由于環烷基油在生產過程中不需要高成本的脫蠟過程,而且在低溫下具有良好流動性等優良的性能,因而早期主要是采用環烷基變壓器油。但是環烷基原油是全球稀有資源,僅占原油儲量的2%左右。
我國也屬于環烷基原油緊缺的國家,至今占主導地位的仍是石蠟基原油。國內外研究證明,采用現有先進的脫蠟工藝和添加劑技術,足以將石油于環烷基油在生產過程中不需要高成本的脫蠟過程,而且在低溫下具有良好流動性等優良的性能,因而早期主要是采用環烷基變壓器油。
但是環烷基原油是全球稀有資源,僅占原油儲量的2%左右。我國也屬于環烷基原油緊缺的國家,至今占主導地位的仍是石蠟基原油。國內外研究證明,采用現有先進的脫蠟工藝和添加劑技術,足以將石蠟基原油精煉和調制成與環烷基油一樣適用于高壓和超高壓變壓器油的需要。
國外的研究表明,石蠟基變壓器油和環烷基變壓器油在變壓器的正常運行溫度下可能具有相同或相近的運行特性,都符合變壓器油的質量標準需求,但是它們在低溫(例如-20℃以下)時的特性(例如傾點、黏度、非牛頓特性和介電特性等)可能有較大的差別,而這種差別主要取決于石蠟基油中的烷烴(線烷烴和歧化烷烴)含量,尤其是與線烷烴含量有直接關系。
變壓器油中的線烷烴和非線烷烴(歧化烷烴)含量可用尿素和硫脲化學萃取法、DSC(掃描示差量熱計)法和X射線衍射法測定,而后兩種方法亦需要先用化學方法校正后才可進行定量測定。
測定油中線烷烴含量的化學方法是:取10mL油樣,加入110mL尿素甲醇飽和溶液,一起攪拌15min,烷烴一尿素絡合物則以白色固體沉淀;經離心分離,并在真空下通過0.5μm濾器過濾,用至少150mL正戊烷洗滌后使之干燥;
然后,將沉淀物與15~20mL水在一起加熱到80℃,以破壞絡合物;最后,用25~50mL正戊烷萃取與水分離后的烷烴,然后將萃取物蒸發,將得到的固體石蠟稱量。若用硫脲代替尿素,并按同樣方法操作,則得到的是非線烷烴含量。
采用上述定量測定方法進行的研究表明,變壓器油中的線烷烴是在-20~-50℃形成石蠟的主要組成分,即石蠟的形成與油中線烷烴含量有直接的關系,而非線烷烴的影響很小。油中石蠟的形成是使變壓器油在低溫下的運行特性(凝點或傾點、黏度和tanδ等)惡化的主要因素。采用降凝劑(流動改進劑)可抑制粗大的石蠟晶體的形成,因而有利于緩解線烷烴的影響。
表8-2所示為環烷基油和三種石蠟基油利用尿素和硫脲分離出的線烷烴和非線烷烴的百分含量及其熔點。這些變壓器油的傾點和線烷烴含量的關系,如圖8-1所示。由DSC測量的石蠟融化熱△H和油中線烷烴含量的關系,如圖8-2所示。
可以看出,環烷基油樣(見圖8-2中A)和經脫蠟的石蠟基油樣(見圖8-2中E和F)具有十分相近的性質。因此有一種觀點認為,當石蠟基油在精煉過程中包含有脫蠟階段時,實際上已經使石蠟基油和環烷基油之間的界限變得模糊了。只是由于它們的原料來源不同,才分成為石蠟基油和環烷基油。當然,要使石蠟基油更徹底地脫蠟,將會加大油的成本。