第一章电力用油的化学组成资料.ppt

1、电力用油,陈传敏,电力用油的炼制加工 电力用油的性质及其使用性能 电力用油的氧化安定性 绝缘油的电器性能 电力用油的运行监督及维护 抗燃油 电力用油的净化与再生处理 变压器的故障气体与检测 六氟化硫绝缘气体,绝缘油 绝缘油是电力系统中重要的矿物液体绝缘介质，如变压器、断路器、电流和电压互感器、套管等中大都充以绝缘油，以起绝缘、散热冷却和熄灭电弧作用。 汽轮机油 汽轮机油又称透平油，是电力系统中重要的润滑介质，主要用于汽轮发电机组、水轮发电机组及调相机的油系统中，起润滑、散热冷却、调速和密封等作用。,第一章 电力用油的炼制加工,第一节 石油的化学组成 第二节 电力用油的

2、化学组成 第三节 电力用油的加工程序 第四节 电力用油的分类及其质量标准,第一节 石油的化学组成,一、石油的元素组成 在其化学组成中，碳含量约为8387，氢含量约为1114，还有少量硫、氧、氮约为1左右。此外还有极微量的金属元素：铁、镍、铜、铅、钒、镁、钾、钙、锰等，以及微量的非金属元素：磷、硅、氯等。,二、石油馏分 石油是多组分的混合物，每一组分有各自不同的沸点。石油的分馏是按组分间沸点的差别，用蒸馏装置将各组分分开的工艺过程。 为了得到理想的石油产品，同时为了加工方便，可把整个石油按一定的沸点范围分成若干个部分，每个部分称为一个“馏分”（即馏出部分的油品）。 馏分仍是一个多组分的混合物，但

3、它所包含的组分数比整个石油少，而且各组分的沸点均在一个较窄的范围内。一般，常把200的石油馏分称汽油馏分或低沸点馏分；200300的称为煤油馏分；300350的馏分称为柴油馏分；350500的馏分称为润滑油馏分或高沸点馏分。电力用油（汽轮机油、变压器油等）皆由润滑油馏分精制而成。,三、石油的烃类组成 石油中的烃类化合物 烷烃 烷烃又称石蜡烃，其分子通式为CnH2n+2，在一般情况下，分子中含有14个碳原子的烷烃为气态；含515个碳原子的烷烃为液态，是石油的主要成分；含16个碳原子以上的烷烃为固态，悬浮在石油中。 烷烃含量超过2530的石油称为烷基（或称石蜡基）石油。,环烷烃 环烷烃的分子通式为

4、CnH2n、CnH2n-2，CnH2n-4，等。环烷烃几乎是一切石油的主要成分。它的结构比较复杂，有单环、双环和多环，并带有烷基侧链。由于环烷烃具有较高的抗爆性，低凝点及较好的润滑性，并会使制得的油品具有良好的热安定性和化学安定性，是电力用油的主要理想成分之一。 石油中含有7583的环烷烃称为环烷基石油，是炼制绝缘油的最好原油。,芳香烃 芳香烃的分子通式为CnH2n-6，CnH2n-12等。最简单的芳香烃是苯C6H6。芳香烃分为对称结构的烃（如苯、萘、蒽）和带侧链的芳香烃（如甲苯）。 所有的润滑油成分中都含有芳香烃，电力用油中当然也不例外。芳香烃比环烷烃化学性质活泼，它们的活性是完全由侧链的数

5、量和大小决定。芳香烃是生成渣滓的主要物质，但完全除去芳香烃而不使油过度净化是不可能的，也是不必要的。石油中含芳香烃的量约在1430之间变化。,石油中的非烃类化合物 含硫化合物 含氮化合物 含氧化合物 胶状物质 非烃类化合物在天然石油中的含量少，其分子中具有极性原子或基团，化学稳定型、热稳定型及光稳定型都很差，是形成油泥沉淀的主要组分，它们对石油产品的质量和使用均有一定的不良影响，一般在炼制过程中应尽量除去。,四、石油及其馏分的烃类组成表示法 1. 单体烃组成 用单个烃的含量表示石油及其馏分中的烃类组成，即为单体烃组成。该种表示方法一般适用石油气和低沸点石油馏分。,2. 烃族组成 所谓族就是化学

6、结构相似的一类化合物。当不可能或不需要进行单体化合物组成分析时，常用烃族组成来表示石油的化学组成。即用烷烃、环烷烃、芳香烃等烃化合物的总含量表示石油及其馏分中的烃类组成，即为族组成。由于所用的分析方法不同，中沸点以上馏分的族组成通常以饱和烃（烷烃和环烷烃）、轻芳烃（单环芳烃）、中芳烃（双环芳烃）、重芳烃（多环芳烃）等的含量表示。该种方法简单而实用。,3. 结构族组成 在高沸点馏分中，所含化合物的分子量较大，其结构也更加复杂，往往一个分子中有芳香环、环烷环和烷基侧链同时存在，很难说它属于哪一族烃，无法用族组成表示。 结构族组成表示法是把整个馏分（各种烃分子的混合物）当作一种“平均分子”组成，并认

7、为它是由某些“结构单位”（芳香环、环烷环和烷基侧链）所组成， 因而可用“平均分子”中的环数以及每种“结构单位”在“平均分子”中所占的分量（每个结构单位上的碳原子数占分子中总碳原子数的百分数）表示。,该化合物中碳原子的总数为19，其中芳香环上的碳原子数为6，环烷环上的碳原子数为4，烷基侧链上的碳原子数为9。若用CA、CN和CP分别表示芳香环、环烷环和烷基侧链上碳原子的百分数，则CA为31.6，CN为21.0，CP为47.4；总环数RT为2，芳香环RA为1，环烷环RN为l。,第二节 电力用油的化学组成,一、石油润滑油馏分的化学组成 润滑油馏分中饱和烃的含量最大，约在60以上，芳香烃含量次之，胶质含

