由于环烷基油在生产过程中不需要高成本的脱蜡过程,而且在低温下具有良好流动性等优良的性能,因而早期主要是采用环烷基变压器油。但是环烷基原油是全球稀有资源,仅占原油储量的2%左右。
我国也属于环烷基原油紧缺的国家,至今占主导地位的仍是石蜡基原油。国内外研究证明,采用现有先进的脱蜡工艺和添加剂技术,足以将石油于环烷基油在生产过程中不需要高成本的脱蜡过程,而且在低温下具有良好流动性等优良的性能,因而早期主要是采用环烷基变压器油。
但是环烷基原油是全球稀有资源,仅占原油储量的2%左右。我国也属于环烷基原油紧缺的国家,至今占主导地位的仍是石蜡基原油。国内外研究证明,采用现有先进的脱蜡工艺和添加剂技术,足以将石蜡基原油精炼和调制成与环烷基油一样适用于高压和超高压变压器油的需要。
国外的研究表明,石蜡基变压器油和环烷基变压器油在变压器的正常运行温度下可能具有相同或相近的运行特性,都符合变压器油的质量标准需求,但是它们在低温(例如-20℃以下)时的特性(例如倾点、黏度、非牛顿特性和介电特性等)可能有较大的差别,而这种差别主要取决于石蜡基油中的烷烃(线烷烃和歧化烷烃)含量,尤其是与线烷烃含量有直接关系。
变压器油中的线烷烃和非线烷烃(歧化烷烃)含量可用尿素和硫脲化学萃取法、DSC(扫描示差量热计)法和X射线衍射法测定,而后两种方法亦需要先用化学方法校正后才可进行定量测定。
测定油中线烷烃含量的化学方法是:取10mL油样,加入110mL尿素甲醇饱和溶液,一起搅拌15min,烷烃一尿素络合物则以白色固体沉淀;经离心分离,并在真空下通过0.5μm滤器过滤,用至少150mL正戊烷洗涤后使之干燥;
然后,将沉淀物与15~20mL水在一起加热到80℃,以破坏络合物;最后,用25~50mL正戊烷萃取与水分离后的烷烃,然后将萃取物蒸发,将得到的固体石蜡称量。若用硫脲代替尿素,并按同样方法操作,则得到的是非线烷烃含量。
采用上述定量测定方法进行的研究表明,变压器油中的线烷烃是在-20~-50℃形成石蜡的主要组成分,即石蜡的形成与油中线烷烃含量有直接的关系,而非线烷烃的影响很小。油中石蜡的形成是使变压器油在低温下的运行特性(凝点或倾点、黏度和tanδ等)恶化的主要因素。采用降凝剂(流动改进剂)可抑制粗大的石蜡晶体的形成,因而有利于缓解线烷烃的影响。
表8-2所示为环烷基油和三种石蜡基油利用尿素和硫脲分离出的线烷烃和非线烷烃的百分含量及其熔点。这些变压器油的倾点和线烷烃含量的关系,如图8-1所示。由DSC测量的石蜡融化热△H和油中线烷烃含量的关系,如图8-2所示。
可以看出,环烷基油样(见图8-2中A)和经脱蜡的石蜡基油样(见图8-2中E和F)具有十分相近的性质。因此有一种观点认为,当石蜡基油在精炼过程中包含有脱蜡阶段时,实际上已经使石蜡基油和环烷基油之间的界限变得模糊了。只是由于它们的原料来源不同,才分成为石蜡基油和环烷基油。当然,要使石蜡基油更彻底地脱蜡,将会加大油的成本。