一种以天然酸生产烃类相变蓄热材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种以天然酸生产烃类相变蓄热材料的方法，该方法通过加氢对天然酸脱氧；加氢产物通过发汗制备偶碳数正构烷烃，在发汗过程中采用气流通过蜡层携带出液态组分，增强分离效果并加快分离速度；再将偶碳数正构烷烃混合可以生产相变温度在58～63℃之间连续变化的高潜热烃类相变蓄热材料。本发明专利技术的方法具有催化剂制备简单，可循环使用、溶剂廉价，用量少，易于回收利用；发汗装置投资低、生产过程简单且操作费用低、无溶剂污染环境；产物相变潜热大等优点。

Method for producing hydrocarbon phase change thermal storage material by natural acid

The invention discloses a method for producing hydrocarbons from natural acid phase change materials, through the hydrogenation of natural acid deoxidization; hydrogenation products by transpiration preparation even carbon number n-alkanes, the transpiration process using the airflow through the wax layer to carry out liquid components, enhance the separation effect and accelerate the speed of separation then; even carbon number n-alkanes can be mixed storage materials in the 58 production phase change temperature to 63 degrees between the continuous variation of high hydrocarbon phase change latent heat. The method of the invention has simple preparation of catalyst, the solvent can be recycled, cheap, low dosage, easy recycling; sweatbox low investment, simple production process and low operation cost, no solvent pollution environment; the advantages of product of latent heat etc..

【技术实现步骤摘要】
一种以天然酸生产烃类相变蓄热材料的方法
本专利技术属于专用蜡生产
，特别是涉及一种以天然酸生产烃类相变蓄热材料的方法。
技术介绍
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、使用矿物燃料引起的环境问题日趋严重，人们对节能和太阳能等的利用受到广泛重视。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。国内外在利用相变蓄热材料（简称PCM，PhaseChangeMaterial）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。这些研究是利用相变蓄热材料在熔化或凝固过程中温度变化不大，但吸收或释放的潜热却很大的特性，将其与建筑材料结合使用，可以起到减小室温波动、利用太阳能取暖以减少空调和采暖系统能耗或利用夜间低价电能维持居室温度等作用，从而作到充分利用能源、降低污染并满足居住舒适的目的。同时，将烃类相变蓄热材料用于纤维织物、电器保护等诸多领域的研究也在进行中。例如，CN200410046099.5公开了一种石蜡相变隔热砂浆及其制备方法，介绍将烃类相变蓄热材料混入砂浆中，可用于工业和民用建筑围护结构的保温隔热工程中；CN200410101555.1公开了一种石蜡类复合定形烃类相变蓄热材料及制备方法，利用相变温度为44～50℃的烃类相变蓄热材料制备出无需容器封装的储能材料；CN200710014607.5公开了一种相变储能纤维及其制备方法，介绍将相变温度10～60℃的相变材料混入纤维中制备相变储能纤维，有效的降低了纤维加工过程中烃类相变蓄热材料的流失，提高了制得的纤维内烃类相变蓄热材料的含量，相变储能纤维的相变储能功能和纤维的物理机械性能优良。按化学组成的不同，可以将相变蓄热材料分为无机相变蓄热材料和有机相变蓄热材料，在0℃～100℃范围内，有机烃类相变蓄热材料具有相变潜热高、性能稳定等优势。