專利名稱：介電流體和制造它的方法
技術領域：
本發(fā)明的領域本發(fā)明涉及包含從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分的絕緣介電流體。本發(fā)明進一步涉及制造包含從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分的這些介電流體的方法。
本發(fā)明的背景介電流體是能夠維持穩(wěn)定的電場和作為電絕緣體的流體。因此，介電流體用于耗散通過供能部件所產(chǎn)生的熱量并且將這些部件與設備殼體之間和與其它內(nèi)部零件和設備之間絕緣。影響到它有效地和可靠地發(fā)揮功能的能力的介電流體的性能包括閃點和燃點，熱容量，在一定的溫度范圍內(nèi)的粘度，脈沖擊穿強度，氣體生成趨勢，和傾點。鑒于介電流體的各種性能，它們常常由這些性能而不是由具體的組成來定義。
介電流體傳統(tǒng)上是從環(huán)烷烴基礎油，硅氧烷油，或合成有機酯制造的。基于礦物油的介電流體已經(jīng)廣泛使用的，因為它們的廣泛的可獲取性，低成本，和物理性能；然而，礦物油具有相對低的閃點和燃點。多氯化聯(lián)苯(PCB)已備選的介電流體而開發(fā)。多氯化聯(lián)苯具有優(yōu)異的介電性質(zhì)并且它們比礦物油具有低得多的可燃性。每當遇到與流體可燃性有關的安全問題時，政府機構有一時期指定了PCB的使用。不幸地是，多氯化聯(lián)苯原來是環(huán)境上有害物質(zhì)。硅氧烷油和高分子量烴目前列為在需要更低可燃液體的應用中的最受歡迎的選擇。在低得多的程度上，合成和天然的酯類流體和合成烴類也可以使用。
因為傳統(tǒng)上用于介電流體中的油的供應是有限的，介電流體逐漸地變得更加昂貴。此外，對此類油的商業(yè)需求不久會超過它們的供給。
已經(jīng)投入研究來開發(fā)制造可用作電氣油或變壓器油的油組合物的方法和投入研究可用作電氣用油或變壓器油的油組合物。舉例來說，EP 0 458 574 B1，美國專利No.6,083,889，和JP2001195920公開了生產(chǎn)配制變壓器油以及生產(chǎn)可用作電氣用油或變壓器油的油組合物的方法。
現(xiàn)有技術中已知的是生產(chǎn)合成油并且在生產(chǎn)具有高性能的合成油時有很多開發(fā)性的嘗試。舉例來說，EP 0 776 959 A2，EP 0 668 342B1，WO 00/014179，WO 00/14183，WO 00/14187，WO 00/14188，WO 01/018156 A1，WO 02/064710 A2，WO 02/070629 A1，WO02/070630 A1，和WO 02/070631 A2涉及合成潤滑劑油組合物和生產(chǎn)合成潤滑劑油組合物的方法。
仍然需求具有所需性能的介電流體，這些性能包括高燃點，高閃點，優(yōu)異的介電擊穿，良好的熱容量，和優(yōu)異的脈沖擊穿強度。還需求這些介電流體的豐富和經(jīng)濟性來源或需求生產(chǎn)這些介電流體的有效和經(jīng)濟性方法。
本發(fā)明的概述本發(fā)明涉及包括從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的一種或多種油餾分的介電流體，其中介電流體顯示出高的介電擊穿電壓，高閃點，和高的燃點。
在一個實施方案中，本發(fā)明涉及包括一種或多種油餾分的介電流體，該油餾分具有T90≥950；在100℃下在約6cSt和約20cSt之間的運動粘度；和≥-14℃的傾點。一種或多種油餾分包括≥10wt％具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子，≤3wt％具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子，和低于0.30wt％的芳族烴，而介電流體具有由ASTM D877測量的≥25kV的介電擊穿電壓。
本發(fā)明的詳細說明已經(jīng)吃驚地發(fā)現(xiàn)，包含從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的某些油餾分的介電流體顯示出卓越的性能。因此，本發(fā)明涉及包含這些油餾分的介電流體和制造它們的方法。合適的高度鏈烷烴屬性蠟的例子包括費-托(Fischer-Tropsch)法形成的蠟，疏松石臘，去油疏松石臘，精煉腳子油，蠟質(zhì)潤滑劑殘液，正鏈烷烴蠟，正α-烯烴(NAO)蠟，在化工工藝中生產(chǎn)的蠟，去油的石油衍生蠟，微晶蠟，和它們的混合物。這些高度鏈烷烴屬性蠟經(jīng)過加工得到具有所需性能(包括T90≥950)的油餾分，而這些油餾分用來得到具有高閃點和燃點和具有高介電擊穿電壓的介電流體。在一個優(yōu)選的實施方案中，高度鏈烷烴屬性蠟是費-托法(Fischer-Tropsch)衍生蠟和提供費-托法衍生油餾分。
已經(jīng)吃驚地發(fā)現(xiàn)，包含從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分的介電流體顯示出由ASTM D877測量的≥25kV的優(yōu)異的介電擊穿電壓和高的閃點和燃點，該油餾分包含≥10wt％具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子，≤3wt％具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子，和低于0.30wt％芳族烴并具有≥950的T90沸點；在100℃下在約6cSt和約20cSt之間的運動粘度；和≥-14℃的傾點。因此，這些油餾分能夠理想用作介電流體。
根據(jù)本發(fā)明的介電流體包括從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的一種或多種油餾分，后者具有≥950，優(yōu)選≥1000的T90沸點，和在100℃下在約6cSt和約20cSt之間的運動粘度。相對于它們的粘度，這些油餾分的高沸點使得它們具有高閃點和高燃點，與具有類似粘度的其它鏈烷烴油相比。即使本發(fā)明的油餾分具有高沸點，它們?nèi)匀挥凶銐蚝玫牧鲃有詠硖峁┯行У睦鋮s作用。根據(jù)本發(fā)明的介電流體包括從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的一種或多種油餾分。根據(jù)本發(fā)明的介電流體具有由ASTM D877測量的≥25kV，優(yōu)選≥30kV和更優(yōu)選≥40kV的介電擊穿電壓。優(yōu)選，根據(jù)本發(fā)明的介電流體具有≥310℃的燃點，更優(yōu)選≥325℃的燃點。優(yōu)選，根據(jù)本發(fā)明的介電流體具有≥280℃的閃點。
根據(jù)本發(fā)明的介電流體包括一種或多種油餾分，該油餾分包含≥10wt％具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子，≤3wt％具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子，和低于0.30wt％芳族烴。高數(shù)量的單環(huán)烷烴屬官能團使得本發(fā)明的油餾分具有良好的溶解能力，良好的密封適應性，和與其它油的良好溶混性。極低數(shù)量的多環(huán)烷烴屬官能團使得本發(fā)明的油餾分具有優(yōu)異的氧化穩(wěn)定性。極低量的芳族烴使得油餾分具有優(yōu)異的氧化穩(wěn)定性和UV穩(wěn)定性。
本發(fā)明的介電流體可以在新的和現(xiàn)有的電力和分配電氣設備如變壓器，調(diào)節(jié)器，電路斷路器，開關裝置，地下電纜，和附屬設備中用作絕緣和冷卻介質(zhì)。它們在功能上與現(xiàn)有的礦物油基的介電流體可混溶并且與現(xiàn)有裝置相適應。包含從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分的本發(fā)明的這些介電流體能夠用于需要高閃點、高燃點、優(yōu)異的介電擊穿電壓和良好的添加劑溶解度的應用中。尤其，包含從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分的本發(fā)明的介電流體能夠用于那些需要高燃點絕緣油的應用中。另外，從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的這些油餾分顯示出優(yōu)異的抗氧化性和良好的彈性體相容性。
本發(fā)明的從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分是通過包括加氫異構化作用在內(nèi)的方法從高度鏈烷烴屬性蠟制備的。優(yōu)選，高度鏈烷烴屬性蠟是在約600到750的條件下通過使用包含貴金屬加氫組分的形狀選擇性中等孔隙尺寸分子篩來加氫異構化的。
在一個優(yōu)選的實施方案中，高度鏈烷烴屬性蠟是費-托法(Fischer-Tropsch)衍生蠟和提供費-托法衍生油餾分。油餾分是從費托法合成油的蠟質(zhì)餾分制備的。同樣地，用作介電流體的費-托法衍生的油餾分是通過包括以下步驟的方法制備的進行費-托合成法得到產(chǎn)品料流；從產(chǎn)品料流中分離出基本上鏈烷烴屬蠟原料；將基本上鏈烷烴屬蠟原料加氫異構化，分離出異構化油；和任選地加氫精制該異構化油。從該工藝中分離出費-托法衍生的油餾分，后者包括≥10wt％具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子，≤3wt％具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子和低于0.30wt％芳族烴以及具有≥950的T90沸點；在100℃下在約6cSt和約20cSt之間的運動粘度；和≥-14℃的傾點。費-托法油餾分的在這里列舉的優(yōu)選實例也可以從該工藝過程中分離。
優(yōu)選，鏈烷烴屬性蠟原料是在約600到750的條件下通過使用包含貴金屬加氫組分的形狀選擇性中等孔隙尺寸分子篩來加氫異構化的。制造費托法衍生的油餾分的方法的例子已描述在2003年12月23日申請的U.S.S.N.10/744,870中，它以全部內(nèi)容被引入這里供參考。具有高單環(huán)烷烴和低鏈烷烴的費-托法油餾分的實施方案的例子已描述在2003年12月23日申請的U.S.S.N.10/744,389中，它以全部內(nèi)容被引入這里供參考。
