相變蠟性質(zhì)生產(chǎn)和應用

1、 建德市廣元蠟業(yè)有限公司 張建雨 博士 Email:相變蠟的性質(zhì)生產(chǎn)相變蠟的性質(zhì)生產(chǎn)和應用和應用相變儲能材料介紹相變儲能材料介紹 熱能可以通過材料的顯熱或者潛熱（相變熱）兩種方式進行儲存。 顯熱儲能材料主要是利用其比熱容和材料的溫度變化進行能量的儲存和釋放，優(yōu)點是能量的儲存和釋放過程是完全可逆的，系統(tǒng)設計簡單，缺點是單位體積所能儲存的能量較少，裝置體積過大。 相變儲能是利用相變材料（Phase change materials, PCM）物態(tài)的轉(zhuǎn)變進行能量的儲存和釋放，其優(yōu)點是儲能密度大，溫度近似恒定。 相變焓也稱相變熱，可以用量熱法測定，主要有差示掃描量熱法(DSC)。作為相變儲能材料需要滿

2、足以下條件：作為相變儲能材料需要滿足以下條件： 1.熱力學標準：（1）要有合適的相變溫度;（2）要有足夠大的相變潛熱，以便以較少的數(shù)量即能儲存給定數(shù)量的熱能;（3）導熱系數(shù)要大，以便儲放熱時相變材料內(nèi)傳熱速度快、溫度梯度小;（4）高的比熱，以提供額外的顯熱效果。（5）發(fā)生相變時膨脹或收縮性要小，即相變過程的體積變化小，以使盛裝容器形狀 簡單;（6）高的密度，這樣盛裝的容器會更小;（7）相變的可逆性要好;2.動力學標準 凝固時無過冷現(xiàn)象或過冷程度很小。熔點應該在其熱力學凝固點結(jié)晶。 這可通過高的晶體成核速度及生長速率未實現(xiàn)，有時也可向儲熱材料中加入成核劑或“冷指”來抑制過冷現(xiàn)象 。3.化學標準(

3、1)高穩(wěn)定性；(2)不發(fā)生分解，以使?jié)摕醿δ懿牧暇哂虚L期的使用壽命；(3)對構(gòu)件材料無腐蝕作用；(4)材料應該無毒性、不燃、無爆炸性。4.經(jīng)濟標準可大量獲得、廉價。 在實際研究中，要找到滿足以上所有條件的相變材料是非常困難的，因此通常的相變材料的指標是要有適合的相變溫度和較高的焓變量，其次再考慮其他影響因素。相變材料分類相變材料分類 從儲能的溫度范圍來看，可分為高溫、中溫及低溫等類型。 儲能過程中，按材料相態(tài)的變化，又可分為固-固相變材料、固-液相變材料、液-氣相變材料、固-氣相變材料四大類。 雖然液-氣和固-氣轉(zhuǎn)化時伴隨的相變潛熱遠大于固-液和固-固轉(zhuǎn)化時的相變熱，但是由于液-氣和固-氣轉(zhuǎn)化

4、時產(chǎn)生氣體，其相變氣體體積變化非常大，故很難用于實際工程中。 從化學組成來看，可分為無機材料和有機材料以及混合相變材料3大類。無機儲能材料通常由多種組分構(gòu)成,包括主儲能劑、相變溫度（凝固點）調(diào)整劑、防過冷劑（成核劑）、促進劑、防相分離劑（當固、液共存時因密度差易發(fā)生相分離時使用）等。無機類PCM包括：結(jié)晶水合鹽、熔融鹽、金屬合金和其它無機物。有機類PCM包括石蠟、脂肪酸和其它有機物?；旌螾CM主要含有機和無機兩種PCM的混合物?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的PCM在6000種以上。 在相變儲能技術(shù)手段的研究領域中，首先是就要開發(fā)出相變潛熱大、性能穩(wěn)定、性價比高的相變材料。除了對傳統(tǒng)的無機鹽、無機水合鹽、有機和金屬

5、相變材料進行研究外，學者也開始關注新型相變儲能材料，涉及從無機到有機，從單一組分到復合材料，從宏觀到納米化、微膠囊化、定形化等方向。相變材料的應用相變材料的應用1.應用于太陽能系統(tǒng)應用于太陽能系統(tǒng) 太陽能是巨大的能源寶庫，清潔、無污染，而且取用方便，由于到達地球表面的太陽輻射能量密度并不高，而且受地理、晝夜和季節(jié)等規(guī)律性變化的影響，及陰晴云雨等隨機因素的制約，其輻射強度也不斷發(fā)生變化，而且具有稀薄性、非連續(xù)性和不穩(wěn)定性。所以為了保持供熱或供電裝置穩(wěn)定不問斷地運行，就需要通過貯熱裝置把太陽能貯存起來，在太陽能不足時再釋放出來，從而滿足生產(chǎn)、生活用能連續(xù)和穩(wěn)定供應的需要。無箱式太陽能熱水器無箱式太

