[发明专利]生产高潜热相变材料的方法

说明书

本发明公开了一种生产高潜热相变材料的方法。该方法以F‑T合成产物为加氢原料，在催化剂作用下进行加氢转化；加氢产物经蒸馏制备适宜馏程的组分作为发汗原料；再经发汗生产目的产品。本发明方法在普通发汗工艺的基础上，在降温过程中增加高温恒温阶段，并在发汗过程中利用气流通过蜡层携带出液态组分以强制分离固态组分和液态组分，同时优选将与两种以上可反应生成气体的物质的水溶液分别乳化后进行发汗，也有利于液态组分的快速排出。本发明方法具有设备投资低、制备过程简单且操作费用低、安全且无溶剂污染、所得产物潜热高等优点。

技术领域

本发明属于专用蜡生产技术领域，特别是涉及一种生产高潜热相变材料的方法。

背景技术

世界上能源供应以石油、天然气、煤等矿物燃料为主，随着这些不可再生资源储量的减少、价格升高，对F-T合成等各种替代能源的研究不断加强；而且使用这些矿物燃料引起的环境问题日趋严重，对节能和太阳能的利用等受到广泛重视。同时，随着社会的发展，人们对居住舒适度的要求越来越高，这又要求消耗更多的能源。

相变材料（Phase Change Material，简称PCM）在熔化或凝固过程中温度变化不大，但在很小的温度区间内吸收或释放的潜热却相当大，这种特性使其在恒温、储能等方面有广泛的应用。一般要求相变材料有适当的相变温度和较大的相变潜热。国内外在利用相变材料储存太阳能和低价电能方面的研究是目前非常活跃的领域。

根据相变温度的不同，一般可将相变材料分为高温相变材料、中温相变材料和低温相变材料。根据化学组成的不同，一般可将相变材料分为无机相变材料和有机相变材料。根据贮能过程中材料相态变化的不同，一般可将相变材料分为固―气相变材料、液―气相变材料、固―液相变材料、固―固相变材料。恒温、储能过程中常用的是固―液、固―固两种相变材料。蜡类相变材料是常用的有机类中、低温固―液相变材料。

石油蜡是原油经过炼制加工后从含蜡馏分油中制得的各类蜡产品的总称，包括液体石蜡、皂用蜡、石蜡和微晶蜡。石蜡一般含有C₂₀～C₅₀的正构烷烃、异构烷烃和少量环烷烃等组分，通常熔点为50℃～74℃；微晶蜡一般由C₃₀～C₆₀的异构烷烃和少量正构烷烃、环烷烃组成，通常滴熔点为65℃～92℃，固态下具有比石蜡更细小的针状结晶结构。石油蜡是多种碳数的正构烷烃、异构烷烃、环烷烃等的烃类混合物，其碳数分布较宽，正构烷烃含量较低。

与异构烷烃和环烷烃相比，正构烷烃的相变潜热要大。随着正构烷烃链长的增加，其熔点增高，常见正构烷烃的熔点为-20～100℃。由于蜡的熔点是其组成的各种组分的综合反映，因而可以认为蜡的熔点在-20～100℃范围内任意可调，这正是蜡用作相变材料的最大优势。同时该温度区域也是人们日常生活中最常接触的范围，并且蜡的化学性质稳定、无腐蚀性、不污染环境，因而蜡用作相变材料具有无可比拟的优势。但普通石油蜡含有异构烷烃和环烷烃等组分，且碳数分布较宽，直接用作相变材料时潜热较小，相变区间较宽。

石油蜡必须经提纯以提高正构烷烃含量并降低碳数分布宽度才能用作相变材料。这些提纯过程工艺复杂，不仅生产成本高，而且对于相变材料来说仍存在一定数量的非适宜组分，如油类等，这些非适宜组分的存在影响了相变材料的使用性能。

费-托（F-T）合成技术是1923年发明的，1936年在德国实现工业化。F-T合成技术主要包括高温合成技术和低温合成技术。二十世纪九十年代以来，F-T合成工艺及催化剂都取得了突破性的进展，F-T合成产品日益丰富。F-T合成产品含有烯烃和含氧化合物且碳数分布非常宽，不能直接用作相变材料。

在生产工艺方面，常用的蜡类物质分离手段有蒸馏、溶剂分离、发汗分离等。