由铁基费托合成产品生产高焓值相变蜡的方法与流程

本发明属于相变材料相关，涉及一种相变材料、尤其是高焓值相变蜡的制备方法。

背景技术：

1、相变材料是一种利用相变潜热来贮能和放能的化学材料，其原理是利用所含相变物质随外界温度升高时吸收储存热量，温度降低时放出储存的热量，从而实现温度调节功能。利用这种性质，相变材料可应用于温感温控、航空航天、节能建筑、纤维服装、电子元件、军事伪装和医疗器械等领域。通常，相变材料的相变温度和相变焓值是其性能的关键指标，这些指标直接影响其在各领域的应用。

2、相变材料按化学性质分为无机相变材料和有机相变材料两大类。石蜡类的相变材料，是一类稳定性好的有机相变材料，因理化性质稳定，储能密度高，安全无毒，可反复使用等优点，作为相变储热材料具有明显的技术优势。

3、费托蜡作为煤基费托合成主要产品，具有较好的固体成型性、低腐蚀性、低毒性、化学性质稳定、不易相分离且过冷度低等特性，其主要组分之一正构烷烃，蓄能密度高，作为相变材料的性能最为突出也最为稳定，因此在军工航天、电子元器件、隐身防护、温感温控等应用领域具有重要作用，是一种附加值极高的有机相变材料。

4、费托蜡成分复杂，经加氢精制和加氢裂化处理后，主要为不同碳数的正构烷烃和异构烷烃。与正构烷烃相比，异构烷烃相变潜热较小，因此目前相变蜡的主要制备方法，多是进行馏分切割和异构烷烃分离。

5、从相变焓值看，正构烷烃的相变焓值大于烯烃和异构烷烃的相变焓值，同时偶数碳正构烷烃的相变焓大多高于奇数碳正构烷烃的相变焓值。例如，c17的相变焓值为167j/g，c16为236kj/g，c18为～242j/g。因此，为了获得高焓值相变蜡，需增加偶数碳正构烷烃组分，以提高相变焓平均值。

6、专利申请cn110628391a公开一种相变蜡的生产方法，包括将费托精制蜡减压蒸馏、分离流程5℃-30℃的连续馏分获得相变蜡产品，减压蒸馏压力0-1000pa，塔顶操作压力120℃-260℃。从分离过程看，其中异构烷烃无法得到有效脱除，因此得到相变蜡熔点从5℃-80℃，相变焓值≥170j/g，相变焓值不高。

7、专利申请cn111996036a通过多级冷冻分离单元和连续精馏单元，脱除凝点低于目标产品碳数异构烷烃和正构烷烃，再连续减压精馏获得高焓值窄馏分的相变蜡或单体正构烷烃。其窄馏分相变蜡中主组分正构烷烃为88wt％，其中单体正构烷烃含量达99％。但该分离过程通过连续精馏单元分离碳数连续的窄馏分产品，操作难度很大，如原料组成出现波动时，下游操作参数无法及时调整，导致产品质量下降甚至停车停产。同时主要正构烷烃组分含量不高，可能带来产品相变焓降低的问题。

8、专利申请cn105505331a以煤基费托合成蜡为原料，通过分子蒸馏得到低温相变蜡产品，添加亚甲基萘磺酸钠(简称nno)得到稳定的相变蜡。分子蒸馏分离精度较精馏装置低，表现为产品碳数分布较宽，40℃以上的相变蜡的相变焓值均不高于160j/g。

9、专利申请cn112322350a公开的相变蜡制备方法，主要通过精馏切分成高正构烷烃含量的馏分段，再通过发汗法降低蜡中油含量，从而得到高焓值相变蜡。但发汗过程，温度均匀性、除油效率及生产规模，是影响该方法应用的一个重要因素。同时，在上述公开的分离过程中，都不可避免的使用分子蒸馏或精馏，加热过程可能会导致蜡的颜色发生变化，影响产品质量，而不同碳数的正构烷烃相变焓也存在较大差异，在制备高焓值相变蜡时，可能成为相变蜡产品质量和价格的重要影响因素。

10、因此，仍需要一种能够提供具有高的正构烷烃含量的高焓值相变蜡的方法。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种以费托合成产品(例如铁基费拓合成产品)，特别是经加氢精制的费托蜡为生产原料，用于生产高焓值相变蜡的方法和工艺。本发明的方法可有效提高正构烷烃含量，降低产品中异构烷烃含量，得到高焓值相变蜡。

2、因此，本发明提供了制备相变蜡的方法，所述方法包括：

3、(1)对加氢精制的费托蜡原料进行预处理；

4、(2)对预处理后的费托蜡进行切割，以获得包含目标碳数烃类物质的窄馏程馏分；

5、(3)将所述窄馏程馏分通过减压精馏进行分离，以得到单碳组分；以及

6、(4)对单碳组分中的异构烷烃进行脱除，以得到所述相变蜡。

7、任选地，对步骤(2)和步骤(3)所得到的包含目标碳数烃类物质的窄馏程馏分和/或单碳组分进行改性，以进一步改善所得变相蜡的性能。

8、任选地，对步骤(2)和步骤(3)所得到的重组分进行改性，用于制备其它种类的蜡产品。

9、通过上述方案可将费托蜡原料制成熔点为0℃-70℃的相变蜡产品。根据本发明的方法具有工艺简单、灵活性高、相变蜡焓值高、产品适用性强、易于工业化等优点。通过根据本发明的方法，可以进一步丰富煤基费托合成产品种类，提高费托合成产品附加值，对提高煤基费托合成产品综合利用，促进费托产品的高端化发展都具有极其重要的意义。

技术特征：

1.一种制备相变蜡的方法，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述预处理选自以下中的一种或多种：

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述预处理后的费托蜡具有以下中的一种或多种：

4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，步骤(2)中，所述包含目标碳数烃类物质的窄馏程馏分包含与目标碳数正构烷烃沸点相差不超过50℃的馏程的馏分；或者，所述目标碳数为选自c10-c35的碳数，优选地，所述目标碳数为c12、c14、c16、c18、c20、c22、c24、c26、c28、c30、c32、或c34的碳数。

5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，步骤(2)包括以下中的一种或多种：

6.如权利要求5所述的方法，其中，在步骤(2)中，当采用短程蒸馏进行切割时，短程蒸馏操作温度为180℃-350℃，操作压力为0.01kpa-30kpa，进料速率为1kg/(m2·h)-200kg/(m2·h)；

7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，步骤(3)的减压精馏通过至少2个精馏塔来进行，其中，第一精馏塔为脱轻塔；第二精馏塔为脱重塔，

8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，在将所述窄馏程馏分送入步骤(3)的减压精馏塔前，对所述窄馏程馏分进行预热，预热温度为40℃-100℃。

9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述改性为加氢改性，其中，加氢温度为300℃-350℃，氢气压力为5-20mpa；质量空速不高于1-5g/h·g；使用镍钼催化剂作为加氢催化剂。

10.如权利要求1-10中任一项所述的方法，其中，在步骤(4)中，异构烷烃的脱除采用尿素和/或硫脲脱蜡进行；

技术总结
本发明涉及相变材料、尤其是高焓值相变蜡的制备方法，该方法以铁基费托合成产品、特别是经加氢精制的费托蜡为生产原料，来生产高焓值相变蜡。本发明的方法可有效提高正构烷烃含量，降低产品中异构烷烃含量，得到高焓值相变蜡。

技术研发人员：耿春宇,李英,刘晓娜,陈彪,倪丽娟,李国强,高琳,杨勇,李永旺
受保护的技术使用者：中科合成油内蒙古有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15