根據(jù)本發(fā)明，該介電流體包括從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的一種或多種油餾分，后者含有較高重量百分數(shù)的具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子和較低重量百分數(shù)的具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子和芳族烴。根據(jù)本發(fā)明的油餾分包括≥10wt％具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子和≤3wt％具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子。在優(yōu)選的實施方案中，從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分包括≥15wt％具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子。在另一個優(yōu)選實施方案中，從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分包括≤2.5重量百分數(shù)的具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子。在另一個優(yōu)選實施方案中，從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分包括≤1.5重量百分數(shù)的具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子。在又一個優(yōu)選的實施方案中，從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分包括大于5的具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子的重量百分數(shù)與具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子的重量百分數(shù)的比率。含有具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子的重量百分數(shù)與具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子的重量百分數(shù)之間的高比率的從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分是優(yōu)越的介電流體。即使從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的這些油餾分含有高石蠟含量，它們出乎意料地顯示出對添加劑的良好溶解度和與其它油之間的溶混性，因為環(huán)烷烴賦予添加劑溶解度。從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的這些油餾分也是所需要的，因為具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子會降低氧化穩(wěn)定性，降低粘度指數(shù)，和提高諾亞克(Noack)揮發(fā)性。具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子的作用的模型已給出在V.J.Gatto等人，“The Influence of Chemical Structureon the Physical Properties and Antioxidant Response ofHydrocracked Base Stocks and Polyalphaolefins”，J.SyntheticLubrication 19-1，April 2002，pp 3-18中。
因此，在優(yōu)選的實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的介電流體包括從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的一種或多種油餾分，后者包含極低重量百分數(shù)的具有芳族官能團的分子，高的重量百分數(shù)的具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子，以及具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子的重量百分數(shù)與具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子的重量百分數(shù)的高比率(或高重量百分數(shù)的具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子和極低重量百分數(shù)的具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子)。
介電流體包括含有大于95wt％飽和烴的從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分，根據(jù)洗脫柱色譜法，ASTM D 2549-02測定。烯烴的存在量低于由長持續(xù)時間C13核磁共振譜法(NMR)可檢測的量。優(yōu)選，具有芳族官能團的分子的存在量由HPLC-UV測定是低于0.3重量百分數(shù)并且由加以改進以測量低水平芳族烴的ASTM D 5292-99得到證實。在優(yōu)選實施方案中，具有芳族官能團的分子的存在量低于0.10重量百分數(shù)，優(yōu)選低于0.05重量百分數(shù)，更優(yōu)選低于0.01重量百分數(shù)。優(yōu)選，硫的存在量低于10ppm，更優(yōu)選低于5ppm，和甚至更優(yōu)選低于1ppm，根據(jù)ASTM D 5453-00由紫外線熒光法測定。
根據(jù)本發(fā)明，提供了包括從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分的介電流體。本發(fā)明的絕緣介電流體可以包括從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的并具有大于或等于950的T90沸點的這些油餾分中的一種或多種。根據(jù)本發(fā)明的介電流體也任選包括一種或多種添加劑。另外，根據(jù)本發(fā)明的介電流體可以任選包括典型地用作介電流體的其它油。這些其它油可以是費-托法衍生油，礦物油，其它合成油，和它們的混合物。一種以上的油的使用可以允許通過具有更優(yōu)選性能的第二種油的添加來提升一種油的不太合乎要求的性能。通過摻混來提升的那些性能的例子是粘度，傾點，閃光和燃點，界面張力，和介電擊穿電壓。
定義和術語下列術語將在整個說明書中使用并具有下列含義，除非另有說明。
術語“從費-托法衍生的”或“費-托法衍生的”指從費-托法中得到或在一些階段中由費-托法產(chǎn)生的產(chǎn)物、餾分或原料。
術語“從石油衍生的”或“石油衍生的”指從來自于蒸鎦原油過程中的那些蒸氣頂部流出料流以及屬于不可蒸發(fā)的剩余部分的那些殘渣燃料得到的產(chǎn)物、餾分或原料。石油衍生的來源能夠來自于油氣田冷凝物。
高度鏈烷烴屬性蠟是指具有高含量的正鏈烷烴，一般大于40wt％，優(yōu)選大于50wt％，和更優(yōu)選大于75wt％的蠟。優(yōu)選，用于本發(fā)明中的高度鏈烷烴屬性蠟也具有極低水平的氮和硫，一般低于25ppm的總合計氮和硫和優(yōu)選低于20ppm。可用于本發(fā)明中的高度鏈烷烴屬性蠟的例子包括疏松石臘，去油疏松石臘，精煉腳子油，蠟質(zhì)潤滑劑殘液，正鏈烷烴蠟，NAO蠟，在化工工藝中生產(chǎn)的蠟，去油的石油衍生蠟，微晶蠟，費-托合成過程中得到的蠟，和它們的混合物?？捎糜诒景l(fā)明的高度鏈烷烴屬性蠟的傾點是大于50℃和優(yōu)選大于60℃。
術語“從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的”是指從高度鏈烷烴屬性蠟得到的或在一些階段中從高度鏈烷烴屬性蠟生產(chǎn)的產(chǎn)物、餾分或(烴)原料。
芳族烴指含有共享連續(xù)離域電子云的至少一個原子基團的任何烴質(zhì)化合物，其中在原子基團中離域電子的數(shù)量與對于4n+2的Huckel規(guī)則的解答(例如，對于6個電子而言n＝1，等等)對應。代表性的例子包括，但不限于，苯，聯(lián)苯，萘，等等。
具有環(huán)烷烴屬官能團的分子是指任何分子，后者屬于或含有作為一個或多個取代基的單環(huán)或稠合多環(huán)族飽和烴基團。環(huán)烷烴屬基團任選被一個或多個，優(yōu)選一個到三個，的取代基所取代。代表性例子包括，但不限于，環(huán)丙基，環(huán)丁基，環(huán)己基，環(huán)戊基，環(huán)庚基，十氫萘，八氫并環(huán)戊二烯，(十五烷-6-基)環(huán)己烷，3，7，10-三環(huán)己基十五烷，十氫-1-(十五烷-6-基)萘，等等，具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子是指屬于具有三個到七個環(huán)上碳原子的單環(huán)飽和烴基團的任何分子或被具有三個到七個環(huán)上碳原子的單個單環(huán)飽和烴基團取代的任何分子。環(huán)烷烴屬基團任選被一個或多個，優(yōu)選一個到三個，的取代基所取代。代表性例子包括，但不限于，環(huán)丙基，環(huán)丁基，環(huán)己基，環(huán)戊基，環(huán)庚基，(十五烷-6-基)環(huán)己烷，等等。
具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子是指屬于具有兩個或多個稠環(huán)的稠合多環(huán)族飽和烴環(huán)基團的任何分子，被一個或多個的具有兩個或多個稠環(huán)的稠合多環(huán)族飽和烴環(huán)基團取代的任何分子，或被一個以上的具有三個到七個環(huán)上碳原子的單環(huán)飽和烴基團取代的任何分子。稠合多環(huán)族飽和烴環(huán)基團優(yōu)選具有兩個稠環(huán)。環(huán)烷烴屬基團任選被一個或多個，優(yōu)選一個到三個，的取代基所取代。代表性例子包括，但不限于，十氫萘，八氫并環(huán)戊二烯，3，7，10-三環(huán)己基十五烷，十氫-1-(十五烷-6-基)萘，等等。
運動粘度是流體在重力作用下的流動阻力的量度。許多潤滑基基礎油，從它們制備的精制潤滑劑，和設備的正確操作取決于所使用的流體的合適粘度。運動粘度是由ASTM D 445-01測定的。結果以厘沲(cS t)報道。本發(fā)明的從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分在100℃下具有在約6.0cSt和20cSt之間的運動粘度。優(yōu)選，從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分在100℃下具有在約8cSt和16cSt之間的運動粘度。
粘度指數(shù)(VI)是經(jīng)驗的，無量綱的數(shù)值，表示了溫度變化對于油的運動粘度的影響。液體隨溫度改變粘度，當受熱時變成較低粘稠的；油的VI越高，它隨溫度改變粘度的傾向越低。每當在廣泛變化的溫度下需要相對恒定的粘度時，高VI油是需要的。VI可以按照在ASTM D 2270-93中所述來測定。優(yōu)選，從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分具有在約130和190之間和更優(yōu)選在約140和180之間的粘度指數(shù)。
傾點是油的樣品在小心控制的條件下開始流動的溫度的量度。傾點是按照在ASTM D 5950-02中所述方法來測定。結果以攝氏溫度報道。許多商購潤滑劑基礎油對傾點有技術要求。當油具有低的傾點時，它們也可能具有其它良好的低溫性能，如低濁點，低的冷濾堵塞點，和低溫曲軸轉(zhuǎn)動粘度。濁點是對傾點補充的量度，并且表達為油樣品在小心規(guī)定的條件下開始產(chǎn)生渾濁的溫度。濁點可以通過，例如，ASTMD 5773-95來測定。具有低于約35℃的傾點-濁點展寬(即，在傾點溫度和霧點溫度之間的差異)的油是所需要的。較高的傾點-濁點展寬要求將油加工成極低傾點，以便符合濁點技術規(guī)格。本發(fā)明的從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分具有≥-14℃，優(yōu)選≥-12℃的傾點。
諾亞克揮發(fā)性被定義為根據(jù)ASTM D5800，當油在試驗坩鍋(空氣的恒定氣流被驅(qū)動流過它達到60分鐘)中在250℃和比常壓低20毫米汞柱(2.67kPa；26.7毫巴)下加熱時，油所損失的質(zhì)量(以wt％表達)。計算諾亞克揮發(fā)性的和與ASTM D5800很好地關聯(lián)的更方便方法是根據(jù)ASTM D6375，使用熱重分析器試驗(TGA)。TGA諾亞克揮發(fā)性在整個公開物中使用，除非另有說明。優(yōu)選，本發(fā)明的從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分具有低于10wt％和更優(yōu)選低于5wt％的諾亞克揮發(fā)性。
