一種以f-t合成產(chǎn)物制備節(jié)溫器用蠟介質(zhì)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于特種蠟生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種以F-T合成產(chǎn)物制備節(jié)溫器用蠟介質(zhì)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]蠟質(zhì)溫控閥以蠟類物質(zhì)作為感應(yīng)溫度變化的介質(zhì)，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，蠟類物質(zhì)的體積產(chǎn)生變化，進(jìn)而控制閥門(mén)開(kāi)度，從而調(diào)節(jié)物流流量，達(dá)到調(diào)整、控制溫度的目的。蠟質(zhì)溫控閥所用蠟類物質(zhì)稱作蠟介質(zhì)。
[0003]節(jié)溫器又稱調(diào)溫器，其作用是根據(jù)冷卻水溫度的高低自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入散熱器的水量，改變水的循環(huán)范圍，以調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)的散熱能力，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在合適的溫度范圍內(nèi)工作。
[0004]常用的節(jié)溫器是蠟式節(jié)溫器，屬蠟質(zhì)溫控閥。蠟式節(jié)溫器一般采用套管式結(jié)構(gòu)，控溫范圍10?12°C，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳工作溫度區(qū)域，又按標(biāo)稱溫度分成70、72、76、80、82等規(guī)格，標(biāo)稱溫度為70°C的節(jié)溫器的控溫區(qū)間為70°C?80°C。對(duì)節(jié)溫器行程要求為:常溫?標(biāo)稱溫度+2°C的行程小于I _，控溫范圍內(nèi)(標(biāo)稱溫度?標(biāo)稱溫度+10°C或標(biāo)稱溫度+12°C )行程大于8mm。
[0005]蠟式節(jié)溫器是依靠其所用的蠟介質(zhì)隨溫度變化產(chǎn)生體積變化作為輸出動(dòng)作的原動(dòng)力。當(dāng)冷卻水溫度低于規(guī)定值時(shí)，節(jié)溫器感溫體內(nèi)的蠟介質(zhì)呈固態(tài)，節(jié)溫器閥在彈簧的作用下關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)與散熱器之間的通道，冷卻水經(jīng)水栗返回發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)小循環(huán)；當(dāng)冷卻水溫度達(dá)到規(guī)定值后，蠟介質(zhì)產(chǎn)生固一液相變，體積膨脹，并壓迫橡膠管使其收縮。在橡膠管收縮的同時(shí)對(duì)推桿作用以向上的推力，推桿對(duì)閥門(mén)有向下的反推力使閥門(mén)開(kāi)啟。這時(shí)冷卻水經(jīng)由散熱器和節(jié)溫器閥，再經(jīng)水栗流回發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)行大循環(huán)。這樣蠟式節(jié)溫器就能根據(jù)冷卻水溫度的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入散熱器的水量，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)在合適的溫度范圍內(nèi)工作。
[0006]從蠟式節(jié)溫器的工作原理可以看出，蠟介質(zhì)是其接收環(huán)境溫度變化進(jìn)而輸出相應(yīng)動(dòng)作的主體，因而蠟介質(zhì)的性質(zhì)是蠟式節(jié)溫器性能的決定因素。
[0007]—般蠟介質(zhì)處于液體狀態(tài)時(shí)，其膨脹系數(shù)約為6.7X 10 4，固態(tài)時(shí)的膨脹系數(shù)比液態(tài)時(shí)稍大，而在固一一液相變范圍內(nèi)膨脹系數(shù)遠(yuǎn)大于此值。對(duì)節(jié)溫器用蠟介質(zhì)的要求就是相變過(guò)程的體積膨脹應(yīng)與節(jié)溫器的控溫范圍一致，反映在推桿行程上就是要在節(jié)溫器的控溫范圍內(nèi)大于8mm，而在控溫范圍以外行程要很小。
[0008]石油蠟是原油經(jīng)過(guò)煉制加工后從含蠟餾分油中制得的各類蠟產(chǎn)品的總稱，包括液體石蠟、石蠟和微晶蠟。液體石蠟常溫下為液態(tài)。通常石蠟的熔點(diǎn)為52°C?74°C，微晶蠟的熔點(diǎn)為65°C?90°C。商品石油蠟是多種碳數(shù)的正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴等的烴類混合物，其碳數(shù)分布較寬，正構(gòu)烷烴含量較低。