6、陽能熱水器 無限太陽能有限公司 太陽能熱水器安裝圖太陽能熱水器安裝圖2.余熱利用余熱利用 相變儲能技術(shù)可以在機械、石油化工、陶瓷、玻璃、鋼鐵等各種行業(yè)應用。儲能換熱器在連續(xù)加熱爐、熱風爐和非連續(xù)加熱爐上的余熱回收上應用都是合適的。在冶金、玻璃、水泥、陶瓷等部門都有大量的各式高溫窯爐，它們的能耗非常大，但熱效率通常低于30%，節(jié)能的重點是回收煙氣余熱（熱損失達50%以上）傳統(tǒng)的做法是利用耐火材料的顯熱容變化來儲存熱量，但這種儲熱設備的體積大、儲熱效果不明顯。如果改用相變儲熱系統(tǒng)，則儲熱設備體積可減少30%-50%，同時節(jié)能15%-45%，還可起到穩(wěn)定運行的作用。浴室溫水熱量回收浴室溫水熱量回收相

7、變蠟的要求：熔點45.1， 焓值195 KJ/kg3.電力調(diào)峰電力調(diào)峰 利用儲能技術(shù)來加快傳統(tǒng)工業(yè)和民用電氣產(chǎn)品的改造，積極開發(fā)和利用儲能式設備及電熱電器產(chǎn)品，甚至建立中小型儲能熱電站，量大面廣和靈活的使用谷期電力，是實現(xiàn)峰谷電價的切實可行的手段，在即將全面實行分時計算電價政策時，它便將成為熱點。對電力比較豐富而又峰谷差明顯的地區(qū)，出于環(huán)保的考慮，在一些企事業(yè)單位或民用住宅，常用電加熱水供生活、生產(chǎn)和采暖用，因此就可發(fā)展電熱儲能熱水鍋爐。電取暖器電取暖器圖1圖24.紡織業(yè)的利用紡織業(yè)的利用 把相變材料摻入紡織品后，利用相變材料可控溫的特點，當外界環(huán)境升高溫度時吸熱，當外界環(huán)境溫度降低時放熱，從

8、而降低外部環(huán)境對人體的影響，為我們提供一個安穩(wěn)、舒適的微氣候環(huán)境。5.航天儀器恒溫及動力供應航天儀器恒溫及動力供應 早在上世紀50年代，由于航天事業(yè)的發(fā)展，人造衛(wèi)星等航天器的研制常涉及到儀器、儀表或材料的恒溫控制問題。因為人造衛(wèi)星在運行中，時而處于太陽照射之下，時而由于地球的遮蔽處于黑暗中，在這兩種情況下，人造衛(wèi)星表面的溫度相差幾百度。6.建筑節(jié)能建筑節(jié)能 提高建筑領域能源使用效率，降低建筑能耗，對于整個社會節(jié)約能源和保護環(huán)境都具有顯著的經(jīng)濟效益和社會影響。在有暖氣的室內(nèi)安裝相變材料蓄熱器后，當通入暖氣時，它會把熱貯存起來；當停止送暖氣時，它會放出熱量，維持室內(nèi)的溫度較為恒定。如果在室內(nèi)的地板

9、和天花板使用相變材料，由于相變材料的貯熱和放熱作用，則可將室內(nèi)溫度梯度降低到小于5的舒適狀態(tài)。福建天利高新材料有限公司福建天利高新材料有限公司相變儲能模塊 相變材料(PCM - Phase Change Material)是利用物質(zhì)相態(tài)變化過程中吸收或放出的潛熱從而產(chǎn)生蓄冷或蓄熱功能的材料。 相變儲能是利用物態(tài)轉(zhuǎn)變過程中伴隨的能量吸引和釋放而進行的。中材集團中材集團v中材集團底層裝配式住宅課題相變蠟要求： 相變溫度： 18.5 - 22 焓值：220KJ/kg7.冷鏈運輸專用相變材料冷鏈運輸專用相變材料 生物藥品用于人類重大疾病的診斷、治療。不當?shù)膬\會導致產(chǎn)品效價降低、失效，甚至毒副作用增加

