一种以f-t合成产物制备节温器用介质的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于特种蜡生产技术领域，特别是涉及一种以F-T合成产物制备节温器用介质的方法。
【背景技术】
[0002]蜡质温控阀以蜡类物质作为感应温度变化的介质，当环境温度变化时，蜡类物质的体积产生变化，进而控制阀门开度，从而调节物流流量，达到调整、控制温度的目的。蜡质温控阀所用蜡类物质称作蜡介质。蜡质温控阀是集感应、放大、执行、反馈、定值等功能于一体的自力式温度和流量的自动控制装置，具有温度特性不随系统压力而明显变化、机械强度高、化学稳定性好、容易批量生产以及易于安装、成本低、温控稳定可靠等优点，因而得到广泛应用。
[0003]节温器又称调温器，其作用是根据冷却水温度的高低自动调节进入散热器的水量，改变水的循环范围，以调节冷却系统的散热能力，保证发动机在合适的温度范围内工作。
[0004]常用的节温器是蜡式节温器，属蜡质温控阀。蜡式节温器一般采用套管式结构，控温范围10?12°C。根据发动机的最佳工作温度区域，又按标称温度分成70、72、76、80、82等规格，标称温度为70°C的节温器的控温区间为70°C?80°C。对节温器行程要求为:常温?标称温度+2°C的行程小于I _，控温范围内(标称温度?标称温度+10°C或标称温度+12°C)行程大于8mm。
[0005]蜡式节温器是依靠其所用的蜡介质随温度变化产生体积变化作为输出动作的原动力。为保证发动机在合适的温度范围内工作，需要蜡式节温器对冷却水温度的变化做出快速的反应以及时调节冷却水的流量。这要求蜡式节温器所用的温敏介质有较高的导热性，但石油蜡的导热系数很低，只有约6X10—4J - Cm - 0C.h)—1。为提高蜡类温敏介质的导热性，通常加入导热剂，常用的导热剂是金属粉末;但是由于金属粉末的密度远大于蜡类温敏介质，在蜡类温敏介质处于液态时金属粉末在重力作用下产生沉降，使用一段时间后导热性能产生变化，导致蜡式节温器推杆行程一温度关系产生变化，影响发动机的正常工作。为解决导热剂的沉降问题，还要加入其它添加剂。
[0006]为使发动机能够长时间、平稳正常地工作，要求蜡式节温器在控温范围内推杆的行程最好是均匀线性的，即节温器阀的开度随冷却水温度的变化进行均匀调节，这有利于发动机的平稳工作。同时，蜡式节温器制备过程的技术要求很高，一般需要后续的精细调整过程。为了便于后期调整，通常期望在标称温度_2°C?标称温度+2°C范围内有比较小的行程；同时为使发动机能够平稳工作，在标称温度+2°C?标称温度+10°C(或+12°C)的范围内推杆的行程最好是均匀线性的。以标称温度为70°C的节温器为例，推杆理想的行程应该是:在常温?68°C范围内行程为0，68°C?72°C范围内行程较小(小于Imm)，在72°C?80°C范围内行程均匀线性，且70°C?80°C范围内行程要大于8mm。这种要求如摘要附图中的理想性能曲线所示。
[0007]从蜡式节温器的工作原理可以看出，蜡介质是其接收环境温度变化进而输出相应动作的主体，因而蜡介质的性质是蜡式节温器性能的决定因素。
[0008]—般蜡介质处于液体状态时，其膨胀系数约为6.7X 10—4，固态时的膨胀系数比液态时稍大，而在固――液相变范围内膨胀系数远大于此值。对节温器用蜡介质的要求就是相变过程的体积膨胀应与节温器的控温范围一致，反映在推杆行程上就是要在节温器的控温范围内大于8_，而在控温范围以外行程要很小。
[0009]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、石蜡和微晶蜡。通常石蜡的熔点为52°C?74°C，微晶蜡的熔点为65°C?90°C。商品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。
[0010]商品石油蜡直接用作节温器的蜡介质时，会导致大循环开启过早(常温?标称温度+2°C范围内推杆的行程大于I _)，使发动机预热时间延长；同时由于推杆行程较小(标称温度?标称温度+10°C或标称温度+12°C的行程小于8_)，会导致发动机正常工作时大循环的水量不足，引起发动机过热。所以商品石油蜡必须经分离提纯以缩小碳数分布范围并提高正构烷烃含量，才能用作节温器的蜡介质。
[0011 ]由于石油蜡必须经严格地分离提纯才能用作节温器的蜡类温敏介质，导致其膨胀在很窄的范围内变化很大，这类似纯净物的熔化过程。对于节温器，其控温范围只有10?12°C，要作到行程的均匀线性是十分困难的。