苯胺點試驗指示油是否有可能損害與油接觸的彈性體(橡膠復合物)。苯胺點被稱作“苯胺點溫度”，它是等同體積的苯胺(C6H5NH2)和油形成單相的最低溫度(或℃)。苯胺點(AP)粗略地與油樣品中的芳族烴的量和類型有關聯(lián)。低AP是較高芳族烴含量的指征，而高AP是較低芳族烴含量的指征。苯胺點由ASTM D611-04測定。優(yōu)選，本發(fā)明的從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分具有100-170℃的苯胺點。因此，從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分顯示出良好的彈性體相容性。
用L-4催化劑試驗的氧化器BN是利用Dornte型氧吸附裝置測試耐氧化性的試驗(R.W.Dornte，“Oxidation of White Oils”，Industrial and Engineering Chemistry，Vol.28，page26，1936)。通常地，條件是在340下一個大氣壓的純氧，報道1000ml的O2被100g的油吸收的小時數(shù)。在用L-4催化劑試驗的氧化器BN中，每100克的油使用0.8ml的催化劑。催化劑是可溶性環(huán)烷酸金屬鹽在煤油中的混合物，模擬所使用的曲軸箱用油的平均金屬分析?？扇苄原h(huán)烷酸金屬鹽的混合物模擬所使用的曲軸箱用油的平均金屬分析。在催化劑中金屬的水平是如下銅＝6,927ppm；鐵＝4,083ppm；鉛＝80,208ppm；錳＝350ppm；錫＝3565ppm。添加劑包裝料是80毫摩爾的雙多亞丙基苯基二硫代磷酸鋅(zincbispolypropylenephenyldithio-phosphate)/每100克的油，或大約1.1克的OLOA260。用L-4催化劑試驗的氧化器BN測量在模擬應用中成品潤滑劑的響應。高的值，或吸附一升氧的長時間，表示良好的穩(wěn)定性。OLOA是Oronite Lubricating Oil Additive的首字母縮寫詞，它是Chevron Texaco Oronite Company的注冊商標。
一般，用L-4催化劑試驗的氧化器BN的結果應該是高于約7小時。優(yōu)選，有L-4值的氧化器BN的結果是大于約10小時。優(yōu)選，本發(fā)明的從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分具有大于約10小時的結果。本發(fā)明的費-托法衍生油餾分具有遠大于10小時的結果。
閃點是受熱的油放出足夠的蒸氣與空氣形成可燃性混合物的最低溫度，該可燃性混合物在與點火源接觸時將點燃。它是油的揮發(fā)性的指標。根據(jù)本發(fā)明，閃點由ASTM D92測定。優(yōu)選，本發(fā)明的介電流體具有≥280℃的閃點。
燃點是受熱的油放出足夠的蒸氣與空氣形成可燃性混合物的最低溫度，該可燃性混合物在與點火源接觸時將點燃并維持燃燒最少5秒。它是油的可燃性的指標。根據(jù)本發(fā)明，燃點是由ASTM D92測定的。優(yōu)選，本發(fā)明的介電流體具有≥310℃，更優(yōu)選325℃的燃點。
介電擊穿電壓是在油中產(chǎn)生電飛弧的最小電壓。它是油在電源頻率下承受電應力但沒有破壞的能力的量度。介電擊穿電壓的低值一般用于表明污染物如水，污物或其它導電性顆粒在油中的存在。介電擊穿電壓是根據(jù)ASTM D877測量的。本發(fā)明的介電流體具有≥25kV，優(yōu)選≥30kV和更優(yōu)選≥40kV的介電擊穿電壓。
低的水含量是在絕熱體系中獲得和維持可接受的電氣絕緣強度和低的介電損耗所需要的。根據(jù)本發(fā)明，水含量由ASTM D 1533測定。優(yōu)選，本發(fā)明的介電流體具有低于100ppm，更優(yōu)選低于35ppm，和甚至更優(yōu)選低于25ppm的水含量。
油的界面張力是為了破裂在油水界面上存在的油膜所需要的力(達因/每厘米)。當某些污染物如皂，漆，清漆，和氧化產(chǎn)物存在于油中時，油的膜強度被削弱，因此需要較低的力發(fā)生破裂。根據(jù)本發(fā)明，界面張力是由ASTM D971測定的。優(yōu)選，本發(fā)明的介電流體顯示出大于30，更優(yōu)選大于35，和甚至更優(yōu)選大于40達因/cm的界面張力。
油的中和值是酸性或堿性物質(zhì)存在量的量度。隨著油在使用中老化，酸性和因此該中和值會提高。具有高的中和值的已用過的油表示該油已氧化或被諸如清漆、涂料或其它外來物之類的物質(zhì)所污染。堿性中和值是從油中的堿性污染物引起的。根據(jù)本發(fā)明，中和值是由ASTM D974測量的。優(yōu)選，本發(fā)明的介電流體具有低于0.05mg KOH/g，更優(yōu)選低于0.03mg KOH/g，和甚至更優(yōu)選低于0.02mg KOH/g的中和值。
介電流體的損耗因子是在施加于油的正弦曲線電位與所產(chǎn)生的電流之間的相角的余弦。損耗因子表明油的介電損耗；因此介電加熱。高的損耗因子是污染或變質(zhì)產(chǎn)物如水分，碳或其它導電性物質(zhì)，金屬皂和氧化產(chǎn)物的存在的指征。根據(jù)本發(fā)明，損耗因子是由ASTM D924測量的。優(yōu)選，本發(fā)明的介電流體具有在25℃下低于0.05和在10℃下低于0.30的損耗因子。
從本發(fā)明的高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油的沸點是通過模擬蒸餾，使用ASTM D 6352測量的并且在不同的回收質(zhì)量百分數(shù)下以報道。沸程分布(5-95)是通過從T95(回收95質(zhì)量百分數(shù))沸點扣除T5(回收5質(zhì)量百分數(shù))沸點來計算的，。
這里在實施例中使用的其它規(guī)格標準包括ASTM D3487，用于電氣設備中的礦物絕緣油的ASTM Type II標準規(guī)格；ASTM D5222-00，高燃點電氣絕緣用油的ASTM標準規(guī)范(高分子量烴規(guī)范)；IEEEC57.121，Institute of Electrical and Electronic Engineers 1998IEEE Guide for Acceptance and Maintenance of Less FlammableHydrocarbon Fluid in Transformers；和IEC 1099，InternationalElectrochemical Commission Specification for Unused SyntheticOrganic Esters for Electrical Purposes。即使不規(guī)定，下列試驗方法用于實施例中運動粘度，ASTM D445；外觀@25℃，可見的，ASTM D1524；界面張力，ASTM D971；中和值，ASTM D974；和沸程分布(5-95)(T95減去T5)，ASTM D6352。
高度鏈烷烴屬性蠟用于制造本發(fā)明的油餾分的高度鏈烷烴屬性蠟能夠是具有高正鏈烷烴含量的任何蠟。優(yōu)選，高度鏈烷烴屬性蠟包括大于40wt％，優(yōu)選大于50wt％，和更優(yōu)選大于75wt％的正鏈烷烴。優(yōu)選，用于本發(fā)明中的高度鏈烷烴屬性蠟也具有極低水平的氮和硫，一般低于25ppm的總合計氮和硫和優(yōu)選低于20ppm?？捎糜诒景l(fā)明中的高度鏈烷烴屬性蠟的例子包括疏松石臘，去油疏松石臘，精煉腳子油，蠟質(zhì)潤滑劑殘液，正鏈烷烴蠟，NAO蠟，在化工設備工藝中生產(chǎn)的蠟，去油的石油衍生蠟，微晶蠟，費-托合成過程中得到的蠟，和它們的混合物?？捎糜诒景l(fā)明的高度鏈烷烴屬性蠟的傾點是大于50℃和優(yōu)選大于60℃。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些高度鏈烷烴屬性蠟能夠加工得到具有相對于它們的粘度而言的高沸點的油餾分。因此，這些油餾分可用于得到具有高閃點，高燃點，和高介電擊穿電壓的介電流體。在一個優(yōu)選的實施方案中，高度鏈烷烴屬性蠟是費-托法(Fischer-Tropsch)衍生蠟和提供費-托法衍生油餾分。
得到油餾分的方法根據(jù)本發(fā)明的介電流體包括從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的一種或多種油餾分。本發(fā)明的從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分是通過包括加氫異構化作用在內(nèi)的方法從高度鏈烷烴屬性蠟制備的。優(yōu)選，高度鏈烷烴屬性蠟是在約600到750的條件下通過使用包含貴金屬加氫組分的形狀選擇性中等孔隙尺寸分子篩來加氫異構化的。來自加氫異構化的產(chǎn)物被分餾得到具有大于或等于950的T90沸點，在約6cSt和約20cSt之間的運動粘度，和大于或等于-14℃的傾點的一種或多種餾分。油餾分用來得到具有大于或等于25kV的介電擊穿(電壓)的介電流體，由ASTM D877測量。從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分也包括低于0.30重量百分數(shù)的芳族烴和≥10wt％具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子和≤3wt％具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子。
在一個優(yōu)選的實施方案中，高度鏈烷烴屬性蠟是費-托法(Fischer-Tropsch)衍生蠟和提供費-托法衍生油餾分。
這些油餾分是一種方法得到的，該方法包括提供高度鏈烷烴屬性蠟，然后將高度鏈烷烴屬性蠟加氫異構化得到異構化油。該方法進一步包括將從加氫異構化過程中獲得的異構化油進行分餾以得到具有大于或等于950的T90沸點的一種或多種餾分。餾分然后進行選擇以使得具有上述性能。
在優(yōu)選的實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的油餾分是費-托法衍生的油餾分。用作介電流體的費-托衍生的油餾分是通過費-托合成方法，隨后通過費-托合成油的蠟質(zhì)餾分的加氫異構化反應來制備的。
費-托合成法與費-托化學過程中，合成氣通過在反應條件下與費-托催化劑接觸被轉(zhuǎn)化成液烴。典型地，甲烷和任選的更重的烴(乙烷和更重的烴)能夠被輸送通過普通的合成氣產(chǎn)生器以提供合成氣。一般，合成氣含有氫氣和一氧化碳，和可以包括較少量的二氧化碳和/或水。硫，氮，鹵素，硒，磷和砷污染物在合成氣中的存在是不希望有的。因此之故和取決于合成氣的質(zhì)量，優(yōu)選的是在進行費-托化學過程之前從原料中除去硫和其它污染物。除去這些污染物的方法是本領域中技術人員所熟知的。例如，ZnO防護床(guardbeds)對于除去硫雜質(zhì)是優(yōu)選的。除去其它污染物的方法是本領域中技術人員所熟知的。還希望在費-托反應器之前提純合成氣以便除去在合成氣反應過程中產(chǎn)生的二氧化碳和沒有預先除去的任何另外的硫化合物。這能夠，例如，通過讓合成氣與微堿性的溶液(例如，碳酸鉀水溶液)在填料塔中接觸來完成。
在費-托方法中，讓包括H2和CO的混合物的合成氣與費-托催化劑在合適溫度和壓力反應條件下接觸將形成液體和氣態(tài)烴類。費-托反應典型地在約300-700(149-371℃)，優(yōu)選約400-550(204-228℃)的溫度下；約10-600psia(0.7-41巴)，優(yōu)選約30-300psia(2-21巴)的壓力下；和約100-10,000cc/g/hr，優(yōu)選約300-3,000cc/g/hr的催化劑空間速度下進行。進行費-托型反應的條件的例子是本領域中技術人員所熟知的。