10、。經(jīng)過嚴格驗證的溫控包裝有利于保證藥品質(zhì)量。冷鏈運輸相變材料的包裝冷鏈運輸相變材料的包裝上海綠帕實業(yè)有限公司8.水泥溫度控制劑水泥溫度控制劑相變蠟的要求：熔點：50 60 焓值：大于220 KJ /kg作用：大型建筑水泥結(jié)構(gòu)施工結(jié)束以后，水泥在熟化過程中，會產(chǎn)生大量的熱量，有時溫度高達80度以上，嚴重影響建筑物的強度。9.它方面的應用它方面的應用 相變材料還可以在醫(yī)療保健、農(nóng)業(yè)溫室電防熱外殼、保溫盒、取暖器、具有嚴格溫度使用條件的特種儀器以及電子器件中作為散熱材料等諸多方面有著廣泛的應用；含有相變儲能材料的瀝青路面或混凝土可以防止橋梁結(jié)冰；相變材料可用在醫(yī)學理療方面；相變儲能技術(shù)還可以用于緩解

11、電子芯片(如CPU)的尖峰熱負荷等。 欲知相變材料的熔解熱，兩條途徑：一可從文獻上查找；二可通過實驗測定。后一方法的工作量很大，若能找出相變材料的熔解熱、熔點與其它物理性質(zhì)間的關系，由己知或易知的物性參數(shù)來估算或預測熔解熱、熔點，無疑對相變材料的選擇有重要意義。相變潛熱的預測：Kopp定則假定：任何化合物的熱容等于所有組成原子的熱容之和。Discovered in 1864, Kopps Law is a physics suggestion by A C Woestyn, proposing that the heat capacity of a molecule of any chemic

12、al compound is equal to the sum of the heat capacities of its constituents. Trouton 定則：由液體的蒸發(fā)熵Se和沸點Te可以算出它的蒸發(fā)潛熱： 僅適用于低沸點材料和蒸發(fā)時不產(chǎn)生化學分解的物質(zhì)。Hilerbrand分析了一系列金屬的熔解熵后發(fā)現(xiàn)。只要熔化的合金是完全無序的，合金的熔解熵就等于組成元素的熔解熵之和；而對于有序的合金，實際的熵肯定比計算值高，并且有序程度越低達一差值就越小。結(jié)論：化合物的熔解熱可以通過溶解熵和熔點來進行計算，而其溶解熵為組成元素熔解熵之和。22eeeeQS TT元素熔解熱和熔解熵元素熔解

13、熵數(shù)據(jù)是計算化合物熔解熵的基礎。Maria Telkes 綜合文獻的結(jié)果制成了一個包括元素的熔點和轉(zhuǎn)化點，熔解熱和轉(zhuǎn)化熱，熔解熵和轉(zhuǎn)化熵的完整的表格，并把元素的熔解和轉(zhuǎn)化熵表示如圖所示。熔解熵與元素周期律的關系單位質(zhì)量熔解熱最高的元素排序如下表。較高的熔解熱只在原子序數(shù)比較低的元素中出現(xiàn)，在原子序數(shù)超過47的元素中，熔解熱均小于50cal/g。相變材料的焓變量和熔點可以通過已知或易知的物性參數(shù)來估算，相變蠟在由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)過程可以近似看作恒溫恒壓，遵循吉布斯自由能公式： G=H-TfS (1-1) 式中：G為吉布斯自由能；H為相變焓；Tf為相變溫度(單位為K）；S為熵。根據(jù)熱力學第二定律，恒溫

14、恒壓的封閉體系，達到相平衡時有： (dG)T,P=0 (1-2) 故相變蠟的焓值有： H=TfS (1-3)從上式可以看出，在給定的相變溫度Tf下，相變蠟的焓變量隨著其熵變的增大而增大，在熔化過程中熵的變化可以近似地通過各化合物組成元素的熵變加和算出，即： (1-4) 式中: Sf 為化合物的熔化熵；Sf, i 為各組成元素的熔化熵；mi和yi分別為第i種元素的摩爾數(shù)和修正因數(shù)1。修正因數(shù)yi與元素的化合價有關，對于單價元素，yi取1，如元素H的化合價為1，修正因數(shù)取1，有些元素的計算值偏差較大，可根據(jù)文獻來取修正因數(shù)，如元素C的化合價為4，修正因數(shù)取1/22。 化合物熔解熵的計算：由以上推導

15、公式，Maria Telkes總結(jié)出有機物的熔化焓：Hf=SfTf (1-5)式中：Sf可假定為常數(shù)，0.7 J/(gK)，Tf為熔點（單位為K），Tf(K)=t()+273，若缺乏Tf的值，可以通過下式估算：Tf=CTe （1-6） 式中：C為常數(shù)，有機物可取0.58，Te為常壓下的沸點?；衔锶劢鉄岬挠嬎悖?. 熔解熱的預測大大簡化了在選定的熔點范圍內(nèi)尋找具有高熔解熱的相變材料的工作。2. 分析指出只有那些低原子序數(shù)的元素組成的化合物才可能有最大的單位質(zhì)量熔解熱，構(gòu)成價格低、原子量低的化合物的元素包括H、B、C、N、Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Ti、Fe，而鋰化物和氟化