[0009]商品石油蠟直接用作節(jié)溫器的蠟介質(zhì)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致大循環(huán)開(kāi)啟過(guò)早(常溫?標(biāo)稱溫度+2°C范圍內(nèi)推桿的行程大于I _)，使發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱時(shí)間延長(zhǎng)；同時(shí)由于推桿行程較小(標(biāo)稱溫度?標(biāo)稱溫度+10°c或標(biāo)稱溫度+12°C的行程小于8mm)，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)大循環(huán)的水量不足，引起發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱。所以商品石油蠟必須經(jīng)分離提純以縮小碳數(shù)分布范圍并提高正構(gòu)烷烴含量，才能用作節(jié)溫器的蠟介質(zhì)。
[0010]費(fèi)-托(F-T)合成技術(shù)是1923年發(fā)明的，1936年在德國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。F-T合成技術(shù)主要包括高溫合成技術(shù)和低溫合成技術(shù)。二十世紀(jì)九十年代以來(lái)，F(xiàn)-T合成工藝及催化劑都取得了突破性的進(jìn)展，F(xiàn)-T合成產(chǎn)品日益豐富，為生產(chǎn)節(jié)溫器用蠟介質(zhì)提供了新的原料。
[0011]在石油蠟生產(chǎn)工藝方面常用的石油蠟分離加工手段主要有蒸餾、發(fā)汗脫油、溶劑脫油等。
[0012]蒸餾是利用不同分子量烴類的沸點(diǎn)不同達(dá)到分離提純的目的，減小蒸餾的沸程可以有效降低產(chǎn)物碳分布的寬度，但對(duì)提高正構(gòu)烷烴含量影響不大，并且由于蒸餾過(guò)程需要將石油蠟加熱到沸點(diǎn)以上，消耗大量的能量。同時(shí)熔點(diǎn)在70°C的烴類的沸點(diǎn)在500°C (常壓)以上，采用蒸餾進(jìn)行分離時(shí)效率大大下降。
[0013]溶劑脫油方法是利用正構(gòu)烷烴與異構(gòu)烷烴在溶劑中的溶解度不同達(dá)到分離提純的目的，可以有效提高產(chǎn)物中的正構(gòu)烷烴含量，但對(duì)碳分布的寬窄影響不大，同時(shí)溶劑脫蠟生產(chǎn)設(shè)備投資大；生產(chǎn)過(guò)程中需要大量使用溶劑，回收溶劑需要消耗大量的能量；溶劑中含有苯系物，會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響；溶劑易燃，容易造成生產(chǎn)事故。
[0014]發(fā)汗脫油方法是利用蠟中各種組分熔點(diǎn)不同的性質(zhì)進(jìn)行分離提純的。石油蠟中各種組分的分子量和結(jié)構(gòu)的不同都會(huì)使其熔點(diǎn)不同。同為正構(gòu)烷烴時(shí)，分子量較大的正構(gòu)烷烴的熔點(diǎn)較高，而分子量較小的正構(gòu)烷烴的熔點(diǎn)較低；分子量相同時(shí)，異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的熔點(diǎn)要低于正構(gòu)烷烴，且異構(gòu)程度越高熔點(diǎn)就越低。所以發(fā)汗脫油既能降低產(chǎn)物碳分布的寬度又能提高正構(gòu)烷烴含量。
[0015]與蒸餾分離方法相比，由于各種烴類的熔點(diǎn)溫度遠(yuǎn)低于沸點(diǎn)溫度，所以發(fā)汗分離過(guò)程的能耗遠(yuǎn)低于蒸餾分離；與溶劑分離方法相比，發(fā)汗分離過(guò)程不使用溶劑，所以發(fā)汗分離過(guò)程對(duì)環(huán)境無(wú)影響。而且發(fā)汗法即能降低產(chǎn)物碳分布的寬度又能提高正構(gòu)烷烴含量，所以對(duì)制備節(jié)溫器用蠟介質(zhì)而言，發(fā)汗脫油分離過(guò)程在生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品性能兩方面都有優(yōu)勢(shì)。
[0016]普通的發(fā)汗分離過(guò)程主要包括以下步驟:(I)準(zhǔn)備工作:墊水，用水充滿發(fā)汗裝置皿板下部空間；(2)裝料:原料加熱至熔點(diǎn)以上呈液態(tài)時(shí)裝入發(fā)汗裝置；(3)降溫結(jié)晶:將原料以不大于4°C /h的降溫速率緩慢冷卻到其熔點(diǎn)以下10?20°C。在冷卻過(guò)程中，熔點(diǎn)最高的組分先以粗的纖維狀晶體形態(tài)結(jié)晶出來(lái)，隨著蠟層溫度繼續(xù)降低，其它組分按熔點(diǎn)由高到低的順序依次結(jié)晶形成固體；(4)升溫發(fā)汗:當(dāng)蠟層溫度達(dá)到預(yù)設(shè)的降溫終止溫度之后，放掉墊水；再將原料緩慢地加熱到預(yù)設(shè)的發(fā)汗終止溫度。在升溫發(fā)汗過(guò)程中，隨著蠟層溫度緩慢升高，熔點(diǎn)較低的環(huán)烷烴、異構(gòu)烷烴和分子量較低的正構(gòu)烷烴按熔點(diǎn)由低到高的順序先后熔化成液態(tài)并流出(蠟下)，最后得到的發(fā)汗裝置內(nèi)的剩余物(蠟上)就是熔點(diǎn)高、碳分布窄、正構(gòu)烷烴含量高的蠟；(5)粗產(chǎn)品收集:升溫發(fā)汗過(guò)程結(jié)束后繼續(xù)升高溫度，以熔化取出蠟上，即為粗產(chǎn)品；(6)產(chǎn)品精制、成型、包裝:精制過(guò)程通常采用白土精制:將粗產(chǎn)品熔化后升溫至預(yù)定溫度，加入白土并恒溫?cái)嚢柚令A(yù)定時(shí)間后過(guò)濾；再經(jīng)成型、包裝即為目的產(chǎn)品。