費-托合成方法的產(chǎn)物可以是C1-C200+，主要在C5-C100+范圍內(nèi)。反應能夠在各種的反應器類型中進行，如含有一個或多個催化劑床的固定床反應器，淤漿反應器，流化床反應器，或不同類型反應器的結合。此類反應過程和反應器是眾所周知的并且在文獻中有記載。
淤漿費-托方法(它在本發(fā)明的實施中是優(yōu)選的)對于強烈放熱的合成反應可利用優(yōu)異的熱(和質(zhì)量)轉(zhuǎn)移特性并且能夠在使用鈷催化劑時生產(chǎn)出較高分子量、鏈烷烴屬的烴。在淤漿方法中，包括氫氣和一氧化碳的混合物的合成氣作為第三相被鼓泡通過淤漿，該淤漿包括被分散和懸浮在包括合成反應的烴類產(chǎn)品(在反應條件下是液體)的淤漿液體中的顆粒狀費-托型烴類合成催化劑。氫氣與一氧化碳的摩爾比可以寬泛地在約0.5-約4范圍內(nèi)，但更典型地在約0.7-約2.75和優(yōu)選約0.7-約2.5的范圍內(nèi)。特別優(yōu)選的費-托法已在EP0609079中有教導，出于所有目的也完全地引入到這里供參考。
通常，費-托催化劑含有在金屬氧化物載體上的VIII族過渡金屬。催化劑還含有貴金屬促進劑和/或晶體分子篩。合適的費-托催化劑包括Fe，Ni，Co，Ru和Re中的一種或多種，其中鈷是優(yōu)選的。優(yōu)選的費-托催化劑包括在合適的無機載體材料上的有效量的鈷和Re，Ru，Pt，F(xiàn)e，Ni，Th，Zr，Hf，U，Mg和La中的一種或多種，優(yōu)選包括一種或多種高熔點金屬氧化物的催化劑。通常，在催化劑中存在的鈷的量是總催化劑組合物的約1-約50重量百分數(shù)。催化劑也能夠含有堿性氧化物促進劑如ThO2，La2O3，MgO和TiO2，促進劑如ZrO2，貴金屬(Pt，Pd，Ru，Rh，Os，Ir)，硬幣合金(Cu，Ag，Au)，和其它過渡金屬如Fe，Mn，Ni，和Re。合適的載體材料包括礬土，硅石，氧化鎂和二氧化鈦或它們的混合物。含鈷的催化劑的優(yōu)選載體包括二氧化鈦。有用的催化劑和它們的制備是已知的并且在美國專利No.4,568,663中舉例說明，它被認為相對于催化劑選擇而言是舉例說明性的但非限制性的。
某些催化劑已知提供從低到中等的鏈生長概率，和反應產(chǎn)物包括較高比例的低分子(C2-8)量烯烴和較低比例的高分子量(C30+)蠟。某些其它催化劑已知提供較高鏈生長概率，和反應產(chǎn)物包括較低比例的低分子(C2-8)量烯烴和較高比例的高分子量(C30+)蠟。此類催化劑是本領域中技術人員所熟知的并且能夠容易地獲得和/或制備。
來自費-托方法中的產(chǎn)物主要含有鏈烷烴。來自費-托反應中的產(chǎn)物一般包括輕質(zhì)反應產(chǎn)物和蠟質(zhì)反應產(chǎn)物。輕質(zhì)反應產(chǎn)物(即，冷凝物餾分)包括沸點低于約700的烴類(例如，尾氣至中間餾分燃料)，基本上在C5-C20范圍內(nèi)，其中一直到約C30都在減少量。蠟質(zhì)反應產(chǎn)物(即，蠟餾分)包括沸點高于約600的烴類(例如，真空瓦斯油至重質(zhì)鏈烷烴)，基本上在C20+范圍內(nèi)，其中一直到C10都在減少量。輕質(zhì)反應產(chǎn)物和蠟質(zhì)產(chǎn)物兩者基本上是鏈烷烴類。蠟質(zhì)產(chǎn)物一般包括大于70wt％直鏈烷烴，和常常大于80wt％直鏈烷烴。輕質(zhì)反應產(chǎn)物包括含有較大比例的醇和烯烴的鏈烷烴產(chǎn)物。在一些情況下，輕質(zhì)反應產(chǎn)物可以包括高達50wt％和甚至更高的醇和烯烴。它是在提供費-托衍生油餾分(用作根據(jù)本發(fā)明的介電流體)的方法中用作原料的蠟質(zhì)反應產(chǎn)物(即，蠟餾分)。
可用于本發(fā)明中的費-托合成過程中得到的蠟具有低于0.18的碳數(shù)60或更高的產(chǎn)物與碳數(shù)30或更高的產(chǎn)物的重量比。碳數(shù)60或更高的產(chǎn)物與碳數(shù)30或更高的產(chǎn)物的重量比測定如下1)使用ASTM D 6352由模擬蒸餾測量費-托合成過程中得到的蠟的沸點分布；2)使用在ASTM D 6352-98的表1中刊登的正鏈烷烴的沸點，由碳數(shù)將沸點換算成％重量分布；3)將碳數(shù)30或更高的產(chǎn)物的重量百分數(shù)合計；4)將碳數(shù)60或更高的產(chǎn)物的重量百分數(shù)合計；和5)將碳數(shù)60或更高的產(chǎn)物的重量百分數(shù)的總和除以碳數(shù)30或更高的產(chǎn)物的重量百分數(shù)的總和。
本發(fā)明的其它實施方案使用費-托合成過程中得到的蠟，后者具有低于0.15和優(yōu)選低于0.10的碳數(shù)60或更高的產(chǎn)物與碳數(shù)30或更高的產(chǎn)物的重量比。
用于提供介電流體的費-托油餾分是通過包括加氫異構化反應的方法，從費-托法合成油的蠟質(zhì)餾分制備的。費-托油餾分可以通過在2003年12月23日中申請的U.S.S.N.10/744,870中描述的方法來制備，它以全部內(nèi)容被引入這里供參考。用于提供根據(jù)本發(fā)明的介電流體的費-托油餾分可以在與該介電流體的其它任選組分被接收和摻混的地點不同的地點制造。
加氫異構化高度鏈烷烴屬性蠟經(jīng)歷包括加氫異構化的過程，得到可用作根據(jù)本發(fā)明的介電流體的油餾分。
加氫異構化是希望通過在分子結構中分支的選擇性添加來改進油的冷流性能。加氫異構化反應理想地實現(xiàn)了從高度鏈烷烴屬性蠟到非蠟質(zhì)異鏈烷烴的高轉(zhuǎn)化率，同時將裂化引起的轉(zhuǎn)化減到最少。優(yōu)選，在本發(fā)明中加氫異構化的條件加以控制，使得在蠟原料中沸點高于約700的化合物到沸點低于約700的化合物的轉(zhuǎn)化率被維持在約10wt％和50wt％之間，優(yōu)選在15wt％和45wt％之間。
根據(jù)本發(fā)明，加氫異構化反應通過使用形狀選擇性的中等孔隙尺寸分子篩來進行。用于本發(fā)明中的加氫異構化催化劑包括形狀選擇性的中等孔隙尺寸分子篩和任選的在耐火氧化物載體上的催化活性金屬加氫組分。在這里使用的短語“中等孔隙尺寸”是指當多孔性無機氧化物呈現(xiàn)鍛燒形式時，在約3.9-約7.1埃范圍內(nèi)的有效孔隙。用于本發(fā)明的實施中的形狀選擇性的中等孔隙尺寸分子篩一般是1-D10-，11-或12-環(huán)分子篩。本發(fā)明的優(yōu)選的分子篩屬于1-D 10-環(huán)品種，其中10-(11-或12-)環(huán)分子篩具有10個(或11或12個)由氧連接的四面體配位的原子(T-原子)。在1-D分子篩最高，10-環(huán)(或更大)孔隙是彼此平行的，并且不互聯(lián)。然而，應該注意，符合中等孔隙尺寸分子篩的較寬定義但包括具有8節(jié)環(huán)的交叉孔隙的那些1-D 10-環(huán)分子篩也包括在本發(fā)明的分子篩的定義之內(nèi)。intrazeolite通道分類成1-D，2-D和3-D已經(jīng)由R.M.Barrer描述在Zeolites，Science and Technology，編輯F.R.Rodrigues，L.D.Rollman和C.Naccache，NATO ASI Series，1984，該分類以全部內(nèi)容被引入這里供參考(特別地參見75頁)。
用于加氫異構化的優(yōu)選的形狀選擇性的中等孔隙尺寸分子篩是以磷酸鋁為基礎的，如SAPO-11，SAPO-31，和SAPO-41。SAPO-11和SAPO-31是更優(yōu)選的，其中SAPO-11是最優(yōu)選的。SM-3是特別優(yōu)選的形狀選擇性的中等孔隙尺寸SAPO，它具有在SAPO-11分子篩的結構之內(nèi)的晶體結構。SM-3的制備和它的獨有的特性已描述在美國專利No 4,943,424和5,158,665中。用于加氫異構化中的也優(yōu)選的形狀選擇性的中等孔隙尺寸分子篩是沸石，如ZSM-22，ZSM-23，ZSM-35，ZSM-48，ZSM-57，SSZ-32，鉀沸石，和鎂鈉針沸石。SSZ-32和ZSM-23是更優(yōu)選的。
優(yōu)選的中等孔隙尺寸分子篩體現(xiàn)特征于通道的所選擇的結晶學自由直徑，所選擇的晶體尺寸(對應于所選擇的通道長度)，和所選擇的酸性。分子篩的通道的所需結晶學自由直徑是在約3.9-約7.1埃的范圍內(nèi)，具有不超過7.1埃的最大結晶學自由直徑和不少于3.9埃的最低結晶學自由直徑。優(yōu)選最高結晶學自由直徑不超過7.1埃和最低結晶學自由直徑不低于4.0埃。最優(yōu)選最高結晶學自由直徑不超過6.5埃和最低結晶學自由直徑不低于4.0埃。分子篩的通道的結晶學自由直徑以公開在“Atlas of Zeolite Framework Types”，第五修訂版，2001，Ch.Baerlocher，W.M.Meier，和D.H.Olson，Elsevier，pp 10-15，它被引入在這里供參考。
可用于本發(fā)明的方法中的特別優(yōu)選的中等孔隙尺寸分子篩例如描述在美國專利No 5,135,638和5,282,958中，它們的內(nèi)容全部被引入這里供參考。與美國專利No.5,282,958中，此類中等孔隙尺寸分子篩具有不超過約0.5微米的微晶大小和至少約4.8埃的最小直徑和約7.1埃的最大直徑的孔隙。催化劑具有足夠的酸性，當放置在管式反應器中時，它的0.5克可以在370℃，1200psig的壓力，160ml/min的氫氣流速，和1ml/hr的進給速率下可以轉(zhuǎn)化至少50％的十六烷。該催化劑還顯示出40％或更大的異構化選擇性(異構化選擇性被測定如下100×(在產(chǎn)物中wt％支化C16)/(在產(chǎn)物中wt％支化C16+在產(chǎn)物中wt％ C13-))，當在導致正十六烷(n-C16)有96％轉(zhuǎn)化成其它物質(zhì)的條件下使用時。
此類特別優(yōu)選的分子篩可以進一步體現(xiàn)特征于孔隙或通道具有在約4.0-約7.1埃范圍內(nèi)，和優(yōu)選在4.0-6.5埃范圍內(nèi)的結晶學自由直徑。分子篩的通道的結晶學自由直徑以公開在“Atlas ofZeolite Framework Types”，第五修訂版，2001，Ch.Baerlocher，W.M.Meier，和D.H.Olson，Elsevier，pp 10-15，它被引入在這里供參考。
如果分子篩的通道的結晶學自由直徑是未知的，則分子篩的有效孔隙尺寸能夠使用標準吸附技術以及具有已知的最低動力學直徑的烴類化合物來測量。參見Breck，Zeolite Molecular Sieves，1974(尤其第8章)；Anderson等人，J.Catalysis 58,114(1979)；和美國專利No.4,440,871，它的相關部分被引入在這里供參考。在進行吸附測量以測定孔隙大小時，使用標準技術。如果在低于約10分鐘的時間內(nèi)在分子篩上沒有達到它的吸附平衡值的至少95％(p/po＝0.5，在25℃下)，則適宜考慮被排除的特殊分子。中等孔隙尺寸分子篩將典型地容許具有5.3-6.5埃的動力學直徑的分子遇到小的妨礙。
用于本發(fā)明中的加氫異構化催化劑包括催化活性加氫金屬。催化活性加氫金屬的存在導致產(chǎn)品改進，尤其VI和穩(wěn)定性。典型的催化活性加氫金屬包括鉻，鉬，鎳，釩，鈷，鎢，鋅，鉑，和鈀。金屬鉑和鈀是特別優(yōu)選的，其中鉑是最特別優(yōu)選的。如果使用鉑和/或鈀，則活性加氫金屬的總量典型地是在總催化劑的0.1-5wt％范圍內(nèi)，通常0.1-2wt％，并且不超過10wt％。
耐火氧化物載體可以選自通常用于催化劑的那些氧化物載體，其中包括硅石，礬土，硅石-礬土，氧化鎂，二氧化鈦，和它們的結合物。