16、物雖然熔解熱大，但價格比較高。3. 因此，篩選可能的相變物質(zhì)時，應首先考慮上述元素的化合物，并進行熔解熱的預測分析和比較，使得實驗測定在盡可能少的化合物或共熔體范圍內(nèi)進行。方法優(yōu)點：熔解熱的經(jīng)驗計算公式（1）認為固體的摩爾熔解熵大致為定值，以此來估算熔解熱： 式中：Sf為常數(shù)cal/molK ，可查表格， Tf為熔點， 一般可從物性手冊上查得。 若該數(shù)據(jù)缺乏，可由下式估算 式中，Te為正常沸點，K為常數(shù)，見表格。 fffSTQefKTT計算熔解熱經(jīng)驗公式（1）中的有關常數(shù)熔解熱的經(jīng)驗計算公式（2）對于有機物，假定質(zhì)量熔解熵為定值， 則： 對于無機物，可用下式（平均誤差10%） 式中，n為分子中

17、的原子數(shù)，k0為常數(shù)，見下表.KkgkJ7 . 0fSffTnkQ0ffTQ7 . 0常數(shù)k0（2）中的公式要比（1）中的公式精度高一些估算熔化焓可以大大簡化在給定的熔點范圍內(nèi)尋找高焓變量的相變材料的工作，但是實際應用時焓變量的實測值與理論計算值有較大偏差，約30%左右?？梢圆捎貌顭岱治龇ǎ―TA）和差示掃描量熱法(DSC)對相變蠟的儲熱性能進行實測，差示掃描量熱儀可以直接記錄熱流量隨時間變化的曲線，曲線與基線所圍成的峰面積與熱焓成正比，通過計算機軟件計算出峰面積，就可以得到樣品的焓變量。在熔化過程中如果樣品發(fā)生脫水、分解、氧化、升華等現(xiàn)象，就有會有質(zhì)量的變化，可以采用熱重法分析樣品熔化過程的

18、質(zhì)量變化情況。相變潛熱的測定：差式掃描量熱DSC 示差掃描量熱計是根據(jù)與DTA相似的原理設計的，它通過調(diào)整樣的加熱功率E，使試祥和參比物的溫差T為零，這樣，試樣和參比物對環(huán)境(金屬塊)的熱交換量完全相同，可由參比物對環(huán)境的換熱量和試樣與參比物之加熱功率差dq/dr算出試樣的吸熱量。DSC原理見下圖。DSC原理圖相變蠟的分類相變蠟的分類根據(jù)儲能的溫度范圍，可以將相變儲能蠟分為高溫、中溫、低溫等類型。 高溫相變蠟 熔點高于80度的相變蠟就可以稱為高溫相變蠟。一般地說，超過80度的相變蠟制備工藝會復雜、成本會增加。 高溫相變材料可用于太陽能儲能、工業(yè)余熱回收等場所。解決由與供熱與用熱在時間上不匹配和

19、間斷性導致的能量利用率低等問題。比如，利用相變材料設計制造的儲能系統(tǒng)可以在低負載時將多余的熱能吸收后儲存在系統(tǒng)中，在高負載時釋放所儲存的能量，使整個工業(yè)裝置系統(tǒng)長期穩(wěn)定地在高效率工況下運行。廣元蠟業(yè)有限公司研究的高溫相變蠟焓值圖 PN140號相變蠟中溫相變儲能蠟 發(fā)汗工藝是制備中溫相變蠟的方法之一，可以將熔點不同的蠟分離開來，提煉出符合熔點要求的相變蠟。整個操作過程分為：裝墊水、裝原料（熱的）、冷卻、加熱、化蠟五個步驟，先將原料蠟加熱到熔點以上，然后將液體狀的原料蠟置于發(fā)汗器皿中冷卻，當原料蠟冷卻到一定溫度結(jié)晶后用溫水開始進行循環(huán)加熱，使原料蠟受熱，不同熔點的蠟組分就會逐漸熔化，依次在由蠟結(jié)晶

20、而形成的毛細管中逐漸滲出，就可以收集到符合要求的相變蠟。發(fā)汗工藝的關鍵操作在于冷卻和加熱這兩步，要根據(jù)原料蠟的性質(zhì)預先設計好最佳的工藝操作條件，同時操作中要保證原料蠟能夠被均勻的加熱和冷卻。廣元蠟業(yè)有限公司高焓值中溫相變蠟高焓值76度相變蠟低溫相變儲能蠟 從20世紀80年代，研究者開始將相變材料加入到建筑材料中，以達到節(jié)能環(huán)保和有效利用太陽能的目的。將相變材料與石膏等建筑材料進行復合，制成的儲能建筑材料，白天可以充分吸收太陽的輻射能，晚上可以利用便宜電價進行蓄熱儲能，從而減小室內(nèi)溫度波動，提高人體舒適度，同時還降低了建筑物供暖和空調(diào)制冷負荷，以及電力供給負荷的峰谷差。 蠟或固態(tài)烴是復雜的混合物

