Производство масел для трансформаторов

Для производства трансформаторных масел используются дистилляты нефти, выкипающие при атмосферном давлении при температурах 300—400° С. При очистке из масляных дистиллятов удаляются вещества, которые снижают стабильность против окисления, ухудшают изоляционные свойства масел и уменьшают их подвижность при низких температурах. К таким веществам относятся: азотистые и часть сернистых соединений, асфальто-смолистые соединения, полициклические углеводороды с короткими боковыми цепями, твердые углеводороды (парафины и церезины), а также непредельные углеводороды. Непредельные ненасыщенные углеводороды содержат атомы углерода, связанные между собой двойными связями. В отличие от насыщенных углеводородов общей формулой СпНгл+2 непредельные углеводороды содержат меньше водорода (С2Н2). Непредельные углеводороды легко присоединяют молекулы водорода и других элементов, образуя насыщенные соединения.
В промышленности масляные дистилляты очищают от нежелательных компонентов следующими способами: сернокислотная очистка с последующей нейтрализацией щелочью заключается в обработке дистиллята серной кислотой (92—98%). В зависимости от химического состава дистиллята расход кислоты колеблется от 5 до 20%. Кислоту подают в несколько приемов без подогрева. После отстоя и слива кислого гудрона производят промывку натровой щелочью крепостью 2—2,5% при температуре 65—68° С до появления щелочной реакции. После отстоя и слива щелочных вод идет промывка слабым раствором щелочи (1.2—1,5%) и затем водой до получения требуемого техническими условиями значения натровой пробы. Готовое масло подвергается сушке горячим воздухом (75—85° С). Выход готового масла составляет в среднем 85% дистиллята. Завершающей операцией является контактная обработка адсорбентами — отбеливающими глинами. Расход глины 0,5% (может быть увеличен до 5%), температура обработки 85°С.
Серной кислотой извлекают из дистиллята непредельные соединения, асфальто-смолистые вещества частью растворяются в кислоте, некоторая часть их уплотняется и осаждается, затем осадок этот удаляется с кислым гудроном. Серной кислотой извлекаются сернистые соединения только в незначительном количестве. Для изготовления трансформаторного масла из сернистых нефтей метод сернокислотной очистки оказался непригодным.
Нафтеновые кислоты растворяются серной кислотой. Полициклические ароматические углеводороды тоже в значительной степени удаляются ею. При обработке щелочью нейтрализуются остатки серной кислоты, нафтеновых кислот, фенолов, сульфокислот и эфиров серной кислоты.
С увеличением напряжения изготовляемых трансформаторов повышаются требования к качеству трансформаторного масла. Особенно важное значение имеет снижение тангенса угла диэлектрических потерь, уменьшение гигроскопичности масла и повышение его газостойкости в коронном разряде. Тангенс угла диэлектрических потерь снижают с помощью обработки дистиллята адсорбентами. Уменьшить гигроскопичность масла и образование осадка в процессе эксплуатации можно более полным удалением из дистиллята ароматических углеводородов. Но именно ароматические углеводороды повышают газостойкость и стабильность масла против окисления. Чтобы удовлетворить этим противоречивым требованиям, прибегают к применению аитиокислительных присадок, повышающих газостойкость масла в электрическом поле.
Метод сернокислотной очистки имеет два существенных недостатка: неполностью удаляются нафтено-ароматические углеводороды и сернистые соединения, а вместе с тем часть ценных составляющих масла уносится с кислым гудроном. Для сбора гудрона требуется специальная территория; дальнейшей обработке гудрон не подлежит, что удорожает производство масла. Этих недостатков не имеет метод адсорбционной очистки масляных дистиллятов. В качестве адсорбента получил применение алюмосиликатный катализатор с размером гранул 1—2 мм и диаметром пор от 25-10"° до 30-10-10 м. По способности адсорбироваться на алюмосиликатном катализаторе углеводороды располагаются в следующем убывающем ряду: смолистые соединения, полициклические соединения, ароматические соединения, нафтены, парафины. Наиболее высокой обесцвечивающей способностью (лучше поглощает смолы) обладает алюмосиликатный катализатор, содержащий 8—12% окиси алюминия. Процесс идет при атмосферном давлении. Вязкость обрабатываемого дистиллята при рабочей температуре 35—40° С не должна превышать (2—2,5) • 10~4 мг/с. Минимальная кратность, при которой происходит адсорбция смолистых соединений адсорбента к сырью, равна примерно 0,25:1. С увеличением высоты рабочего слоя адсорбента улучшается качество получаемого масла. Оптимальная температура регенерации адсорбента 620—660° С. При неполном выжигании смол может произойти частичная или даже полная блокировка поверхности адсорбента коксом. Трансформаторные масла адсорбентной очистки содержат не более 0,6% смолистых соединений при неглубокой очистке.
Смолистые соединения почти полностью отсутствуют при глубокой очистке. В маслах, полученных из тех же нефтей путем сернокислотной обработки, содержание смолистых веществ не снижается ниже 0,9%.