[發(fā)明專利]制備相變儲能材料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610432835.3
• 申請日: 2016-06-17
• 公開（公告）號: CN107513408B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫劍鋒;王詠芳;畢文卓;郭慧兵;王士新;張志銀
• 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: C10G73/36
• 分類號: C10G73/36;C09K5/06
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于專用蠟生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及制備相變儲能材料的方法。

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、使用礦物燃料引起的環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，人們對節(jié)能和太陽能等的利用受到廣泛重視。同時(shí)，隨著社會的發(fā)展，人們對居住舒適度的要求越來越高，這又要求消耗更多的能源。

國內(nèi)外在利用相變材料（簡稱PCM，Phase Change Material）儲存太陽能和低價(jià)電能方面的研究是目前非?；钴S的領(lǐng)域。這些研究是利用相變材料在熔化或凝固過程中溫度變化不大，但吸收或釋放的潛熱卻很大的特性，將其與建筑材料結(jié)合使用，可以起到減小室溫波動、利用太陽能取暖以減少空調(diào)和采暖系統(tǒng)能耗或利用夜間低價(jià)電能維持居室溫度等作用，從而作到充分利用能源、降低污染并滿足居住舒適的目的。同時(shí)，將相變材料用于纖維織物、電器保護(hù)等諸多領(lǐng)域的研究也在進(jìn)行中。例如，CN200410046099.5公開了一種石蠟相變隔熱砂漿及其制備方法，可用于工業(yè)和民用建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱工程中；CN200410101555.1公開了一種石蠟類復(fù)合定形相變儲能材料及制備方法，利用相變溫度為44～50℃的蠟類相變儲能材料制備出無需容器封裝的儲能材料；CN200710014607.5公開了一種相變儲能纖維及其制備方法，介紹將相變溫度10～60℃的相變儲能材料混入纖維中制備相變儲能纖維。

按化學(xué)組成的不同，可以將相變材料分為無機(jī)相變材料和有機(jī)相變材料，在0℃～100℃范圍內(nèi)，有機(jī)烴類相變材料具有相變潛熱高、性能穩(wěn)定等優(yōu)勢。

目前正構(gòu)烷烴的制備方法主要有：（1）分子篩或尿素脫蠟；（2）伍爾茲反應(yīng)；（3）碘代烷烴還原；（4）使用石油醚及正己烷、正庚烷作溶劑鏈接鹵代烷法。以上方法雖然能夠得到相應(yīng)的正構(gòu)烷烴，但是每一種方法都存在一定的問題：如第一種方法工藝條件比較復(fù)雜，對某些設(shè)備、材質(zhì)要求很高，產(chǎn)物為正構(gòu)烷烴的混合物；第二種方法生成物品需乙醚溶劑反復(fù)提??；第三、四種方法操作危險(xiǎn)性大、成本較高。

以高級脂肪酸酯為原料加氫可以制備烷烴，但在加氫反應(yīng)過程中，會發(fā)生大量的脫羧反應(yīng)和脫羰反應(yīng)，使得反應(yīng)產(chǎn)物組成復(fù)雜，而且產(chǎn)生較多的碳數(shù)減少的烷烴，一方面不利于提高目的產(chǎn)物的產(chǎn)率，另一方面脫羧反應(yīng)和脫羰反應(yīng)會產(chǎn)生一氧化碳或二氧化碳，對加氫反應(yīng)會產(chǎn)生不利的影響。另外，對于需要單一碳數(shù)正構(gòu)烷烴純度較高的產(chǎn)品時(shí)，上述方法得到的為混合正構(gòu)烷烴，并且沸點(diǎn)相近，不易分離。

CN200910100260.5公開了一種高級脂肪酸酯制備烷烴的方法，以含有8～22個(gè)碳原子的脂肪酸甲酯或乙酯為原料，進(jìn)行加氫反應(yīng)生產(chǎn)烷烴，但該方法得到的烷烴產(chǎn)品中，脂肪酸中的碳仍有大部分被脫除，如以硬脂酸甲酯（硬脂酸為十八碳羧酸）為原料，得到的十七碳烷烴和十八碳烷烴的總收率只有75%，因此，未脫碳直接加氫的產(chǎn)物（十八碳烷烴）的收率會更低。同時(shí)，十七碳烷烴和十八碳烷烴的沸點(diǎn)相差很小，進(jìn)一步通過分離技術(shù)獲得十八碳烷烴非常困難。

石油蠟是原油經(jīng)過煉制加工后從含蠟餾分油中制得的各類蠟產(chǎn)品的總稱，包括液體石蠟、皂用蠟、石蠟和微晶蠟。石油蠟是多種正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴構(gòu)成的混合物。以石油為原料制備蠟類物質(zhì)需要經(jīng)過復(fù)雜的提純和精制過程，不僅生產(chǎn)成本高，而且對于相變儲能材料來說仍存在一定數(shù)量的非適宜組分，如油類等，這些非適宜組分的存在影響了相變材料的使用性能。同時(shí)，與偶碳數(shù)正構(gòu)烷烴相比，奇碳數(shù)正構(gòu)烷烴的相變潛熱偏小。如果采用精密蒸餾方式提取各種單體正構(gòu)烷烴，再將偶碳數(shù)正構(gòu)烷烴混合制備相變溫度連續(xù)變化的相變儲能材料，因成本太高而不可能實(shí)際應(yīng)用。

在石油蠟生產(chǎn)工藝方面，常用的分離加工手段有蒸餾、溶劑分離、發(fā)汗分離等。

蒸餾是利用不同烴類的沸點(diǎn)不同達(dá)到分離的目的，減小蒸餾的沸程可以有效降低產(chǎn)物碳分布的寬度，但對正構(gòu)烷烴的含量影響不大，同時(shí)由于蒸餾過程需要將原料加熱到沸點(diǎn)以上，消耗大量的能量。

溶劑分離方法是利用正構(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，但對碳分布的寬窄影響不大，同時(shí)溶劑分離方法生產(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。