[發(fā)明專利]一種節(jié)能用相變蠟材料的制備方法

有效

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• 申請日: 2014-12-18
• 公開（公告）號: CN105779001B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫劍鋒;張志銀;姚春雷;趙亮;吳穎
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: C10G73/42
• 分類號: C10G73/42;C09K5/06
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于特種蠟生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種節(jié)能用相變蠟材料的制備方法。

背景技術(shù)

世界上能源供應(yīng)以石油、天然氣、煤等礦物燃料為主，隨著這些不可再生資源儲量的減少及使用這些燃料引起的環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，對節(jié)能和太陽能等可再生資源的利用受到廣泛重視。同時，隨著社會的發(fā)展，人們對舒適度的要求越來越高，這又要求消耗更多的能源。我國的能源問題更加嚴(yán)重，在能源發(fā)展方面存在著人均能源擁有量及儲備量低、能源結(jié)構(gòu)以煤為主、能源資源分布不均、能源利用效率低等問題，因而節(jié)能問題更加緊迫。

建筑用能是能源消耗的大戶，因而也是節(jié)能的重要領(lǐng)域。同時建筑采暖用能往往是大氣污染的主要因素，特別是我國，在以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)的條件下更是如此。由此可見建筑節(jié)能在節(jié)約能源和減少污染兩方面有著重要意義。

相變材料（Phase Change Material，簡稱PCM）在熔化或凝固過程中溫度變化不大，但在很小的溫度區(qū)間內(nèi)吸收或釋放的潛熱卻相當(dāng)大，這種特性使其在恒溫、儲能等方面有廣泛的應(yīng)用。一般要求相變材料有適當(dāng)?shù)南嘧儨囟群洼^大的相變潛熱。二十世紀(jì)八十年代初，美國將相變材料應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域并取得良好的應(yīng)用效果，隨后廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。八十年代末，相變材料開始應(yīng)用于民用方面，一些產(chǎn)品已在美國和歐洲市場銷售。

根據(jù)相變溫度的不同，一般可將相變材料分為高溫相變材料、中溫相變材料和低溫相變材料。根據(jù)化學(xué)組成的不同，一般可將相變材料分為無機(jī)相變材料和有機(jī)相變材料。根據(jù)貯能過程中材料相態(tài)變化的不同，一般可將相變材料分為固―氣相變材料、液―氣相變材料、固―液相變材料、固―固相變材料。恒溫、儲能過程中常用的是固―液、固―固兩種相變材料。

蠟類相變材料是常用的有機(jī)中、低溫固―液相變材料。利用相變蠟材料儲熱密度大的特點(diǎn)，將其乳化后代替蓄熱式電鍋爐中的熱水，可以大大節(jié)省蓄熱水箱的空間，采用潛熱輸送方式時，在相同溫差下輸送等量的熱量條件下，相變蠟材料乳狀液輸送能比熱水供暖節(jié)省45%的泵耗。這種相變蠟材料要求相變溫度在80℃以上，相變潛熱在220J/g以上。

石油蠟是原油經(jīng)過經(jīng)脫蠟、脫油、精制和成型等過程加工后制得的各類蠟產(chǎn)品的總稱，包括液體石蠟、石蠟和微晶蠟。石油蠟是含有正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴等組分的混合物。

與異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴相比，正構(gòu)烷烴的相變潛熱要大。隨著正構(gòu)烷烴鏈長的增加，其熔點(diǎn)增高，常見正構(gòu)烷烴的熔點(diǎn)為-20～100℃。由于石油蠟的熔點(diǎn)是其組成的各種組分的綜合反映，因而可以認(rèn)為石油蠟的熔點(diǎn)在-20～100℃范圍內(nèi)任意可調(diào)，這正是石油蠟用作相變材料的最大優(yōu)勢。同時該溫度區(qū)域也是人們?nèi)粘Ｉ钪凶畛＝佑|的范圍，并且石油蠟化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無腐蝕性、不污染環(huán)境，因而石油蠟用作相變材料具有無可比擬的優(yōu)勢。但普通商品石油蠟含有異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴等組分，且碳數(shù)分布較寬，直接用作相變蠟材料時潛熱較小，相變區(qū)間較寬。

石油蠟必須經(jīng)提純以提高正構(gòu)烷烴含量并降低碳數(shù)分布寬度才能用作相變材料。在石油蠟生產(chǎn)工藝方面常用的石油蠟分離加工手段主要有蒸餾、發(fā)汗脫油、溶劑脫油等。

蒸餾是利用不同分子量烴類的沸點(diǎn)不同達(dá)到分離提純的目的，減小蒸餾的沸程可以有效降低產(chǎn)物碳分布的寬度，但對提高正構(gòu)烷烴含量影響不大，同時由于蒸餾過程需要將石油蠟加熱到沸點(diǎn)以上，消耗大量的能量。

溶劑脫油方法是利用正構(gòu)烷烴與異構(gòu)烷烴在溶劑中的溶解度不同達(dá)到分離提純的目的，可以有效提高產(chǎn)物中的正構(gòu)烷烴含量，但對碳分布寬窄的影響不大，同時溶劑脫油生產(chǎn)設(shè)備投資大；生產(chǎn)過程中需要大量使用溶劑，回收溶劑需要消耗大量的能量；溶劑中含有苯系物，會對環(huán)境造成影響；溶劑易燃，容易造成生產(chǎn)事故。

發(fā)汗脫油方法是利用蠟中各種烴類組分熔點(diǎn)不同的性質(zhì)進(jìn)行分離提純的。石油蠟中各種組分的分子量和結(jié)構(gòu)的不同都會使其熔點(diǎn)不同。同為正構(gòu)烷烴時，分子量較大的正構(gòu)烷烴的熔點(diǎn)較高，而分子量較小的正構(gòu)烷烴的熔點(diǎn)較低；分子量相同時，異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的熔點(diǎn)要低于正構(gòu)烷烴，且異構(gòu)程度越高熔點(diǎn)就越低。所以發(fā)汗脫油即能降低產(chǎn)物碳分布的寬度又能提高正構(gòu)烷烴含量。

與蒸餾分離方法相比，由于各種烴類的熔點(diǎn)溫度遠(yuǎn)低于沸點(diǎn)溫度，所以發(fā)汗分離過程的能耗遠(yuǎn)低于蒸餾分離；與溶劑分離方法相比，發(fā)汗分離過程不使用溶劑，所以發(fā)汗分離過程對環(huán)境無影響。而且發(fā)汗法即能降低產(chǎn)物碳分布的寬度又能提高正構(gòu)烷烴含量，所以對制備相變蠟材料而言，發(fā)汗脫油分離過程在生產(chǎn)過程和產(chǎn)品性能兩方面都有優(yōu)勢。