21、，不是純化合物，也不是單一類別的烴類。很早之前蠟一般是煉油廠的副產(chǎn)品，由于目前石油蠟價格比其它煉油產(chǎn)品較高，所以現(xiàn)在很多煉油公司把石油蠟的生產(chǎn)作為一個重要的煉油產(chǎn)品而不把石油蠟作為副產(chǎn)品。蠟的生產(chǎn)方法主要有。1.溶劑脫蠟工藝2.尿素異丙醇脫蠟工藝3.分子篩脫蠟工藝4.冷凍脫蠟工藝幾種相變蠟生產(chǎn)工藝介紹幾種相變蠟生產(chǎn)工藝介紹1.溶劑脫蠟工藝 溶劑脫蠟工藝的關鍵是冷凍結(jié)晶步驟。為了克服低溫下體系粘度過大、石蠟結(jié)晶細小、過濾速率慢、石蠟結(jié)晶中夾帶油引起潤滑油收率下降等問題，常加入對油和蠟有選擇性的混合溶劑，然后降低溫度使石蠟結(jié)晶出來，與油品過濾分離，同時得到石蠟。溶劑脫蠟脫油主要用于固體石蠟或微晶蠟

22、的生產(chǎn)。這些固體石蠟和微晶蠟的熔點取決于使用的生產(chǎn)原料。 常用溶劑：酮類和芳香烴的混合物，如甲苯-丁酮。故溶劑脫蠟常稱為酮苯脫蠟。 優(yōu)點：生產(chǎn)連續(xù)，蠟收率最高，成品蠟含油低，成品油含蠟量低，生產(chǎn)靈活性大，可以生產(chǎn)皂用蠟、地蠟以及各種含油率的石蠟，投資較低，適于大規(guī)模的石蠟生產(chǎn)。 酮苯脫蠟原理流程圖 操作說明：脫蠟原料油經(jīng)溶劑稀釋后進到結(jié)晶系統(tǒng)結(jié)晶，結(jié)晶時放出的熱量被冷凍系統(tǒng)取走。結(jié)晶后，混合液進到過濾系統(tǒng)過濾，分成濾液和蠟膏兩部分，然后將它們進行加熱，把油、蠟中的溶劑蒸出、得到脫蠟油與蠟。回收所得的溶劑再循環(huán)回來使用。對過濾系統(tǒng)和溶劑罐用安全氣體進行密閉。2.尿素異丙醇脫蠟工藝 尿素異丙醇脫蠟

23、工藝是利用正構(gòu)烷烴能與尿素形成絡合物，而異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴和芳烴不能與尿素形成絡合物的原理，從而達到使正構(gòu)烷烴從石油餾分中分離出來的目的。尿素與烴類形成絡合物是個可逆過程，因而可以實現(xiàn)尿素正構(gòu)烷烴的分離。 尿素脫蠟工藝主要是利用原料中的正構(gòu)烷烴與尿素在2025下的異丙醇水溶液中反應產(chǎn)生固體絡合物，而這種絡合物在較高溫度下(70左右)又能分解為尿素和正構(gòu)烷烴，尿素可循環(huán)使用。 尿素異丙醇脫蠟工藝流程流程簡介：整個流程由包合反應、包含物洗滌冷分離、包合物分解熱分離、脫蠟液水洗、脫蠟油分離、蠟油分餾、二元共沸異丙醇回收、二元共沸醇提濃等單元組成。原料油、異丙醇、循環(huán)尿素水溶液與循環(huán)物料混合后進入套管反

24、應器反應，反應后的物料部分進入冷分離-包合物洗滌器中，部分循環(huán)；進入冷分離-包合物洗滌器沉降分離后上層脫蠟油進入油水洗塔，下層尿素包合物使用溶劑油洗滌以除去包合物表面的油、降低液體石蠟中芳烴含量，洗滌后的尿素進入熱分解器加熱分解，分解后進行沉降分離，下層尿素溶液可循環(huán)使用。來自熱分解器沉降后的上層蠟液用水洗除去異丙醇后進行蒸餾，得到液體石蠟；來自冷分離器的油也進行水洗，除去醇后蒸餾得到低凝點的油。洗滌得到的異丙醇水溶液先蒸餾回收異丙醇，然后加入苯，形成苯-異丙醇-水三元共沸物，使異丙醇濃度提高到98.5以上，循環(huán)使用。采用共沸精餾可節(jié)省能量和溶劑消耗。3.分子篩脫蠟工藝 分子篩是人工合成的泡沸