加氫異構化的條件經(jīng)過調(diào)整以獲得一種油餾分，后者包括低于約0.3wt％的芳族烴，大于或等于10wt％的具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子，和小于或等于3wt％的具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子。優(yōu)選，這些條件可以得到一種油餾分，后者包括大于15wt％具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子和小于或等于2.5wt％具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子和更優(yōu)選小于或等于1.5wt％具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子。優(yōu)選，這些條件可以得到一種油餾分，后者具有大于5，更優(yōu)選大于15，和甚至更有效大于50的具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子的重量百分數(shù)與具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子的重量百分數(shù)的比率。加氫異構化的條件也經(jīng)過調(diào)整以獲得具有大于或等于950的T90沸點，在100℃下在約6cSt和約20cSt之間的運動粘度，大于或等于-14℃的傾點的如上所述的油餾分。油餾分用來得到具有大于或等于25kV的介電擊穿電壓的介電流體，由ASTM D877測量。
加氫異構化的條件將取決于所使用的(烴)原料的性能，所使用的催化劑，催化劑是否被硫化，所需的收率，以及油的所需性能。進行本發(fā)明的加氫異構化過程的條件包括從約500-約775(260℃-約413℃)，優(yōu)選600-約750(315℃-約399℃)，更優(yōu)選約600-約700(315℃-約371℃)的溫度；以及約15-3000psig，優(yōu)選100-2500psig的壓力。在本文中的加氫異構化壓力指在加氫異構化反應器內(nèi)的氫分壓，雖然氫分壓基本上與總壓力相同(或幾乎相同)。在接觸過程中的液體時空速一般是約0.1-20hr-1，優(yōu)選從約0.1-約5hr-1。氫氣與烴類的比率是約1.0-約50摩爾H2/每摩爾烴，更優(yōu)選約10-約20摩爾H2/每摩爾烴。進行加氫異構化的合適條件已描述在美國專利No 5,282,958和5,135,638中，它們的內(nèi)容全部被引入這里供參考。
在加氫異構化過程中氫氣存在于反應區(qū)中，典型地按照約0.5-30MSCF/bbl(千標準立方英尺/桶)，優(yōu)選約1-約10MSCF/bbl的氫氣與原料比率。氫氣可以從產(chǎn)物中分離并在循環(huán)到反應區(qū)中。
分餾得到從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分的方法任選地包括在加氫異構化之前分餾該高度鏈烷烴屬性蠟原料。
得到從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分的方法包括對于從加氫異構化過程中獲得的油進行分餾，得到T90沸點大于或等于950的一種或多種油餾分。高度鏈烷烴屬性蠟原料或異構化油分餾成餾分一般是通過常壓或真空蒸餾，或通過常壓和減壓蒸餾的結合來完成的。常壓蒸餾典型地用于從具有高于約600-約750(約315℃到約399℃)的初沸點的油腳餾分中分離出輕質(zhì)餾出物餾分如石腦油和中間餾分。在更高的溫度下發(fā)生烴的熱裂解，導致設備的沾污和重質(zhì)截餾分的較低收率。真空蒸餾典型地用于將較高沸點物質(zhì)，如油餾分，分離成不同沸程的截餾分。
異構化油分餾成不同沸程的截餾分使得獲得了具有這里所述性能的油餾分。因此，異構化油被分餾得到具有大于或等于950的T90沸點的一種或多種餾分。從異構化油獲得的、具有大于或等于950的T90沸點的餾分也具有相當寬的沸程分布(5-95)。從異構化油獲得的、具有大于或等于950的T90沸點的餾分的沸程分布(5-95)可以是大于約125，在某些實施方案中大于約150，和在一些實施方案中大于約200。
本發(fā)明的絕緣介電流體可以包括從異構化油獲得的、具有大于或等于950的T90沸點的一種或多種餾分。當本發(fā)明的絕緣介電流體包括從異構化油獲得的、具有大于或等于950的T90沸點的至少兩個餾分，油餾分的沸程分布(5-95)一般是大于約200。
所需的餾分經(jīng)過選擇以提供介電流體，它的介電擊穿電壓(由ASTM D 877測量)大于約25kV，優(yōu)選大于約30kV，更優(yōu)選大于約40kV。
加氫處理加氫異構化過程的高度鏈烷烴屬性蠟質(zhì)原料可以在加氫異構化之前進行加氫處理。加氫處理指一種催化過程，通常在游離氫存在下進行，其中主要目的是從原料中除去各種金屬雜質(zhì)，如砷，鋁，和鈷；雜原子，如硫和氮；氧化產(chǎn)物；或芳族烴。一般，在加氫處理操作中烴分子的裂化，即將較大的烴分子斷裂成較小烴分子，被減到最少，以及不飽和烴被完全地或部分地氫化。
用于進行加氫處理操作的催化劑是現(xiàn)有技術中為大家所熟知。關于加氫處理，氫化裂解，和用于這些方法中的每一種之中的典型催化劑的一般說明，可以參見例如美國專利No 4,347,121和4,810,357(它們的內(nèi)容全部被引入這里供參考)。合適催化劑包括VIIIA族(根據(jù)國際純粹與應用化學聯(lián)合會的1975規(guī)則)的貴金屬，如在礬土或硅質(zhì)基質(zhì)上的鉑或鈀，和VIII族和VIB族，如在礬土或硅質(zhì)基質(zhì)上的鎳-鉬或鎳-錫。美國專利No.3,852,207描述了合適的貴金屬催化劑和溫和條件。其它合適催化劑已描述在，例如，美國專利No 4,157,294和3,904,513中。非貴族加氫金屬，如鎳-鉬，通常作為氧化物存在于最終催化劑組合物中，但通常以它們的還原或硫化的形式使用，當此類硫化物容易從所牽涉的特殊金屬形成時。優(yōu)選的非貴金屬催化劑組合物含有超過約5重量百分數(shù)，優(yōu)選約5-約40重量百分數(shù)的鉬和/或鎢，和至少約0.5，和一般約1-約15重量百分數(shù)的鎳和/或鈷，作為相應氧化物測定。含有貴金屬，如鉑，的催化劑含有超過0.01％的金屬，優(yōu)選在0.1％和1.0％金屬之間。貴金屬的結合物也可以使用，如鉑和鈀的混合物。
典型的加氫處理條件可以在寬范圍內(nèi)變化。通常，總體LHSV是約0.25-2.0，優(yōu)選約0.5-1.5。氫分壓是大于200psia，優(yōu)選是約500psia-約2000psia。氫氣再循環(huán)速率典型大于50SCF/Bbl，和優(yōu)選是在1000和5000SCF/Bbl之間。在反應器中的溫度將是約300-約750(約150℃-約400℃)，優(yōu)選從450-725(230℃-385℃)。
加氫精制加氫精制是可用作在加氫異構化之后的一個步驟以得到從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分的加氫處理過程。加氫精制預計通過除去痕量的芳族烴、發(fā)色體和溶劑來改進油餾分的氧化穩(wěn)定性、UV穩(wěn)定性和外觀。在本公開物中使用的術語“UV穩(wěn)定性”指當暴露于UV光和氧時，油餾分或介電流體的穩(wěn)定性。當形成可見的沉淀物，通常看起來象絮凝物或渾濁性，或在暴露于紫外光和空氣之后產(chǎn)生深顏色時，表明不穩(wěn)定性。加氫精制的一般說明見于美國專利No 3,852,207和4,673,487。
本發(fā)明的從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分可以加氫精制以改進產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性。在加氫精制過程中，總體液體時空速(LHSV)是大約0.25-2.0hr-1，優(yōu)選約0.5-1.0hr-1。氫分壓是大于200psia，優(yōu)選是約500psia-約2000psia。氫氣再循環(huán)速率典型大于50SCF/Bbl，和優(yōu)選是在1000和5000SCF/Bbl之間。溫度范圍是約300-約750，優(yōu)選450-600。
合適加氫精制催化劑包括VIIIA族(根據(jù)國際純粹與應用化學聯(lián)合會的1975規(guī)則)的貴金屬，如在礬土或硅質(zhì)基質(zhì)上的鉑或鈀，和未硫化的VIIIA和VIB族，如在礬土或硅質(zhì)基質(zhì)上的鎳-鉬或鎳-錫。美國專利No.3,852,207描述了合適的貴金屬催化劑和溫和條件。其它合適催化劑已描述在，例如，美國專利No 4,157,294和3,904,513中。非貴金屬(如鎳-鉬和/或鎢，和至少約0.5，和一般約1wt％-約15wt％的鎳和/或鈷，作為相應氧化物來測定。貴金屬(如鉑)催化劑含有超過0.01的金屬，優(yōu)選在0.1％和1.0％金屬之間。貴金屬的結合物也可以使用，如鉑和鈀的混合物。
粘土處理以除去雜質(zhì)，如下所述，是得到從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分的另一個最終方法步驟。
后處理制造從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分的方法也包括在加氫異構化過程之后的后處理步驟。異構化蠟的所選擇的餾分利用吸附劑的后處理任選地用于降低傾點，減少混濁性，和進一步減少所處理餾分的蠟含量。使用吸附劑減少混濁性的方法已描述在美國專利No6,579,441和6,468,417中，它們的內(nèi)容全部被引入在這里供參考。使用吸附劑降低傾點的方法已描述在EP 105631和EP278693中。
用于后處理的吸附劑一般是具有高吸收能力的固體顆粒狀物質(zhì)。晶體分子篩(包括鋁硅酸鹽沸石)，活性炭，礬土，硅石-礬土和粘土，是有用吸附劑的例子。最有用于減少混濁性的吸附劑的表面具有一些酸性屬性。
溶劑脫蠟制造從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分的方法也包括在加氫異構化過程之后的溶劑脫蠟步驟。溶劑脫蠟任選地用于在加氫異構化之后從油中除去少量的剩余蠟質(zhì)分子。溶劑脫蠟是通過將油溶于溶劑如甲基乙基酮、甲基異丁基酮或甲苯中，或沉淀蠟分子來進行的，按照在Chemical Technology of Petroleum，3rd Edition，William Gruseand Donald Stevens，McGraw-Hill Book Company，Inc.，New York，1960，pages 566-570中所討論。溶劑脫蠟也描述在美國專利No4,477,333,3,773,650和3,775,288中。
介電流體根據(jù)本發(fā)明的介電流體包括具有相對于粘度范圍而言高沸點的從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的一種或多種油餾分，較高重量百分數(shù)的具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子，和較低重量百分數(shù)的具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子，和適當?shù)偷膬A點。本發(fā)明的絕緣介電流體具有高介電擊穿電壓。根據(jù)本發(fā)明的油餾分所具有的某些性能可以提供讓它們用于得到介電流體的優(yōu)點。這些性能包括相對于粘度范圍而言的它們的高沸點，這提供更好的電阻和更低的閃光和燃點。另外，它們的較高重量百分數(shù)的具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子可以提供良好的溶解能力，良好的密封適應性，和與其它油的溶混性。此外，它們的較低重量百分數(shù)的具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子提供優(yōu)異的氧化穩(wěn)定性。另外，它們的適當?shù)偷膬A點允許油的更高收率，但沒有由于繁重的脫蠟所引起的過多收率損失。
本發(fā)明的介電流體的優(yōu)選實施方案也具有很高的閃光和燃點，使得根據(jù)本發(fā)明的介電流體可用作高燃點絕緣介電流體。油餾分對于少量的添加劑，包括傾點下降劑，抗氧化劑，和金屬減活劑，是非常敏感的。