8、量较少。,二、电力用油的烃类组成,三、电力用油的化学组成对其性质的影响 不同烃类对油品性质的影响,第三节 电力用油的加工程序,一、润滑油馏分的制备 1原油的预处理 原油的预处理的主要目的是去除其中的水分，分离出原油中存在的机械杂质及无机盐类。 预处理方法 热沉降法 离心分离法 化学药剂法,2. 蒸馏 蒸馏的目的是调整成品油的黏度和闪点。 常压蒸馏 减压蒸馏,（1）常压分馏 经预处理的原油送入常压分馏塔中，按不同的沸点范围截取馏分，一般在350以下可得到汽油、煤油馏分；塔底所余下的350以上的重油送减压分馏塔分馏。在常压蒸馏装置的底部余下的350以上的称为重油，重油需再进行减压蒸馏。,（2）减压

9、分馏 减压分馏是根据降低压力从而降低液体沸点的原理，将常压塔内、沸点较高的重油送入减压分馏塔后，利用抽真空的方法（塔内真空一般约为98.7kPa （740mmHg）降低重油的沸点，其中的高沸点馏分便可在不太高的温度下从不同侧线一一分馏出来，即得润滑油馏分。,二、润滑油的精制 除去馏分油中非理想组分的工艺过程，称“精制”。 成品油精制的目的是提高油品的抗氧化安定性，改善其粘温性能和低温流动性等指标。,1酸碱精制 馏分油首先与硫酸进行混合反应，分离出反应形成的酸渣；然后馏分油再与碱溶液或氧化钙混合，中和油中残存的硫酸和（或吸附）反应形成的酸性产物；最后经过水洗，去除油品中的碱性产物。最后经过滤后得

10、到成品油。,2溶剂精制 溶剂精制润滑油是一种物理方法，它不改变润滑油中任何组分的分子结构，即不起化学反应，只是通过物理溶解除去润滑油馏分中的非理想组分。 目前应用最广泛的溶剂有糠醛（分子式C5H4O2）、N甲基2吡咯烷酮（NMP）、DUOSUL酚苯酚等。对馏分油中的多环芳烃、胶状、沥青状物质等的溶解度较大，而对理想组分的溶解度小得多，由此可将非理想组分除去。,3吸附精制（白土补充精制） 利用漂白土的物理吸附性能，除去油品中的少量极性杂质。 优点是可以明显的改善油品的颜色、气味，提高油品的抗氧化安定性,4脱蜡 润滑油脱蜡过程的目的是从润滑油馏分中，分离出在低温下容易从油中析出，且熔点较高的结晶烃

11、类蜡，以降低油品的凝点、解决油品在低温使用条件下的流动性。,冷榨脱蜡是将馏分油冷至低温，通过压榨机将凝固的蜡从油中分离，该法只适用于变压器油和轻质润滑油等的脱蜡。 溶剂脱蜡是在粘度较大的馏分油中加入适当的溶剂（丙酮和苯-甲苯等混合溶剂），使其粘度变小，然后再用冷冻、过滤等方法将蜡状物除去。 尿素脱蜡一般只适用于变压器油，是利用尿素与高分子正构烷烃、长侧链的环状烃等形成包合物，从而将其除去。 分子筛脱蜡，是利用分子筛对蜡状物的选择吸附，来达到脱蜡的目的。 加氢脱蜡也叫加氢降凝，是利用具有高选择性的催化剂使润滑油馏分中的正构烷烃发生异构化反应转变为异构烷烃；或进行选择性加氢反应，使高分子烷烃变为低

12、分子烷烃，而对其他烃类基本上不发生反应，这样就使油中的固态烃大量转变为液态烃，从而使油品的凝点显著降低。,5加氢精制 该法是在一定温度、压力和催化剂的作用下，加入氢气使部分芳环变成环烷烃或开环，不饱和烃变成饱和烃，含氧、含氮及含硫化合物，分别变成H2O、NH3及H2S等气体，从而与油分离，使油得到精制。,6. 联合精制工艺 物理联合处理工艺 溶剂精制溶剂脱蜡白土补充精制 物理化学联合处理工艺 溶剂预精制加氢裂化溶剂脱蜡 加氢裂化溶剂脱蜡高压加氢补充精制 溶剂精制溶剂脱蜡中低压加氢补充精制 化学处理工艺 加氢裂化催化脱蜡加氢精制,三、调合 调合工艺是制取电力用油的最后工序。这一工艺是根据不同型号

13、的油品，在粘度、凝点等方面的不同要求，将精制后所得的基础油按不同的比例进行调合，并根据要求加入抗氧化剂等类添加剂，经充分混匀、检验合格后便可得商品性的电力用油。,第四节 电力用油的分类及其质量标准,一、石油产品的分类 石油产品及润滑剂共分为F、S、L、W、B、C等六大类。其中L类为润滑剂及相关产品，根据润滑剂的不同应用场合，把L类产品又分成了19个组。如N组应用场合是电器绝缘，T组应用于汽轮机。,1石油产品及润滑剂的总分类见表,2润滑剂和有关产品（L类）的分类见表 GB/T 7631.1-2008 润滑剂、工业用油和有关产品(L类)的分类 第1部分：总分组,二、电力用油的分类,变压器油的牌号是根据其凝点划分。如：10号和25号变压器油的凝固点分别为-10和-25。,汽轮机油的牌号是根据该油品在50时的运动粘度的平均数划分。如：32号和46号汽轮机油的运动粘度（50）分别为28.835.2mm2/s和41.450.6mm2/s。,三、电力用油的质量标准 （1）要有良好的抗氧化安定性。 （2）要