[發明專利]制備烴類相變材料的方法

有效

• 申請號: 201610432832.X
• 申請日: 2016-06-17
• 公開（公告）號: CN107513406B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 孫劍鋒;王鑫;解利輝;張志銀;畢文卓;王詩語
• 申請（專利權）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: C10G73/36
• 分類號: C10G73/36;C10G73/38;C10G73/40;C10G73/42;C09K5/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種制備烴類相變材料的方法。該方法在普通發汗工藝的基礎上，在發汗過程中利用氣流通過蠟層攜帶出液態組分以強制分離固態組分和液態組分，同時利用溶解在原料中的可分解物質產生的氣體在蠟層中形成微小氣泡，也有利于液態組分的快速排出，從而使發汗這種無溶劑分離方法可以制備烴類相變材料產品。本發明方法具有設備投資低、生產過程簡單且操作費用低、安全、節能、無溶劑污染等優點。

技術領域

本發明屬于專用蠟生產技術領域，特別是涉及制備烴類相變材料的方法。

背景技術

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，但在很小的溫度區間內吸收或釋放的潛熱卻相當大，這種特性使其在恒溫、儲能等方面有廣泛的應用。一般要求相變材料有適當的相變溫度和較大的相變潛熱。

根據相變溫度的不同，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。根據化學組成的不同，一般可將相變材料分為無機相變材料和有機相變材料。根據儲能過程中材料相態變化的不同，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。烴類相變材料是常用的有機類、中低溫區的固―液相變材料。

石油蠟是原油經過經脫蠟、脫油、精制和成型等過程加工后制得的各類蠟產品的總稱，包括液體石蠟、皂用蠟、石蠟和微晶蠟。石蠟一般含有C₂₀～C₅₀的正構烷烴、異構烷烴和少量環烷烴等組分，通常熔點為50℃～74℃，固態下具有粗大的片狀結晶結構。微晶蠟一般由C₃₀～C₆₀的異構烷烴和少量正構烷烴、環烷烴組成，通常滴熔點為65℃～92℃，固態下具有比石蠟更細小的針狀結晶結構。

與異構烷烴和環烷烴相比，正構烷烴的相變潛熱要大。隨著正構烷烴鏈長的增加，其熔點增高，常見正構烷烴的熔點為-20～100℃。由于混合烴的熔點是其組成的各種組分的綜合反映，因而可以認為烴類的熔點在-20～100℃范圍內任意可調，這正是烴類相變材料的最大優勢。同時該溫度區域也是人們日常生活中最常接觸的范圍，并且烴類的化學性質穩定、無腐蝕性、不污染環境，因而作為相變材料時具有無可比擬的優勢。但商品石油蠟含有異構烷烴和環烷烴等組分，且碳數分布較寬，直接用作相變材料時潛熱較小（一般低于200J/g），相變區間較寬。因此，石油蠟必須經提純以提高正構烷烴含量并降低碳數分布寬度才能用作烴類相變材料。

在石油蠟生產工藝方面，常用的分離加工手段有蒸餾、溶劑分離、發汗分離等。

蒸餾是利用不同烴類的沸點不同達到分離提純的目的，減小蒸餾的沸程可以有效降低產物碳分布的寬度，但對提高正構烷烴含量影響不大，同時由于蒸餾過程需要將原料加熱到沸點以上，消耗大量的能量。而且熔點在70℃以上的烴類的沸點在500℃（常壓）以上，采用蒸餾方法進行分離時效率大大下降。

溶劑分離方法是利用正構烷烴與異構烷烴在選擇性溶劑（丙酮、苯和甲苯混合物；或丙酮、甲苯；或甲乙酮、甲苯）中溶解度不同的性質進行分離的，可以有效提高產物中的正構烷烴含量，但對碳分布寬窄的影響不大，同時溶劑分離生產設備投資大；生產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，會對環境造成影響；溶劑易燃，容易造成生產事故。

發汗分離方法是利用蠟中各種烴類組分熔點不同的性質進行分離提純的。石油蠟中各種組分的分子量和結構的不同都會使其熔點不同。同為正構烷烴時，分子量較大的正構烷烴的熔點較高，而分子量較小的正構烷烴的熔點較低；分子量相同時，異構烷烴和環烷烴的熔點要低于正構烷烴，且異構程度越高熔點就越低。所以發汗分離方法即能降低產物碳分布的寬度又能提高正構烷烴含量。