根據(jù)本發(fā)明的介電流體包括從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的一種或多種油餾分。同樣地，根據(jù)本發(fā)明的介電流體包括從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分，后者具有在100℃下在約6cSt和約20cSt之間的粘度，大于或等于950的T90沸點，和大于或等于-14℃的傾點。在優(yōu)選實施方案中，油餾分具有大于或等于1000℃的T90沸點。
根據(jù)本發(fā)明的介電流體具有大于或等于25kV的介電擊穿電壓，由ASTM 877測量。在優(yōu)選的實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的介電流體具有大于或等于30kV的介電擊穿電壓，和更優(yōu)選大于或等于40kV，由ASTM 877測量。根據(jù)本發(fā)明的介電流體顯示出優(yōu)異的介電擊穿電壓和高的閃點和燃點。在優(yōu)選的實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的介電流體具有≥310℃的燃點，更優(yōu)選≥325℃的燃點，和具有≥280℃的閃點。
相對于它們的粘度，這些油餾分的高沸點使得它們具有高閃點和高燃點，與具有類似粘度的其它鏈烷烴油相比。即使本發(fā)明的油餾分具有高沸點，它們?nèi)匀挥凶銐蚝玫牧鲃有詠硖峁┯行У睦鋮s作用。
具有大于或等于950的T90沸點的這些餾分也具有相當寬的沸程分布(5-95)。具有大于或等于950的T90沸點的餾分的沸程分布(5-95)可以是大于約125，在某些實施方案中大于約150，和在一些實施方案中大于約200。
從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分包括低于0.30wt％的芳族烴和≥10wt％具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子和≤3wt％具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子。根據(jù)本發(fā)明的油餾分包括極低水平的不飽和物質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明，該介電流體包括從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的一種或多種油餾分，后者含有較高重量百分數(shù)的具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子和較低重量百分數(shù)的具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子和芳族烴。
在優(yōu)選的實施方案中，從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分包括≥15wt％具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子。在另一個優(yōu)選實施方案中，從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分包括≤2.5wt％的具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子。在另一個優(yōu)選實施方案中，從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分包括≤1.5重量百分數(shù)的具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子。在又一個優(yōu)選的實施方案中，從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分包括大于5，優(yōu)選大于15，和更優(yōu)選大于50的具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子的重量百分數(shù)與具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子的重量百分數(shù)的比率。
高數(shù)量的單環(huán)烷烴屬官能團使得本發(fā)明的油餾分具有良好的溶解能力，良好的密封適應性，和與其它油的良好溶混性。極低數(shù)量的多環(huán)烷烴屬官能團使得本發(fā)明的油餾分具有優(yōu)異的氧化穩(wěn)定性。
用作介電流體的油餾分的傾點是-14℃和更高，優(yōu)選-12℃和更高。具有這些適當?shù)偷膬A點的油餾分能夠大量生產(chǎn)，但沒有在為了生產(chǎn)較低粘度和較低傾點的油所需要的繁重的脫蠟中遇到的收率損失。因此，用作介電流體的油餾分能夠大量地生產(chǎn)并且以吸引人的價格出售，歸因于適當?shù)偷膬A點。另外，本發(fā)明的油餾分很好地響應于添加劑，其中包括傾點下降劑；因此，當需要低得多的傾點時，通過傾點下降劑的使用能夠容易地降低油餾分的傾點。
本發(fā)明的介電流體可以在新的和現(xiàn)有的電力和分配電氣設備如變壓器，調(diào)節(jié)器，電路斷路器，開關裝置，地下電纜，和附屬設備中用作絕緣和冷卻介質(zhì)。它們在功能上與現(xiàn)有的礦物油基的介電流體可混溶并且與現(xiàn)有裝置相適應。本發(fā)明的這些介電流體能夠用于需要高閃點、高燃點、優(yōu)異的介電擊穿電壓和良好的添加劑溶解度的應用中。尤其，本發(fā)明的介電流體能夠用于那些需要高燃點絕緣油的應用中。另外，從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分，和因此包含這些餾分的介電流體，顯示出優(yōu)異的抗氧化性和良好的彈性體相容性。
本發(fā)明的絕緣介電流體的一個實施方案可以在需要高的燃點和絕緣油的新的和現(xiàn)有的電力和分配電氣設備如變壓器和開關裝置中用作介電和冷卻介質(zhì)。高燃點的絕緣油與普通絕緣油不同在于具有至少300℃的燃點。這一高燃點性能是為了符合the Nationalelectrical Code(條款450-23)或其它機構的某些應用要求所需要的。高燃點絕緣油的技術規(guī)格的兩個例子是IEEE Std C57.121-1988和ASTM D 5222-00。本發(fā)明的絕緣介電流體的燃點一般是大于約250℃，優(yōu)選大于約300℃，更優(yōu)選大于約310℃，最優(yōu)選大于約325℃?？捎米鞲呷键c絕緣油的本發(fā)明的的絕緣介電流體一般具有在約300℃和約350℃之間的燃點。除具有高燃點之外，高燃點絕緣油必須還具有至少275℃的閃點。本發(fā)明的絕緣介電流體的閃點一般是大于約150℃，優(yōu)選大于約280℃，更優(yōu)選大于約290℃。
在另一個實施方案中，本發(fā)明的絕緣介電流體可以在地下電纜中用作介電和絕緣流體。在這種情況下除了電絕緣之外，該絕緣介電流體可以穿透地下電纜的表面以除去任何水分和防止未來的水分進入到電纜中。
用作介電流體的本發(fā)明的油餾分含有大于95wt％飽和烴，根據(jù)洗脫柱色譜法，ASTM D 2549-02測定。烯烴的存在量低于由長持續(xù)時間C13核磁共振譜法(NMR)可檢測的量。優(yōu)選，具有芳族官能團的分子的存在量由HPLC-UV測定是低于0.3重量百分數(shù)并且由加以改進以測量低水平芳族烴的ASTM D 5292-99得到證實。在優(yōu)選實施方案中，具有芳族官能團的分子的存在量低于0.10重量百分數(shù)，優(yōu)選低于0.05重量百分數(shù)，更優(yōu)選低于0.01重量百分數(shù)。硫的存在量低于25ppm，優(yōu)選低于5ppm，和更優(yōu)選低于1ppm，根據(jù)ASTM D 5453-00由紫外線熒光法測定。
該油餾分不會將任何不希望有的特性，其中包括例如高揮發(fā)性和雜質(zhì)如雜原子，引入到介電流體中。
在優(yōu)選的實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的油餾分是費-托法衍生的油餾分。費-托衍生的蠟特別地適合于提供具有上述性能的費-托法衍生的油餾分。
由HPLC-UV測量芳族烴用于測量在油中低水平的具有芳族官能團的分子的方法使用與聯(lián)接于HP Chem-station的HP 1050 Diode-Array UV-Vis檢測器聯(lián)機的Hewlett Packard 1050 Series Quaternary Gradient HighPerformance Liquid Chromatography(HPLC)系統(tǒng)。在高度飽和的油中各芳族烴分類的鑒別是以它們的UV譜圖和它們的洗脫時間為基礎來進行的。用于這一分析中的氨基柱主要以芳族分子的環(huán)數(shù)目(更正確地說，雙鍵數(shù))來區(qū)別它們。因此，含有單環(huán)芳族烴的分子將首先洗脫，隨后是多環(huán)芳族烴，按照增多雙鍵數(shù)目/每分子的順序。對于具有類似雙鍵特征的芳族烴，在環(huán)上有僅僅烷基取代的那些將比具有環(huán)烷烴屬取代的那些更快洗脫。
各種油芳族烴從它們的UV吸收譜中的不含糊鑒別多少因為以下事實而變復雜它們的峰值電子躍遷相對于純模型化合物類似物全部紅位移，其程度取決于在環(huán)體系上烷基和環(huán)烷烴屬取代的量。這些紅移已知是由于在芳族環(huán)中π-電子的烷基離域作用所引起的。因為沒有幾種未被取代的芳族化合物在油范圍內(nèi)沸騰，預期到一些程度的紅位移，并且對于所確定的全部主要芳族基團都觀察到(紅移)。
洗脫用芳族化合物的定量是通過對色譜圖進行積分來進行的，該色譜圖是從為了各一般類型的化合物在合適的停留時間窗中為該芳族化合物所優(yōu)化的波長得到的。各芳族類型的停留時間窗口限度是通過在不同的時間人工評價洗脫用化合物的獨立吸收譜并將它們歸屬于合適的芳族烴類型(以它們相對于模型化合物吸收光譜的定性相似性為基礎)來測定的。極少例外，在高度飽和的API Group II和III潤滑劑基礎油中觀察到僅僅五種類型的芳族化合物。
HPLC-UV校正HPLC-UV用于確定這些類型的芳族化合物，甚至在極低的水平。多環(huán)芳族烴典型地比單環(huán)芳族烴10-200倍更強烈地吸收。烷基-取代也使吸收影響了約20％。因此，重要的是使用HPLC來分離和鑒定各種類的芳族烴并知道它們?nèi)绾胃咝У匚铡?br> 鑒定五個類型的芳族化合物。在最高度保留的烷基-環(huán)烷基-1-環(huán)芳族烴和最低度保留的烷基萘之間的小重疊除外，全部的芳族化合物類型是基線拆分的。對于在272nm下共洗脫1-環(huán)和2-環(huán)芳族烴的積分限度是通過垂線法來來得到的。各一般芳族類型的波長依賴性響應因數(shù)首先通過以對于取代芳族類似物的最近光譜峰值吸收率為基礎，從純模型化合物混合物創(chuàng)建比爾定律曲線來測定的。
例如，在油中的烷基-環(huán)己基苯分子顯示出在272nm處的清楚的峰吸收率，它對應于未被取代的四氫萘模型化合物在268nm處所表現(xiàn)的相同(禁止)過渡。烷基-環(huán)烷基-1-環(huán)芳族烴在油中的濃度是通過假設在272nm處它的摩爾吸光系數(shù)響應因數(shù)近似等于在268nm處四氫萘的摩爾吸光系數(shù)(從比爾定律曲線計算)來計算的。芳族烴的重量百分濃度是通過假設各芳族類型的平均分子量近似等于整個油樣品的平均分子量來計算的。
這一校準方法進一步通過利用消耗性(exhaustive)的HPLC色譜法直接從油中分離1-環(huán)芳族烴來改進。直接用這些芳族烴的校正避免了與模型化合物有關的假設和不確定性。象期望的那樣，分離的芳族樣品具有比模型化合物更低的響應因數(shù)，因為它是更高度取代的。