25、石，它是一種多孔的吸附劑，具有特殊的孔道結(jié)構(gòu)，僅能吸附正構(gòu)烷烴分子，無法吸附非正構(gòu)烷烴，從而將正構(gòu)烷烴和非正構(gòu)烷烴分開，用蒸氣吹掃，除去分子篩外部的非正構(gòu)烷烴，然后用氣態(tài)脫附劑或液體脫附劑，將分子篩中的正構(gòu)烷烴頂替出來，將脫附劑與正構(gòu)烷烴分離，該方法主要用于液體石蠟。 分子篩脫蠟的過程是先將原料在一定溫度、一定壓力下與分子篩接觸吸附，加入洗滌溶劑除去非正構(gòu)烷烴，然后加入脫附劑，在特定條件下將分子篩命吸附的正構(gòu)烷烴脫附下來，再進行精餾即可得到液體石蠟，其生產(chǎn)工藝有Mo1ex法和Isosiv法，其主要差別是Mo1ex法吸附和脫附均在液相進行，而Isosiv法的吸附和脫附則在氣相進行。4.冷凍脫蠟工

26、藝 冷凍脫蠟工藝是除去石油產(chǎn)品中的石蠟組分，以降低產(chǎn)品的凝點，同時也是取得生產(chǎn)石蠟原料的工藝。就是把含蠟的油料通過冷凍到低溫(依具體要求而定)的結(jié)晶槽，使油中石蠟結(jié)晶后，通過壓濾機或離心分蠟機等把液體油和石蠟結(jié)晶分開。結(jié)晶石蠟的蠟膏送入石蠟發(fā)汗工序的發(fā)汗器(盤)中，慢慢升溫到規(guī)定的溫度，以使其中的油分和低熔點石蠟分出，分出的蠟下油一般作為裂化原料使用。 雖然石蠟作為相變材料具有很多優(yōu)點，但是使用普通石蠟作為儲能材料仍有缺點，如沸程較寬、相變溫差大、相變熱較低等。因此，相變石蠟的生產(chǎn)原料要求具有特定的相變溫度，正構(gòu)烷烴質(zhì)量分數(shù)較高，相變熱較大等特點。我國的原油多數(shù)是石蠟基原油，一般含有較多的正構(gòu)

27、烷烴，因而對生產(chǎn)相變蠟十分有利。 石蠟相變材料的生產(chǎn)技術(shù)石蠟相變材料的生產(chǎn)技術(shù) 石蠟相變材料的生產(chǎn)技術(shù)主要生產(chǎn)方法有：合成法、發(fā)汗法、尿素法、壓榨法、蒸餾法、調(diào)和法等。 例如 生產(chǎn)相變溫度比較低的相變蠟，也就是碳原子數(shù)比較少的相變蠟，如碳原子數(shù)在20個左右，一般使用常壓餾分油為原料，餾分油餾程越窄越好，因為后處理越有利。 低熔點相變蠟生產(chǎn)流程 塔1，塔2均為填料塔，內(nèi)裝高效規(guī)整填料。兩塔主要工藝參數(shù)操作說明： 原料由原料泵經(jīng)進料換熱器加熱到160左右，進入01塔，輕組分從塔頂抽出經(jīng)冷凝后進入01塔回流罐，冷凝液經(jīng)塔頂回流泵一部分送到01塔作為回流，其余部分作為產(chǎn)品送出裝置;塔底重組分由塔底泵抽

28、出，一部分經(jīng)塔底換熱器加熱作為塔底回流，其余部分去02塔作為進料。 在02塔中輕組分從塔頂由減壓系統(tǒng)抽出經(jīng)塔頂冷凝器冷凝后，一部分進入02塔回流罐經(jīng)回流泵送到塔頂作為回流，其余部分作為產(chǎn)品出裝置; 塔底重組分由塔底泵抽出，一部分經(jīng)塔底換熱器加熱作為塔底回流，其余的作為產(chǎn)品送出裝置。 生產(chǎn)相變溫度比較高的石蠟，生產(chǎn)原料可使用普通石蠟，由于石蠟中正構(gòu)烷烴沸點比較高，無法采用精餾的方法分離，可采用分段結(jié)晶或使用適當組成的溶劑脫除碳原子數(shù)小的正構(gòu)烷烴，以得到符合要求的相變蠟。 一般來說，首先使用溶劑脫蠟的方法富集正構(gòu)烷烴，再將富集得到的正構(gòu)烷烴用精餾方法進行進一步切割，以得到所需組分，由于正構(gòu)烷烴的碳