目前正构烷烃的制备方法主要有：（1）采取分子筛或尿素脱蜡制备正构烷烃的混合物；（2）采取伍尔兹反应制备对称正构烷烃；（3）采用碘代烷烃还原方法；（4）使用石油醚及正己烷、正庚烷作溶剂链接卤代烷法。以上方法虽然能够得到相应的正构烷烃，但是每一种方法都存在一定的问题：如第一种方法工艺条件比较复杂，对某些设备、材质要求很高；第二种方法生成物品需乙醚溶剂反复提取；第三、四种方法操作危险性大、成本较高。以高级脂肪酸酯为原料加氢可以制备烷烃，但在加氢反应过程中，会发生大量的脱羧反应和脱羰反应，使得反应产物组成复杂，而且产生较多的碳数减少的烷烃，一方面不利于提高目的产物的产率，另一方面脱羧反应和脱羰反应会产生一氧化碳或二氧化碳，对加氢反应会产生不利的影响。另外，对于需要单一碳数正构烷烃纯度较高的产品时，上述方法得到的是混合正构烷烃，并且沸点相近，不易分离。CN200910100260.5公开了一种高级脂肪酸酯制备烷烃的方法，以含有8～22个碳原子的脂肪酸甲酯或含有8～22个碳原子的脂肪酸乙酯为原料，进行加氢反应生产烷烃，但该方法得到的烷烃产品中，脂肪酸中的碳仍有大部分被脱除，如以硬脂酸甲脂（硬脂酸为十八碳羧酸）为原料，得到的十七碳烷烃和十八碳烷烃的总收率只有75%，因此，未脱碳直接加氢的产物（十八碳烷烃）的收率会更低。同时，十七碳烷烃和十八碳烷烃的沸点相差很小，进一步通过分离获得十八碳烷烃非常困难。以石油为原料制备蜡类物质需要经过复杂的提纯和精制过程，不仅生产成本高，而且对于烃类相变蓄热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烃类相变蓄热材料的使用性能。同时，与偶碳数正构烷烃相比，奇碳数正构烷烃的相变潜热偏小。如果采用精密蒸馏方式提取各种单体正构烷烃，再将偶碳数正构烷烃混合制备相变温度连续变化的烃类相变蓄热材料，因成本太高，不可能实际应用。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。石油蜡是多种正构烷烃、异构烷烃和环烷烃构成的混合物。在石油蜡生产工艺方面，常用的分离加工手段有蒸馏、溶剂分离、发汗分离等。蒸馏是利用不同烃类的沸点不同达到分离提纯的目的，减小蒸馏的沸程可以有效降低产物碳分布的宽度，但对正构烷烃的含量影响不大，同时由于蒸馏过程需要将原料加热到沸点以上，消耗大量的能量。溶剂分离方法是利用正构烷烃与异构烷烃在溶剂中的溶解度不同达到分离提纯的目的，可以有效提高产物中的正构烷烃含量，但对碳分布的宽窄影响不大，同时溶剂分离工艺生产设备投资大；生产过程中需要大量使用溶剂，回收溶剂需要消耗大量的能量；溶剂中含有苯系物，会对环境造成影响；溶剂易燃，容易造成生产事故。发汗分离方法是利用不同烃类组分熔点不同的性质进行分离提纯的。石油蜡中各种组分的分子量和结构的不同都会使其熔点不同。同为正构烷烃时，分子量较大的正构烷烃的熔点较高，而分子量较小的正构烷烃的熔点较低；分子量相同时，异构烷烃和环烷烃的熔点要低于正构烷烃，且异构程度越高熔点就越低。与蒸馏分离方法相比，由于各种烃类的熔点温度远低于沸点温度，所以发汗分离过程的能耗远低于蒸馏分离；与溶剂分离方法相比，发汗分离过程不使用溶剂，所以发汗分离过程安全、节能且对环境无影响。普通的发汗工艺主要包括以下步骤：（1）准备工作：垫水，用水充满发汗装置皿板下部空间；装料，原料加热至熔点以上呈液态时装入发汗装置；（2）结晶：将原料以不大于4℃/h的降温速率缓慢冷却到其熔点以下10～20℃。在冷却过程中，各种组分按熔点由高到低的顺序依次结晶形成固体；（3）发汗：当蜡层温度达到预设的降温终止温度之后，放掉垫水；再将原料缓慢地加热到预设的发汗终止温度。在升温发汗过程中，各种组分按熔点由低到高的顺序先后熔化成液态并流出（蜡下），最后得到的蜡层剩余物（蜡上）就是高熔点、低含油、高正构烷烃含量的蜡；发汗过程结束后继续升高温度，以熔化取出蜡上，即为粗产品；（4）精制：将粗产品熔化后升温至预定温度，定量加入白土并恒温搅拌至预定时间后过滤，再经成型、包装即为目的产品。对普通发汗工艺，在发汗过程中固态组分（较高熔点的蜡）和液态组分（油和较低熔点的蜡）虽然分别处于固体和液体状态，但是也很难完全分离。为使最终产品的含油量符合要求，通常采用延长发汗时间并提高发汗终止温度的方法。延长发汗时间会导致生产周期长；提高发汗终止温度会导致产品收率下降。与溶剂分离相比，发汗工艺是间歇操作，且产品收率较低、生产周期较长，但是发汗工艺具有投资少、生产过程简单、操作费用低等优点，目前仍有部分厂家在使用该方法生产皂用蜡等产品。多年来，发汗方法在生产设备和工艺方面得到了一些发展，如CN89214332（立式方形多段隔板发汗罐）、CN94223980.6（皿式发汗装置）、CN98233254.8（石蜡发汗罐）、CN200920033500.X（新型石蜡发汗罐）、CN201210508905.0（一种高效石蜡发汗装置）、CN201320127680.4（管式石蜡脱油装置）等，在发汗脱油生产设备上作了改进；CN91206202（一种高效石蜡发汗罐）在发汗工艺上作了改进。