[0012]费-托(F-T)合成技术是1923年发明的，1936年在德国实现工业化。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，为生产节温器用蜡介质提供了新的原料。
[0013]在石油蜡生产工艺方面常用的石油蜡分离加工手段主要有蒸馏、发汗脱油、溶剂脱油等。
[0014]蒸馏是利用不同分子量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，但对提高正构烷烃含量影响不大，并且由于蒸馏过程需要将石油蜡加热到沸点以上，消耗大量的能量。同时熔点在70°C的烃类的沸点在500°C(常压)以上，采用蒸馏进行分离时效率大大下降。
[0015]溶剂脱油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，同时溶剂脱蜡生产设备投资大;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。
[0016]发汗脱油方法是利用蜡中各种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。所以发汗脱油既能降低产物碳分布的宽度又能提高正构烷烃含量。
[0017]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，所以发汗分离过程对环境无影响。而且发汗法即能降低产物碳分布的宽度又能提高正构烷烃含量，所以对制备节温器用蜡介质而言，发汗脱油分离过程在生产过程和产品性能两方面都有优势。
[0018]普通的发汗分离过程主要包括以下步骤:(I)准备工作:垫水，用水充满发汗装置皿板下部空间；(2)装料:原料加热至熔点以上呈液态时装入发汗装置；(3)降温结晶:将原料以不大于4°C/h的降温速率缓慢冷却到其熔点以下10?20°C。在冷却过程中，熔点最高的组分先以粗的纤维状晶体形态结晶出来，随着蜡层温度继续降低，其它组分按熔点由高到低的顺序依次结晶形成固体；(4)升温发汗: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，随着蜡层温度缓慢升高，熔点较低的环烷烃、异构烷烃和分子量较低的正构烷烃按熔点由低到高的顺序先后熔化成液态并流出(蜡下)，最后得到的发汗装置内的剩余物(蜡上)就是熔点高、碳分布窄、正构烷烃含量高的蜡;(5)粗产品收集:升温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；(6)产品精制、成型、包装:精制过程通常采用白土精制:将粗产品熔化后升温至预定温度，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。
[0019]普通发汗脱油工艺可以生产熔点在40°C?60°C的皂蜡和低熔点石蜡，不适宜生产熔点在70°C左右的节温器用蜡介质。有试验表明，普通发汗工艺生产熔点在70°C左右的节温器用蜡介质产品时，发汗后期蜡上的碳分布宽度和正构烷烃含量与收率无关，即蜡上的碳分布宽度不随收率的下降而下降，正构烷烃含量也不随收率的下降而提高，所以普通发汗分离工艺不适宜制备熔点在70°C左右的节温器用蜡介质。
[0020]现有技术中的蜡介质制备手段，有采用溶剂法的，如:DD241,829,DD 241,830等专利介绍以溶剂萃取的方法制备80?90°C范围内控温的蜡介质。DD 247,572,SU 1,084,289.RU 2,009,17UUS 5,223,122等专利介绍的制备方式，均以溶剂萃取为主。这些专利介绍的制备方式对环境有污染。
[0021 ]多年来，发汗脱油工艺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)、CN98233254.8(石蜡发汗罐)、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(—种高效石蜡发汗罐)在发汗脱油工艺上作了改进。但这些改进仍不能生产熔点在70°C左右的节温器用蜡介质。
[0022]现有技术中的蜡介质制备手段，也有采用(多段)发汗或(与蒸馏方法)组合发汗的，如:CN02109670.8(淋浴自动调温阀用蜡质感温介质)、CN02109668.6(采暖控温阀用蜡介质及其制备方法)、CN200 310104909.3 (—种蜡质控温阀用温敏介质及其制备方法)等，这些专利的目的产品的熔点都在50°C以下；CN201110353409.8(—种控温阀用蜡质感温介质的制备方法)、CN201110353410.0 (一种摩托车自动加浓阀用热感应蜡介质的制备方法