更具體地說，為了精確地校準HPLC-UV方法，取代苯芳族烴通過使用Waters半制備性HPLC裝置從油的本體中分離。10克樣品在正己烷中按1∶1稀釋并注入到氨基-鍵接的硅石柱，5cm×22.4mm IDguard，隨后8-12微米氨基-鍵接的硅石顆粒的兩個25cm×22.4mm ID柱，由Rainin Instruments，Emeryville，California制造，其中正己烷作為移動相，流速18ml/min。柱洗脫劑以檢測器響應值為基礎，從設定在265nm和295nm的雙波長UV檢測器分級。收集飽和餾分，直至265nm吸收率顯示了0.01吸收率單位的變化為止，這以信號表示單環(huán)芳族烴洗脫的起始。收集單環(huán)芳烴餾分，直至在265nm和295nm之間的吸收率比值減少到2.0為止，表明兩個環(huán)芳族烴洗脫的起始。單環(huán)芳族烴餾分的提純和分離是通過將遠離“尾部餾分(tailing)”飽和餾分(從過度填裝HPLC柱所得到)的單芳族餾分進行再次色層分離來進行的。
這一提純的芳族“標準物”表明，烷基取代使摩爾吸光系數(shù)響應因數(shù)減少了約20％，相對于未被取代的四氫萘。
芳族烴由NMR證實具有芳族官能團的分子在提純的單環(huán)芳族標準物中的重量百分數(shù)是利用長持續(xù)時間碳13NMR分析來證實的。NMR比HPLC UV更容易校正，因為它簡單地測量芳族烴碳，這樣響應不取決于所要分析的芳族烴的類型。通過得知在高度飽和的油中95-99％的芳族烴是單環(huán)芳族烴，NMR結果從％芳烴碳換算成％芳族分子(與HPLC-UV和D 2007一致)。
高功率，長持續(xù)時間，和良好基線分析是精確地測量芳族烴，一直到0.2％芳族分子，所需要的。
更具體地說，為了由NMR精確地測量低水平的具有至少一個芳族官能團的全部分子，標準D 5292-99方法經(jīng)過改進可達到500∶1的最低碳敏感性(由ASTM標準操作規(guī)程E 386)。使用在具有10-12mmNalorac探針的400-500MHz NMR上運行的15-小時持續(xù)時間。AcornPC積分軟件用于形成基線的形狀并一致地積分。在實驗過程中載波頻率變化一次，以避免在將脂肪族峰轉(zhuǎn)移到芳族區(qū)域中形成圖像時的人為因素。通過在載波譜(carrier spectra)的任一側上截取譜，分辯率顯著地改進。
重量百分數(shù)烯烴的測定烯烴的重量百分數(shù)是按照在下面步驟A-D中所述，由質(zhì)子-NMR(質(zhì)子NMR)測定的a)制備5-10wt％的試驗化合物在氘代氯仿中的溶液。
b)獲得至少12ppm譜寬的正常質(zhì)子譜并精確地參考化學位移(ppm)軸。所使用的儀器必須具有足夠的增益范圍以獲得信號但沒有使接收器/ADC超負載。當施加30度脈沖時，儀器必須具有65,000的最小信號數(shù)字化動態(tài)范圍。優(yōu)選該動態(tài)范圍是260,000或更多。
c)測量在6.0-4.5ppm(烯烴)；2.2-1.9ppm(烯丙基)；和1.9-0.5ppm(飽和烴)之間的積分強度d)使用由ASTM D 2502或ASTM D 2503測定的試驗物質(zhì)的分子量，計算下列參數(shù)1)飽和烴類的平均分子式；2)烯烴的平均分子式；3)總積分強度(＝全部積分強度的總和)；4)積分強度/每樣品氫(＝總積分/在分子式中氫的數(shù)量)；5)烯烴雙氫的數(shù)量(＝烯烴積分/每個氫的積分)；6)雙鍵的數(shù)量(＝烯烴氫乘以在烯烴分子式中的雙氫/2)；和7)由PROTON NMR＝100測得的烯烴的wt％乘以雙鍵的數(shù)量乘以在典型的烯烴分子中的雙氫的數(shù)量除以在典型的試驗物質(zhì)分子中雙氫的數(shù)量。
由以上所述的PROTON NMR計算程序得到的烯烴重量百分數(shù)是步驟d)適用，當烯烴的所得重量百分數(shù)是低的，低于約15重量百分數(shù)時。烯烴必須是“普通”烯烴；即有連接于雙鍵碳上的氫的那些烯烴類型的分配混合物，如α，乙叉基，cis，trans，和三取代的。這些烯烴類型將具有在1-約2.5之間的可檢測到的烯丙基與烯烴積分比。當這一比率超過約3時，表明存在更高百分數(shù)的三或四取代的烯烴，和必須作不同的假設來計算在樣品中雙鍵的數(shù)量。
由FIMS測得的環(huán)烷烴分布鏈烷烴被認為對于氧化是比環(huán)烷烴更穩(wěn)定的，因此是更令人想望的。單環(huán)烷烴被認為對于氧化是比多環(huán)烷烴更穩(wěn)定的。然而，當具有至少一個環(huán)烷烴屬官能團的全部分子的重量百分數(shù)在油中是極低的時，添加劑溶解度是低的和彈性體相容性是差的。具有這些性能的油的例子是具有低于約5％環(huán)烷烴的費-托油(GTL油)。為了改進在成品中的這些性能，常常添加昂貴的助溶劑如酯。優(yōu)選，從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的和用作介電流體的油餾分包括高重量百分數(shù)的具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子，和低重量百分數(shù)的具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子，使得油餾分具有高氧化穩(wěn)定性，低揮發(fā)性，與其它油的良好溶混性，良好添加劑溶解度，和良好彈性體相容性。
本發(fā)明的潤滑劑基礎油由FIMS表征為鏈烷烴和具有不同數(shù)量的不飽和鍵的分子。分子在油餾分中的分布是通過場致電離質(zhì)譜分析法(FIMS)測定的。FIMS譜是在Micromass VG 70VSE質(zhì)譜儀上獲得的。樣品借助于固體探測器被引入到分光光度計中，優(yōu)選通過將少量(約0.1mg)的需要試驗的基礎油加入到玻璃毛細管中。毛細管被放置在質(zhì)譜儀的固體探測器的頂端，探測器以50℃/每分鐘的速率從約40℃加熱到500℃，在大約10-6乇的真空下操作。質(zhì)譜儀(massspectrometer)以5秒/每十進位(decade)的速度從m/z 40掃描到m/z1000。獲得的質(zhì)譜共計產(chǎn)生一個“平均”譜。各譜使用PC-MassSpec的軟件包進行13C校正。
全部化合物類型的響應因數(shù)被假設為1.0，使得從面積百分比測定重量百分數(shù)。獲得的質(zhì)譜共計產(chǎn)生一個“平均”譜。FIMS分析的輸出額是在試驗樣品中鏈烷烴，1-不飽和物，2-不飽和物，3-不飽和物，4-不飽和物，5-不飽和物，和6-不飽和物的平均重量百分數(shù)。
具有不同數(shù)量的不飽和鍵的分子可以由環(huán)烷烴，烯烴，和芳族烴組成。如果芳族烴以較大的量存在于潤滑劑基礎油中，它們很可能在F IMS分析中被鑒定為4-不飽和物。當烯烴以較大的量存在于潤滑劑基礎油中，它們很可能在FIMS分析中被鑒定為1-不飽和物。從FIMS分析中得到的1-不飽和物，2-不飽和物，3-不飽和物，4-不飽和物，5-不飽和物，和6-不飽和物的總和，減去由質(zhì)子NMR得到的烯烴的重量百分數(shù)，和減去由HPLC-UV得到的芳族烴的重量百分數(shù)是在本發(fā)明的潤滑劑基礎油中具有環(huán)烷烴官能團的分子的總重量百分數(shù)。從FIMS分析中得到的2-不飽和物，3-不飽和物，4-不飽和物，5-不飽和物，和6-不飽和物的總和，減去由HPLC-UV得到的芳族烴的重量百分數(shù)是在本發(fā)明的油中具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子的重量百分數(shù)。應該指出，如果沒有測量芳族烴含量，它假設低于0.1wt％并且不包括在具有環(huán)烷烴屬官能團的分子的總重量百分數(shù)的計算中。
在一個實施方案中，從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分具有大于或等于10，優(yōu)選大于15的具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子的重量百分數(shù)，以及小于或等于3，優(yōu)選小于或等于2.5和更優(yōu)選小于或等于1.5的具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子的重量百分數(shù)。優(yōu)選，從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分也具有大于5，優(yōu)選大于15，更優(yōu)選大于50的具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子的重量百分數(shù)與具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子的重量百分數(shù)的比率。
用于測量低水平芳族烴的改進ASTM D 5292-99和HPLC-UV試驗方法，和用于表征飽和烴的FIMS試驗方法已描述在D.C.Kramer等人，“Influence of Group II & III Base Oil Composition on VIand Oxidation Stability”，在1999年3月16日休斯敦的1999 AIChESpring National Meeting上發(fā)表，它的內(nèi)容全部被引入在這里供參考。
雖然高度鏈烷烴屬性蠟原料基本上不含烯烴，但是石油加工技術能夠引入烯烴，特別在高溫下，由于’裂解’反應。在熱或UV光的存在下，烯烴能夠聚合形成較高分子量的產(chǎn)物，后者能夠使油著色或引起沉降。通常，烯烴能夠在本發(fā)明的方法中通過加氫精制或通過粘土處理被除去。
適合用作介電流體的舉例性費-托法油的性能列于實施例中的表II中。
本發(fā)明的介電流體可以包括兩種或多種的具有T90≥950的所需油餾分，以提供具有大于約25kV的介電擊穿的介電流體。另外地，本發(fā)明的介電流體可以另外包括一種或多種另外的油。包括兩種或多種所需油餾分或一種或多種附加油的介電流體將具有大于約200的沸程分布(5-95)。本發(fā)明的介電流體可以進一步包括一種或多種添加劑。
添加劑根據(jù)本發(fā)明的介電流體可以進一步包括一種或多種添加劑。同樣地，如這里所述的從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分與一種或多種添加劑摻混，提供介電流體。當使用時，一種或多種添加劑以有效量存在。用于介電流體中的添加劑的有效量是賦予所需性能的量。不希望包含超過有效量的那一含量的添加劑。添加劑的有效量是較小的，一般低于介電流體的1.5wt％，優(yōu)選低于1.0wt％，因為本發(fā)明的介電流體對于少量的添加劑是非常敏感的。
本發(fā)明的介電流體所使用的添加劑包括傾點下降劑，抗氧化劑，和金屬減活劑(也已知為金屬鈍化劑，當它們減活銅時)。不同類型的潤滑劑基礎油添加劑的綜述可以在“Lubricants and Lubrication”，Theo Mang和Wilfried Dresel編，pp.85-114中見到。
傾點下降劑通過降低懸浮在油中的蠟在油中形成晶體或固體物的趨勢，因此防止流動來降低油的傾點。有用的傾點下降劑的例子是聚甲基丙烯酸酯；聚丙烯酸酯；聚丙烯酰胺；鹵代鏈烷烴尾流物和芳族化合物的縮合產(chǎn)物；乙烯基羧酸酯聚合物；以及富馬酸二烷基酯，脂肪酸乙烯基酯和烷基乙烯基醚的三元共聚物。傾點下降劑已公開在美國專利No 4,880,553和4,753,745中，它們被引入在這里供參考。傾點下降劑的添加量優(yōu)選是本發(fā)明的介電流體的約0.01-約1.0wt％。