但这些方法仍存在着产品收率较低、生产周期较长等缺点。发汗工艺是目前已知用于工业规模生产石油蜡产品的唯一无溶剂分离方法，在提倡绿色本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以天然酸生产烃类相变蓄热材料的方法，包括以下内容：（A）加氢：以蜡酸和褐煤酸为原料，分别与溶剂混合后，在催化剂作用下进行加氢反应，反应产物经分离，分别得到含正二十六烷和正二十八烷的加氢产物；包括以下过程：（A1）蜡酸加氢脱氧；（A2）褐煤酸加氢脱氧；（B）发汗：包括蜡酸加氢产物发汗和褐煤酸加氢产物发汗两部分，这两部分均包括以下步骤：（1）准备工作：分别以（A1）蜡酸加氢产物和（A2）褐煤酸加氢产物为原料，加热熔化后装入发汗装置；（2）结晶：以1.0℃/h～4.0℃/h的速率降温至目的产物熔点以下5℃～20℃的预定温度；（3）发汗：以0.5℃/h～3.0℃/h的速率升温；蜡层达到第一个预定温度并恒温一段时间，继续升温至第二个预定温度并恒温一段时间后停止发汗；在发汗过程中强制气流通过蜡层；继续升温以熔化并取出蜡上；（4）精制：目的组分经精制后，分别得到正二十六烷和正二十八烷，备用；（C）调配：将上述过程（B）所得到的正二十六烷和正二十八烷按重量比为1～99：99～1的比例加热熔融并混合均匀，即得到相变温度为58～63℃、相变潜热为220～240J/g的烃类相变蓄热材料产品。

【技术特征摘要】
1.一种以天然酸生产烃类相变蓄热材料的方法，包括以下内容：（A）加氢：以蜡酸和褐煤酸为原料，分别与溶剂混合后，在催化剂作用下进行加氢反应，反应产物经分离，分别得到含正二十六烷和正二十八烷的加氢产物；包括以下过程：（A1）蜡酸加氢脱氧；（A2）褐煤酸加氢脱氧；（B）发汗：包括蜡酸加氢产物发汗和褐煤酸加氢产物发汗两部分，这两部分均包括以下步骤：（1）准备工作：分别以（A1）蜡酸加氢产物和（A2）褐煤酸加氢产物为原料，加热熔化后装入发汗装置；（2）结晶：以1.0℃/h～4.0℃/h的速率降温至目的产物熔点以下5℃～20℃的预定温度；（3）发汗：以0.5℃/h～3.0℃/h的速率升温；蜡层达到第一个预定温度并恒温一段时间，继续升温至第二个预定温度并恒温一段时间后停止发汗；在发汗过程中强制气流通过蜡层；继续升温以熔化并取出蜡上；（4）精制：目的组分经精制后，分别得到正二十六烷和正二十八烷，备用；（C）调配：将上述过程（B）所得到的正二十六烷和正二十八烷按重量比为1～99：99～1的比例加热熔融并混合均匀，即得到相变温度为58～63℃、相变潜热为220～240J/g的烃类相变蓄热材料产品。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中所述的强制气流通过蜡层采用在蜡层上方增加气压和/或在蜡层下方降低气压，使蜡层上下方形成压强差实现，所述的压强差为10～500kPa。3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的强制气流通过蜡层采用在蜡层上方增加气压实现，在蜡层上方施加20～200kPa的表压压强，而蜡层下方保持为常压。4.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的强制气流通过蜡层采用在蜡层下方降低气压实现，在蜡层上方气压保持常压，而在蜡层下方维持-20～-100kPa的表压压强。5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述降温的速率为2.0℃/h～3.0℃/h。6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述的预定温度为目的产品熔点以下10℃～15℃。7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中所述升温的速率为1.0℃/h～2.0℃/h。8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中所述的第一个预定温度为目的产品熔点-10℃～目的产品熔点，所述的第二个预定温度为目的产品熔点～目的产品熔点+10℃。9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤（3）中所述的第一个预定温度为目的产品熔点-3℃～目的产品熔点，所述的第二个预定温为目的产品熔点～目的产品熔点+3℃。10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中所述第一个预定温度和第二个预定温度下恒温的时间分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志银，孙剑锋，吴颖，张晓晖，王鑫，解利辉，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11