一種電容器絕緣油的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電容器絕緣油的制備方法，其中，該方法包括在通式為Bu3P+R2R1-/nZnCl2/mLaCl3的季鏻鹽離子液體復(fù)合催化劑的存在下、在攪拌條件下，將甲苯與芐氯接觸，所述接觸的條件包括溫度為80-110℃、時間為3-8小時，其中，R1為鹵素，R2為C10-C18的直鏈或支鏈烷基，n為1-5，m為0.01-0.5。采用本發(fā)明的方法制備電容器絕緣油，不僅能夠提高反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率，還能夠提高反應(yīng)產(chǎn)物中單芐基甲苯和雙芐基甲苯的收率。此外，在反應(yīng)結(jié)束后還能夠?qū)⒓剧l鹽離子液體復(fù)合催化劑有效回收，從而實現(xiàn)循環(huán)利用，并避免對環(huán)境的污染，降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種電容器絕緣油的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電容器絕緣油的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]離子液體是一類被普遍認為具有廣泛應(yīng)用前景的、可以取代傳統(tǒng)有機溶劑的環(huán)境友好型溶劑。目前離子液體的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括:聚合反應(yīng)、選擇性烷基化、胺化反應(yīng)、?；磻?yīng)、酯化反應(yīng)、化學(xué)鍵的重排反應(yīng)、室溫和常壓下的催化加氫反應(yīng)、烯烴的環(huán)氧化反應(yīng)等，并顯示出反應(yīng)速度快、轉(zhuǎn)化率和選擇性高、催化體系可循環(huán)重復(fù)使用等優(yōu)點。離子液體本身具有蒸汽壓低且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的特點，在化學(xué)反應(yīng)過程中不會產(chǎn)生對大氣造成污染的有害氣體，并且具有無味、無惡臭、無污染、不易燃、易與產(chǎn)物分離、易回收、可循環(huán)使用、使用方便等優(yōu)點，可有效避免傳統(tǒng)有機溶劑所造成的嚴重的環(huán)境、健康、安全以及設(shè)備腐蝕等問題，越來越被廣泛接受和認可。因此，離子液體催化體系是一種綠色、環(huán)境友好的反應(yīng)溶劑和催化體系。
[0003]電容絕緣油是一類能夠提高電力電容器的工作場強、增加電力電容器單臺容量、提高電力電容器的比特性的工作介質(zhì)，其在制造高性能電力電容器中起著舉足輕重的作用。近年來，隨著國家電網(wǎng)的快速擴容，特別是十二五期間，國家僅在特高壓輸變電上的投資就高達5700億元；2010年全國絕緣油用量已超過5.5萬噸，近年還將保持10%的增長率，保守估計到2015年可達8萬噸。因此，急需尋求一條能夠簡便、高效地制備電容器絕緣油的方法。
[0004]電容器絕緣油主要包括芐基甲苯型電容器絕緣油和二芳基乙烷型電容器絕緣油。其中，芐基甲苯型電容器絕緣油主要成分為單芐基甲苯(簡稱:MBT)和雙芐基甲苯(簡稱:DBT)。以所述芐基甲苯型電容器絕緣油的重量為基準(zhǔn)，所述單芐基甲苯的含量可以為75±2重量％、所述雙芐基甲苯的含量可以為25±2重量％。二芳基乙烷型電容器絕緣油包括苯基二甲苯基乙烷絕緣油(PEX)、苯基乙苯基乙烷絕緣油(PEPE )。目前，電容器絕緣油的生產(chǎn)主要通過催化芳環(huán)的傅克烷基化反應(yīng)實現(xiàn)，例如，所述芐基甲苯型電容器絕緣油主要通過催化甲苯和芐氯進行傅克烷基化反應(yīng)得到，所采用的催化劑通常為濃硫酸或固體酸催化劑。研究表明，雖然采用濃硫酸或固體酸催化劑作為催化劑時，具有較高的催化活性，但也具有以下局限性:當(dāng)采用濃硫酸作為催化劑時，存在濃硫酸用量較大且不能循環(huán)使用而產(chǎn)生大量的廢酸(生產(chǎn)I噸絕緣油大約會產(chǎn)生0.5噸廢酸和I噸含酸廢水)、濃硫酸腐蝕性強、處理困難、不能重復(fù)使用等問題；當(dāng)采用固體酸作為催化劑時，存在固體酸催化劑制備工藝復(fù)雜、價格昂貴并且在生產(chǎn)過程中需要頻繁再生，使得電容器絕緣油的生產(chǎn)成本高居不下的問題，從而限制了其推廣應(yīng)用。因此，采用一種具有較高催化活性、同時又能夠循環(huán)使用的催化劑來生產(chǎn)電容器絕緣油已經(jīng)迫在眉睫。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是為 了克服上述缺陷，而提供一種采用新的季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑來制備電容器絕緣油的方法。
[0006]本發(fā)明提供了一種電容器絕緣油的制備方法，其中，該方法包括在通式為Bu3P+R2IvAiZnCl2AiLaCl3的季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑的存在下、在攪拌條件下，將甲苯與芐氯接觸，所述接觸的條件包括溫度為80-110°C、時間為3-8小時，其中，R1為鹵素，R2為C10-C18的直鏈或支鏈烷基，η為1-5，m為0.01-0.5。
[0007]本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，一方面，所述季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑具有較高的催化活性，當(dāng)采用季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑作為制備電容器絕緣油的催化劑時，不僅能夠提高反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率，還能夠提高反應(yīng)產(chǎn)物中單芐基甲苯和雙芐基甲苯的收率。另一方面，在靜置狀態(tài)下，所述季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑與有機相的反應(yīng)底物不互溶，整個反應(yīng)體系呈兩相狀態(tài)；當(dāng)反應(yīng)進行時，開啟攪拌，所述季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑可以均勻地分散于有機相的反應(yīng)底物中，從而使得反應(yīng)能夠順利進行；當(dāng)反應(yīng)結(jié)束后，停止攪拌，所述季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑又與有機相的反應(yīng)產(chǎn)物重新分為兩相，經(jīng)簡單的相分離便可將所述季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑與含有產(chǎn)物的有機相分開，所述季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑不經(jīng)任何處理便可直接用于下次的催化反應(yīng)，從而實現(xiàn)了真正意義上的循環(huán)使用、避免了催化劑對環(huán)境的污染、大幅度降低了廢液的處理費用和產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，極具工業(yè)應(yīng)用前景。