優(yōu)異的氧化穩(wěn)定性是介電流體的重要性能。沒有足夠的氧化穩(wěn)定性的介電流體在過熱的溫度和氧氣存在下，尤其在小的金屬微粒(它作為催化劑)存在下被氧化。隨時間推移，油的氧化能夠?qū)е滦纬捎倌嗪统练e物。在最壞的情況下，在設備中的油道被阻斷和設備過熱，這進一步加劇了油氧化。油氧化會產(chǎn)生帶電荷的副產(chǎn)物，如酸和氫過氧化物，它們傾向于降低介電流體的絕緣性質(zhì)。歸因于具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子的低含量，本發(fā)明的介電流體一般沒有抗氧化劑的添加下具有優(yōu)異的氧化穩(wěn)定性。然而，當需要附加的氧化穩(wěn)定性時，抗氧化劑可以添加。用于本發(fā)明中的抗氧化劑的例子是酚醛樹脂，芳香族胺，含有硫和磷的化合物，有機硫化合物，有機磷化合物，和它們的混合物。抗氧化劑的添加量優(yōu)選是本發(fā)明的介電流體的約0.001-約0.3wt％。
與抗氧化劑相結合來鈍化銅的金屬減活劑顯示出強協(xié)同效應，因為它們防止銅離子的形成，抑制它們作為助氧化劑的行為?？捎糜诒景l(fā)明中的金屬減活劑包括三唑，苯并三唑，甲苯基三唑，和甲苯基三唑衍生物。金屬減活劑的添加量優(yōu)選是本發(fā)明的介電流體的約0.005-約0.8wt％。
可用于本發(fā)明的介電流體中的添加劑體系的例子已公開在美國專利No.6,083,889中，它被引入這里供參考。
包括從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的一種或多種油餾分和一種或多種添加劑的介電流體可以利用本領域中技術人員已知的技術通過摻混從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分和一種或多種添加劑來制備。介電流體組分可以在單個步驟中直接從各個組分(即，費托法衍生的油餾分，傾點下降劑和抗氧化劑)開始，進行摻混來提供介電流體。在另一個實施方案中，從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分和一種添加劑(即，傾點下降劑)最初摻混，所得摻混物與第二種添加劑(即抗氧化劑)摻混。從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分和第一種添加劑的摻混物可以原樣被隔離或緊接著添加第二種添加劑。
附加的油根據(jù)本發(fā)明的介電流體可以進一步包括典型地用作介電流體的一種或多種其它油。這些其它油可以是費-托法衍生油，礦物油，其它合成油，和它們的混合物。一種以上的油的使用可以允許通過具有更優(yōu)選性能的第二種油的添加來提升一種油的不太合乎要求的性能。通過摻混來提升的那些性能的例子是粘度，傾點，閃光和燃點，界面張力，和介電擊穿電壓。
同樣地，如這里所述的從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分與一種或多種其它油摻混，提供介電流體。當使用第二種油時，根據(jù)本發(fā)明的介電流體能夠包括5-99wt％從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分和1-95wt％第二種油。
當使用另一種油，根據(jù)本發(fā)明的介電流體可以利用本領域中技術人員已知的技術，通過將從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分與一種或多種附加的油和任選的一種或多種添加劑摻混來制備。介電流體組分可以在單個步驟中直接從各個組分摻混來提供介電流體。在備選方案中，從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分和一種添加劑可以最初摻混，所得摻混物與第二種油混合。從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分和第一種添加劑的摻混物可以原樣被隔離或緊接著添加第二種油。
所使用的從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分可以在與該介電流體的組分被接收和摻混的地點不同的地點制造。在一個實施方案中，油餾分是在一個地點從費-托法衍生而來，和介電流體是在與最初制造費-托法衍生的油餾分的地點不同的地點進行摻混。此外，介電流體的組分(即，費-托衍生的油餾分，附加的油，和添加劑)可以全部在不同的地點制造。優(yōu)選，費-托法派生的油餾分是在遠地點制造的(即，遠離煉油廠或市場的位置，該位置具有比在煉油廠或市場的建筑費更高的建筑費。在數(shù)量上，在遠地點與煉油廠或市場之間的運輸距離是至少100英里，優(yōu)選大于500英里，和最優(yōu)選大于1000英里)。
優(yōu)選，費-托法衍生的油是在第一遠地點制造并運輸?shù)降诙攸c。包含在介電流體中的附加油可以在與第一遠地點相同的地點或在第三遠地點制造。第二地點接收費-托法衍生的油餾分，附加的油，和添加劑。介電流體在該第二地點制造。
實施例本發(fā)明進一步通過非限制性的下列舉例說明性的實施例來解釋。
使用Fe基的費-托合成催化劑和Co-基的費-托催化劑制備的加氫處理的費-托產(chǎn)物的樣品進行分析并測得具有在表1中所示的性能。
表I費-托合成過程中得到的蠟
費-托合成過程中得到的蠟具有低于0.18的有至少60個碳原子的化合物與有至少30個碳原子的化合物的重量比以及大于約950的T90沸點。Fe-基的蠟在Pt/SSZ-32催化劑或Pt/SAPO-11催化劑上加氫異構化，這些催化劑含有在氧化鋁載體上的0.2-0.5wt％ Pt。實驗條件是在670和685之間，1.0hr-1LHSV，1000psig反應器壓力，以及在2-7MSCF/bbl之間的單流程氫氣速率。反應器流出物直接通入到也處于1000psig下的第二反應器中，后者裝有在硅石-礬土加氫精制催化劑上的Pt/Pd。在該反應器中的條件是450的溫度和1.0hr-1的LHSV。
沸點高于650的產(chǎn)物通過真空蒸餾來分餾，得到具有不同的粘度等級的油餾分。關于在本發(fā)明中可用作油餾分的特定的截餾分的試驗數(shù)據(jù)示于表II中。
四個費-托法衍生的油餾分進行試驗FT-6.3，F(xiàn)T-7.5，F(xiàn)T-10，和FT-14。關于可用作本發(fā)明的介電流體的特定餾分的試驗數(shù)據(jù)示于表II中。
表II費-托法衍生的油
這些油當中的兩種，F(xiàn)T-10和FT-14各自與0.2wt％的Viscoplex系列1(聚甲基丙烯酸酯)傾點下降劑摻混。另外，70wt％FT-14和30wt％ FT-10的混合物與0.2wt％的Viscoplex系列1(聚甲基丙烯酸酯)傾點下降劑摻混。這些樣品的性能示于表III中。
表III介電流體
*沒有可獲得的性能參數(shù)在表III中的三個樣品所顯示出的性能使得它們成為本發(fā)明的介電流體的良好非限制性例子。另外，用FT-10和FT-14制備的摻混物也具有非常高的閃點和燃點，使得它成為本發(fā)明的介電流體的高燃點的良好例子。這些例子也表明較少量的聚甲基丙烯酸酯傾點下降劑在降低傾點上的有效性。
盡管已經(jīng)參考特定的實施方案描述了本發(fā)明，但是本申請希望覆蓋在不脫離所附權利要求的精神和范圍的前提下由本領域中的普通技術人員所作的這些各種變化和替代。
權利要求
1.介電流體，包括具有T90≥950、在100℃下在約6cSt和約20cSt之間的運動粘度、和≥-14℃的傾點的一種或多種油餾分；其中所述一種或多種油餾分包括≥10wt％具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子，≤3wt％具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子，和低于0.30wt％芳族烴；和其中所述介電流體具有≥25kV的介電擊穿電壓，由ASTM D877測量。
2.權利要求1的介電流體，其中所述一種或多種油餾分是費-托法衍生的油餾分。
3.權利要求1的介電流體，其中所述一種或多種油餾分包括≤2.5wt％具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子。
4.權利要求1的介電流體，其中所述一種或多種油餾分包括≤1.5wt％具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子。
5.權利要求1的介電流體，其中所述一種或多種油餾分包括大于5的具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子的wt％與具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子的wt％的比率。
6.權利要求1的介電流體，其中所述一種或多種油餾分包括大于15的具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子的wt％與具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子的wt％的比率。
7.權利要求1的介電流體，其中所述一種或多種油餾分包括大于50的具有單環(huán)烷烴屬官能團的分子的wt％與具有多環(huán)烷烴屬官能團的分子的wt％的比率。
8.權利要求1的介電流體，其中所述一種或多種油餾分具有大于約1000的T90。
9.權利要求1的介電流體，其中所述一種或多種油餾分具有≥-12℃的傾點。
10.權利要求1的介電流體，其中所述介電流體具有≥30kV的介電擊穿電壓，由ASTM D877測量。
11.權利要求1的介電流體，其中所述介電流體具有≥40kV的介電擊穿電壓，由ASTM D877測量。
12.權利要求1的介電流體，其中所述介電流體具有≥310℃的燃點。
13.權利要求1的介電流體，其中所述介電流體具有≥325℃的燃點。
14.權利要求1的介電流體，其中所述介電流體具有≥280℃的閃點。
15.權利要求1的介電流體，其中所述一種或多種油餾分具有≥150的5-95沸程分布。
16.權利要求1的介電流體，進一步包括有效量的添加劑。
17.權利要求16的介電流體，其中添加劑的有效量低于1wt％。
18.權利要求16的介電流體，其中添加劑選自由傾點下降劑，抗氧化劑，金屬減活劑和它們的混合物組成的組。
19.權利要求18的介電流體，其中添加劑是傾點下降劑和傾點下降劑的量是在約0.01-約1.0wt％之間。
20.權利要求19的介電流體，其中傾點下降劑選自由聚甲基丙烯酸酯；聚丙烯酸酯；聚丙烯酰胺；鹵代鏈烷烴蠟和芳族化合物的縮合產(chǎn)物；乙烯基羧酸酯聚合物；富馬酸二烷基酯、脂肪酸乙烯基酯和烷基乙烯基醚的三元共聚物；和它們的混合物組成的組。
21.權利要求18的介電流體，其中添加劑是抗氧化劑和抗氧化劑的量是在約0.001-約0.3wt％之間。
22.權利要求21的介電流體，其中抗氧化劑選自由酚醛樹脂，芳香族胺，含有硫和磷的化合物，有機硫化合物，有機磷化合物，和它們的混合物組成的組。
23.權利要求18的介電流體，其中添加劑是金屬減活化劑和金屬減活劑的量是在約0.005-約0.8wt％之間。
24.權利要求23的介電流體，其中金屬減活劑選自由三唑，苯并三唑，甲苯基三唑，甲苯基三唑衍生物，和它們的混合物組成的組。
25.權利要求1的介電流體，其中所述一種或多種油餾分具有低于10ppm的硫含量。
26.權利要求1的介電流體，進一步包括第二種油。
27.權利要求26的介電流體，其中與所述第二種油摻混的所述一種或多種油餾分具有大于約200的沸程分布(5-95)。
全文摘要
提供了包括從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分的介電流體。進一步提供了制造包括從高度鏈烷烴屬性蠟衍生的油餾分的這些介電流體的方法。介電流體可以在新的和現(xiàn)有的電力和分配電氣設備如變壓器，調(diào)節(jié)器，電路斷路器，開關裝置，地下電纜，和附屬設備中用作絕緣和冷卻介質(zhì)。
文檔編號C10M101/00GK101068902SQ200580041347
公開日2007年11月7日 申請日期2005年11月21日 優(yōu)先權日2004年12月1日
發(fā)明者J·M·羅森鮑姆, N·L·燕尼, J·M·帕德萊克 申請人:切夫里昂美國公司