °С | 455 | — |
Теплота сгорания МДж/кг | 29 | 32 |
Температура кипения, °С | 350 | — |
Кислотное число, мгКОН/г | 0,012 | 0,03 |
Тангенс угла диэлектрических потерь, % при 90 °С | 2 | 2 |
Удельное объемное сопротивление, Ом х см | 1013 |
|
Диэлектрическая проницаемость | 2,8 | — |
Пробивное напряжение | 50 | 45 |
(в состоянии поставки), кВ |
|
|
Класс горючести по МЭК | КЗ (малогорючая, самозатухающая жидкость) | — |
Токсичность | Не токсична, класс опасности 4-й | Не токсична |
Видно, что эфир, получаемый на предприятиях России, по своим физико-химическим характеристикам удовлетворяет требованиям МЭК. Однако эфир ПЭТ гигроскопичен и его насыщенное влагосодержание существенно выше, чем у нефтяного трансформаторного масла (табл. 2).
Очевидно, что эфир существенно в большем количестве, чем нефтяное масло, адсорбирует влагу.
Таблица 2
Температура, °С | Насыщенное влагосодержание, ррм | |
ПЭТ 5-9 СЖК | Нефтяное масло Т-750 | |
10 | 300 | 20 |
20 | 580 | 35 |
30 | 820 | 50 |
40 | 1050 | 80 |
50 | 1270 | 110 |
Характеристики огнестойкости жидкости ПЭТ отечественного производства
По стандарту МЭК 60 1039-1990 жидкие диэлектрики, рекомендуемые для заливки трансформаторов и конденсаторов, классифицируются по:
1) температуре воспламенения, определяемой по стандарту ISO 2592;
2) суммарной теплотворной способности или латсуммарной теплоте сгорания, определяемой по методике ASTM 240 или аналогичным национальным стандартам.
По температуре воспламенения эти жидкости подразделяются на три класса: Ф О (температура воспламенения не выше 300 градусов Цельсия, жидкость горючая);
· К (температура воспламенения свыше 300 градусов Цельсия, жидкость малогорючая);
· L (температура воспламенения не измеряется, жидкость негорючая). По суммарной теплотворной способности деление осуществляется на три класса:
· 1 (теплотворная способность не меньше 42 МДж/кг);
· 2 (теплотворная способность меньше 42 МДж/кг и не меньше 32 МДж/кг);
· 3 (суммарная теплотворная способность меньше 32 МДж/кг).
В соответствии с этой классификацией в национальных нормативных документах государств должны быть рекомендации по выполнению противопожарных мероприятий в классах горючести О, К, L и 1, 2, 3.
К сожалению, классификация МЭК в России не принята, и пользуются только двумя классами оценки горючести по температуре воспламенения: класс О и класс L. Соответственно устанавливаются и противопожарные мероприятия. Однако, рассматривая оценку горючести эфира пентаэритрита, следует ориентироваться и на рекомендации МЭК. Оценка пожаробезопасности отечественного эфира была выполнена для эфира, выпускаемого Московским и Уфимским нефтеперерабатывающими заводами.
Эфир Московского завода имеет температуру воспламенения 310°С, что удовлетворяет требованиям МЭК. Эфир Уфимского завода но теплотворной способности (29 МДж/кг) может быть отнесен к группе 3 — негорючих жидкостей. Однако он имеет температуру воспламенения 293 °С и не удовлетворяет требованиям МЭК для жидкостей класса К. Необходимо отметить, что температура воспламенения определена для товарного продукта, изготовленного по раннее принятой технологии. При введении в технологию изменений, разработанных ВНИИНП, температура воспламенения эфира будет повышена до 310 °С, т. е. эфир будет соответствовать по классификации МЭК малогорючим жидкостям группы КЗ.
Характеристики токсичности жидкости ПЭТ и возможности ее утилизации
По результатам исследований Уфимского НИИ гигиены и профзаболеваний эфир ПЭТ 5-9 СЖК отнесен к 4-ому классу по степени опасности для человека и природы, т. е. тому же, что и нефтяные трансформаторные масла. Токсилогический паспорт эфира содержит комплекс рекомендаций по санитарно-гигиеническим мероприятиям, соблюдение которых необходимо при работе с эфирами.
Эфир ПЭТ 5-9 СЖК обладает хорошей биодеградационной способностью и достаточно активно разлагается микробами, практически не требуется применения каких-либо специальных средств для его утилизации. Данные по скорости разложения эфира пентаэритрита микробами приведены в табл. 3.
Таблица 3
Жидкость | Инкубационный период, дни | Скорость биоразложения (потребление кислорода), отн. ед. |
Сложный эфир | 0 | 0 |
3 | 10 | |
5 | 23,9 | |
10 | 117 | |
15 | 359 | |
20 | 377 | |
Крем-нийорга-ническая жидкость | 0 | 0 |
3 | 0 | |
5 | 0 | |
10 | 0 | |
15 | 1 | |
20 | 3,6 |