[0008]此外，根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，當(dāng)將甲苯與芐氯接觸的方式為將芐氯滴加到甲苯中，且相對于Imol的甲苯，所述芐氯的滴加速率為0.5-2mL/min時，能夠顯著提高接觸產(chǎn)物中的單芐基甲苯和雙芐基甲苯的收率。
[0009]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0010]以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0011]本發(fā)明提供的電容器絕緣油的制備方法包括在通式為Bu3P+R2IvAiZnCl2AiLaCl3的季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑的存在下、在攪拌條件下，將甲苯與芐氯接觸，所述接觸的條件包括溫度為80-110°C、時間為3-8小時，其中，R1為鹵素,R2為Cltl-C18的直鏈或支鏈烷基，η為l_5，m為0.01-0.5。優(yōu)選地，所述接觸的條件包括溫度為80_100°C、時間為3_8小時，R1為氯原子或溴原子，R2為C12-C16的直鏈烷基,η為2-4,m為0.01-0.Ι,η和m表示摩爾數(shù)。
[0012]其中，η表示相對于I摩爾Bu3P+R2Rp ZnCl2的摩爾數(shù),為1-5 ;m表示相對于I摩爾Bu3P+R2RuLaCl3的摩爾數(shù)，為0.01-0.5。所述鹵素可以為氯原子、溴原子、氟原子或碘原子；所述Cltl-C18的直鏈或支鏈烷基的具體實例可以包括但不限于:癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基和十八烷基。所述C12-C16的直鏈烷基例如可以為十二烷基、十四烷基或十六烷基。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，通常來說，所述季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑可以通過現(xiàn)有的各種方法制備得到，例如，其可以通過包括以下步驟的制備方法制備得到:在120-140°C下，將通式為Bu3P+R2IV的季鱗鹽與氯化鋅和氯化鑭反應(yīng)2-4小時，其中，R1為鹵素，R2為Cltl-C18的直鏈或支鏈烷基；優(yōu)選地，R1為氯原子或溴原子，R2為C12-C16的直鏈烷基。通式為Bu3P+R2IV的季鱗鹽的結(jié)構(gòu)如式(I )所示:
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種電容器絕緣油的制備方法，其特征在于，該方法包括在通式為Bu3P+R2R1-/nZnCl2/mLaCl3的季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑的存在下、在攪拌條件下，將甲苯與芐氯接觸，所述接觸的條件包括溫度為80-110°C、時間為3-8小時，其中，R1為鹵素，R2為Cltl-C18的直鏈或支鏈烷基，η為1-5，m為0.01-0.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中,R1為氯原子或溴原子，R2為C12-C16的直鏈烷基，η 為 2_4，m 為 0.01-0.1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑通過包括以下步驟的制備方法制備得到:在120-140°C，將通式為Bu3P+R2IV的季鱗鹽與氯化鋅和氯化鑭反應(yīng)2-4小時，其中，R1為鹵素，R2為Cltl-C18的直鏈或支鏈烷基。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的制備方法，其中，以Imol芐氯為基準(zhǔn)，以季鱗鹽計的所述季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑的用量為0.02-0.04molo
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的制備方法，其中，以Imol芐氯為基準(zhǔn)，所述甲苯的用量為 1.5-10mol、優(yōu)選為 3-10mol、更優(yōu)選為 3-7.5mol。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的制備方法，其中，將甲苯與芐氯接觸的方式為將芐氯滴加到甲苯中，且相對于Imol的甲苯，所述芐氯的滴加速率為0.5-2mL/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，該方法還包括將甲苯與芐氯接觸過程中生成的氯化氫氣體通入水中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的制備方法，其中，該方法還包括將甲苯與芐氯的接觸產(chǎn)物靜置分層以將所述季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑與反應(yīng)產(chǎn)物分離。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其中，該方法還包括從除去所述季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑后的反應(yīng)產(chǎn)物中分別 分離出單芐基甲苯和雙芐基甲苯，并將分離得到的單芐基甲苯和雙芐基甲苯按照電容器絕緣油組成所需的比例混合均勻。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其中，在將單芐基甲苯和雙芐基甲苯混合均勻的過程中，以所述電容器絕緣油的重量為基準(zhǔn)，所述單芐基甲苯的用量為75±2重量％，所述雙芐基甲苯的用量為25 ±2重量％。
【文檔編號】C10M177/00GK103805307SQ201210447950
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月9日
【發(fā)明者】伍振毅, 王果果, 趙新, 殷冬媛, 梁睿, 趙瑞英 申請人:中化化工科學(xué)技術(shù)研究總院