[0017]普通發(fā)汗脫油工藝可以生產(chǎn)熔點(diǎn)在40°C?60°C的皂蠟和低熔點(diǎn)石蠟，不適宜生產(chǎn)熔點(diǎn)在70°C左右的節(jié)溫器用蠟介質(zhì)。有試驗(yàn)表明，普通發(fā)汗工藝生產(chǎn)熔點(diǎn)在70°C左右的節(jié)溫器用蠟介質(zhì)產(chǎn)品時(shí)，發(fā)汗后期蠟上的碳分布寬度和正構(gòu)烷烴含量與收率無(wú)關(guān)，即蠟上的碳分布寬度不隨收率的下降而下降，正構(gòu)烷烴含量也不隨收率的下降而提高，所以普通發(fā)汗分離工藝不適宜制備熔點(diǎn)在70°C左右的節(jié)溫器用蠟介質(zhì)。
[0018]多年來(lái)，發(fā)汗脫油工藝在生產(chǎn)設(shè)備和工藝方面得到了一些發(fā)展，如CN89214332(立式方形多段隔板發(fā)汗罐)、CN98233254.8 (石蠟發(fā)汗罐)、CN201320127680.4 (管式石蠟脫油裝置)等，在發(fā)汗脫油生產(chǎn)設(shè)備上作了改進(jìn)；CN91206202 (—種高效石蠟發(fā)汗罐)在發(fā)汗脫油工藝上作了改進(jìn)。但這些改進(jìn)仍不能生產(chǎn)熔點(diǎn)在70°C左右的節(jié)溫器用蠟介質(zhì)。
[0019]現(xiàn)有技術(shù)中的蠟介質(zhì)制備手段，有采用溶劑法的，如:DD 241,829、DD 241,830等專利介紹以溶劑萃取的方法制備80?90°C范圍內(nèi)控溫的蠟介質(zhì)。DD 247,572、SU1,084, 289.RU 2,009, 171, US 5，223，122等專利介紹的制備方式，均以溶劑萃取為主。這些專利介紹的制備方式對(duì)環(huán)境有污染。
[0020]現(xiàn)有技術(shù)中的蠟介質(zhì)制備手段，也有采用(多段)發(fā)汗或(與蒸餾方法)組合發(fā)汗的，如:CN02109670.8 (淋浴自動(dòng)調(diào)溫閥用蠟質(zhì)感溫介質(zhì))等專利的目的產(chǎn)品的熔點(diǎn)都在500C以下；CN201110353409.8 (一種控溫閥用蠟質(zhì)感溫介質(zhì)的制備方法)等專利的目的產(chǎn)品熔點(diǎn)也在50°C以下，且控溫范圍寬，不適合用作節(jié)溫器用蠟介質(zhì)。
[0021]發(fā)汗工藝具有投資少、生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單、操作費(fèi)用低、處理量適中、產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)易于調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，更重要的是，發(fā)汗脫油工藝是目前已知用于工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)石蠟產(chǎn)品的唯一無(wú)溶劑脫油方法，在提倡綠色低碳、環(huán)保節(jié)能的今天，采用發(fā)汗脫油工藝生產(chǎn)節(jié)溫器用蠟介質(zhì)的需求更加迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種以F-T合成產(chǎn)物制備節(jié)溫器用蠟介質(zhì)的方法，包括加氫轉(zhuǎn)化、蒸餾、發(fā)汗三部分，具體地說(shuō)是以適宜的F-T合成產(chǎn)物為原料，在催化劑存在下進(jìn)行加氫轉(zhuǎn)化，將其中的烯烴和含氧化合物轉(zhuǎn)化為節(jié)溫器用蠟介質(zhì)的適宜組分；加氫產(chǎn)物經(jīng)蒸餾制取適當(dāng)餾程的組分；再采用發(fā)汗裝置，在普通發(fā)汗方法的基礎(chǔ)上，在冷卻降溫過(guò)程中的適當(dāng)溫度增加高溫恒溫階段，并增加在冷卻過(guò)程結(jié)束后的低溫恒溫階段和升溫發(fā)汗過(guò)程的恒溫階段；在冷卻過(guò)程結(jié)束后在蠟層表面均勻鋪滿混合的金屬顆粒，并在升溫發(fā)汗過(guò)程中強(qiáng)制氣流通過(guò)蠟層，攜帶出液態(tài)組分(油和較低熔點(diǎn)的蠟)，從而加快了固態(tài)組分(較高熔點(diǎn)的蠟)與液態(tài)組分的分離速度，并增強(qiáng)了固態(tài)組分與液態(tài)組分的分離效果，使發(fā)汗脫油這種無(wú)溶劑脫油方法可以生產(chǎn)出熔點(diǎn)在70°C以上的節(jié)溫器用蠟介質(zhì)產(chǎn)品。
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