29、原子數(shù)越多，沸點越高，而在溫度超過350時，烷烴易分解，所以這個方法只適合于生產(chǎn)相變溫度比較低的相變蠟。相變蠟存在的問題及解決方法 石蠟作為一種PCM具有很多優(yōu)點，如相變潛熱高、幾乎無過冷現(xiàn)象、熔化時蒸氣壓低、無相分離、無腐蝕性、價格較低等。但是也有如下一些重要的缺點。一、導熱系數(shù)低密度小等。解決方法：主要從提高石蠟的導熱性能以及利用添加劑降低石蠟的熔點。從蓄熱設備改進，比如采用翅片管、蜂窩、多孔介質(zhì)等，在石蠟中添加金屬粉末、金屬網(wǎng)、石墨等。二、包封問題二、包封問題相變蠟在相變時會從液體變成固體或發(fā)生固液相變化，容易與其他被摻和的材料發(fā)生作用，在實際應用中受到限制。解決方法：一、制備微膠囊；

30、二、是制備定形PCM； 三、制備成納米復合PCM； 四、制備成多孔石蠟PCM微膠囊技術(shù)是一種用成膜材料把固體或液體包裹形成粒徑大小在微米或毫米范圍內(nèi)的微小粒子技術(shù)。將納米級或金屬氧化物粒子按一定的方式和比例添加到基液中，制備納米復合PCM，可應用于熱能工程領域的創(chuàng)新性研究。無機多孔材料（凹凸棒土、蛋白土、膨脹石墨、膨潤土和珍珠巖等）利用真空吸附、滲流法、熔融插層法和共混等方法吸附有機PCM，控制和固定PCM在一定的空間范圍內(nèi)進行相變，制備穩(wěn)定相變溫度和相變焓的多孔石蠟PCM。將石蠟和高密度聚乙烯共同加熱熔化，然后降溫，高密度聚乙烯首先凝固，將石蠟包裹在其中，形成外形不變的定形相變材料。三、燃燒

31、問題 如果相變蠟用于建筑領域，因為國家規(guī)定建筑材料不能燃燒，而相變蠟雖然不是易燃品，但是相變蠟是可燃品，具有一定的燃燒性能，所以如果把相變材料直接用于建筑領域顯然是需要改進的。目前許多應用單位采用措施為：與無機材料熱混合，當比例合適時，就會克服燃燒現(xiàn)象。1. 將相變蠟密封在金屬里面，如金屬管、金屬取暖器、采用地暖方式等等。四、相變蠟輕組分揮發(fā)問題 相變蠟是一個復雜的混合物，有輕組分、中組分和重組分，因此當加熱相變蠟的時候，會有輕組分揮發(fā)出來，如果輕組分含量太大并且溫度較高，那么相變蠟如果密封在密閉容器里，就會產(chǎn)生壓力。 解決辦法：采取措施降低相變蠟的輕組分含量。在密閉容器制備時，加裝一個放氣閥

32、。在滿足使用要求的條件下，盡量降低使用溫度。五、價格問題 在與用戶接觸的過程中，你會經(jīng)常聽到相變蠟的價格較高的抱怨之聲。你可以明白的告訴用戶，無機相變材料的價格較低，如果無機相變材料可以滿足要求，應該選用價格較低的無機相變材料。有機相變蠟的價格是有一定的成本，所以在價格方面無法與成本只有幾百元的無機相變材料相比。努力改進生產(chǎn)工藝，較低相變蠟的生產(chǎn)成本。六、相變蠟的選型問題 相變蠟選型問題又簡單又復雜。如果你要控制一個芯片的溫度不超過為80，那么應該選用比80低5-8的相變蠟。如果需要重復次數(shù)非常多而且要求非常高的場合，你應該選用可以重復使用而且相變可靠的相變蠟。如果要求重復使用次數(shù)不夠多，對相

33、變材料的成本特別重視，那么無機相變材料是一個好的選擇。如果相變蠟發(fā)生相變時，你不容許有液體產(chǎn)生，你可以選用固固相變蠟、微膠囊相變蠟、定型相變蠟或者裝入容器中。太陽能相變蠟可以選用70-140的相變蠟，地暖相變蠟選用30-50的相變蠟，建筑外墻可以選用40-50的相變蠟，建筑物內(nèi)墻可以選用15-25的相變蠟。55度杯可以選用36-55的相變蠟。七、相變電鍋爐用相變蠟的問題相變蠟的熔點可以選用70-140之間的相變蠟。如果用相變蠟代替鍋爐中的水，可以減小鍋爐體積2-9倍。水的可用溫度差越大，鍋爐體積減小越小，水的可用溫度差越小，鍋爐體積減小的倍數(shù)越大。八、相變蠟的焓值問題 一般地說，相變蠟焓值越高

34、，儲能量越大，但是相變蠟的成本也越高，所以在保證儲能要求的情況下，有一個合適的相變蠟焓值。 相變蠟焓值在200KJ/kg左右，比較合適。 有挑戰(zhàn)性的相變蠟焓值大于290以上國內(nèi)外生產(chǎn)相變蠟廠家國內(nèi)外生產(chǎn)相變蠟廠家國內(nèi)能夠生產(chǎn)相變蠟的廠家是 南陽石蠟精細化工廠 上海焦耳蠟業(yè)有限公司國外有：杜邦公司、Teappcm、Sasol公司、BASF公司、IGI公司等企業(yè)簡介： Teappcm, is the pioneer manufacturer supplier of Phase Change Materials for Air condition and heating, Electronic co

35、oling etc and various Related Chemicals in India USA etc. It has several associated manufacturing facilities spread across the globe. 在美國印度等國家，teappcm是空調(diào)和供暖、電子冷卻等各種相關化學品的相變材料的先鋒制造商和供應商。它的幾個相關的生產(chǎn)設施遍布全球。Teappcm 公司公司 Teappcm公司商品化的石蠟狀相變儲能材料性能Sasol 公司公司企業(yè)簡介： 沙索（SASOL）集團是世界上最大的合成燃料和石化產(chǎn)品生產(chǎn)商之一，成立于1950年，總部設于

36、南非約翰內(nèi)斯堡，下設9個主要大公司，業(yè)務領域涉及礦產(chǎn)、合成燃料、化學、油品、氣體、科技、石油和金融。 沙索公司是礦物油基和合成石蠟 ，凡士林和液體石蠟全方位領先的生產(chǎn)商和制造商。為全球200多個國家提供各種各樣的應用。包括粘合劑，瀝青改性劑，建筑板，化妝品，工業(yè)應用，包裝，藥品，聚合物加工和橡膠輪胎。蠟燭也形成蠟的主要市場，而我們公司的一些聯(lián)合產(chǎn)品應用于鉆井泥漿等。 在國際市場上，己有多種牌號的相變石蠟出售，南非沙索（Sasol）石蠟和表面活性劑公司推出的相變蠟品種多達 15 種，該公司不僅出售相變蠟，還出售顆粒狀相變材料。其產(chǎn)品的使用溫度范圍從-3到99不等。Sasol公司相變蠟性能IGI

37、公司公司公司簡介： IGI公司是世界級公司，專注于蠟類原料、石油蠟制品以及特種蠟的研制、開發(fā)和生產(chǎn)。IGI蠟類產(chǎn)品應用非常廣泛，從給人們生活帶來浪漫之光的蠟燭，到給孩子帶來快樂色彩的蠟筆；從保鮮膜到粘合劑；從化妝品到標簽；從杯子到電纜；從奶酪制品到谷類產(chǎn)品；IGI蠟產(chǎn)品在當今世界上起著舉足輕重的關鍵作用。IGI公司相變蠟性能及用途巴斯夫BASF公司企業(yè)簡介： 一家德國的化工企業(yè)，也是世界最大的化工廠之一。巴斯夫集團在歐洲、亞洲、南北美洲的41個國家擁有超過160家全資子公司或者合資公司。公司總部位于萊茵河畔的路德維希港，它是世界上工廠面積最大的化學產(chǎn)品基地。巴斯夫股份有限公司主要商業(yè)領域是化學

38、品，塑料，功能性化學品，農(nóng)用化學品和食用化學品，石油和天然氣。 巴斯夫(BASF)公司推出了相變石蠟砂漿，砂漿內(nèi)10%25%的成分是有可以蓄熱的微膠囊石蠟組成，1的墻面含有7501500g的石蠟，每2cm厚的蓄熱能力相當于20cm厚的磚木結(jié)構(gòu)墻，可調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，提高熱舒適度。BASF公司相變蠟性能南陽石蠟精細化工廠企業(yè)簡介： 中石化河南油田分公司南陽石蠟精細化工廠坐落在河南省南陽市，是中國石化股份有限公司河南油田分公司下屬單位之一，固定資產(chǎn)7.29億元，2006年主營業(yè)務收入達21億元，是一個集石油蠟產(chǎn)、研、銷一體化的中型企業(yè)。主營產(chǎn)品：汽油 柴油 石蠟 煤油 溶劑油 微晶蠟 南陽石蠟精細化工廠相變蠟產(chǎn)品性能指標企業(yè)簡介： 建德市廣元蠟業(yè)是一家集科研、生產(chǎn)、銷售為一體的綜合型化工企業(yè)，是中國生產(chǎn)相變蠟品種和質(zhì)量最好的專業(yè)特種蠟公