相變蠟研究講解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(jìn)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(jìn)行能量的儲存和釋放，優(yōu)點(diǎn)是能量的儲存和釋放過程是完全可逆的，系統(tǒng)設(shè)計簡單，缺點(diǎn)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（Phasechangematerials,PCM）物態(tài)的轉(zhuǎn)變進(jìn)行能量的儲存和釋放，其優(yōu)點(diǎn)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)。相變儲能材料所應(yīng)具有的特點(diǎn)作為相變儲能材料需要滿足以下條件：1.熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)：（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(dǎo)熱系數(shù)要大，以便儲、放熱時儲存物質(zhì)內(nèi)的溫度梯度小;（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(xué)標(biāo)準(zhǔn)

凝固時無過冷現(xiàn)象或過冷程度很小。熔點(diǎn)應(yīng)該在其熱力學(xué)凝固點(diǎn)結(jié)晶。這可通過高的晶體成核速度及生長速率未實(shí)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(xué)標(biāo)準(zhǔn)(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(yīng)該無毒性、不燃、無爆炸性。4.經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)可大量獲得、廉價。

在實(shí)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(biāo)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

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(yuǎn)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)化時產(chǎn)生氣體，其相變氣體體積變化非常大，故很難用于實(shí)際工程中。

從化學(xué)組成來看，可分為無機(jī)材料和有機(jī)材料以及混合相變材料3大類。無機(jī)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(diǎn)）調(diào)整劑、防過冷劑（成核劑）、促進(jìn)劑、防相分離劑（當(dāng)固、液共存時因密度差易發(fā)生相分離時使用）等。無機(jī)類PCM包括：結(jié)晶水合鹽、熔融鹽、金屬合金和其它無機(jī)物。有機(jī)類PCM包括石蠟、脂肪酸和其它有機(jī)物?；旌螾CM主要含有機(jī)和無機(jī)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(lǐng)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(jī)鹽、無機(jī)水合鹽、有機(jī)和金屬相變材料進(jìn)行研究外，學(xué)者也開始關(guān)注新型相變儲能材料，涉及從無機(jī)到有機(jī)，從單一組分到復(fù)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(yīng)用1.應(yīng)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(dá)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(jī)因素的制約，其輻射強(qiáng)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(yùn)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(yīng)的需要。無箱式太陽能熱水器

無限太陽能有限公司太陽能熱水器安裝圖2.余熱利用

相變儲能技術(shù)可以在機(jī)械、石油化工、陶瓷、玻璃、鋼鐵等各種行業(yè)應(yīng)用。儲能換熱器在連續(xù)加熱爐、熱風(fēng)爐和非連續(xù)加熱爐上的余熱回收上應(yīng)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(diǎn)是回收煙氣余熱（熱損失達(dá)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(shè)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(shè)備體積可減少30%-50%，同時節(jié)能15%-45%，還可起到穩(wěn)定運(yùn)行的作用。浴室溫水熱量回收相變蠟的要求：熔點(diǎn)45.1℃，焓值195KJ/kg3.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(shè)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(shí)現(xiàn)峰谷電價的切實(shí)可行的手段，在即將全面實(shí)行分時計算電價政策時，它便將成為熱點(diǎn)。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。電取暖器圖1圖24.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(diǎn)，當(dāng)外界環(huán)境升高溫度時吸熱，當(dāng)外界環(huán)境溫度降低時放熱，從而降低外部環(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(yīng)

早在上世紀(jì)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?yàn)槿嗽煨l(wèi)星在運(yùn)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

提高建筑領(lǐng)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(hù)環(huán)境都具有顯著的經(jīng)濟(jì)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(dāng)通入暖氣時，它會把熱貯存起來；當(dāng)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相變儲能模塊

相變材料(PCM-PhaseChangeMaterial)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(jìn)行的。中材集團(tuán)中材集團(tuán)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(yùn)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(dāng)?shù)膬\(yùn)會導(dǎo)致產(chǎn)品效價降低、失效，甚至毒副作用增加。經(jīng)過嚴(yán)格驗(yàn)證的溫控包裝有利于保證藥品質(zhì)量。冷鏈運(yùn)輸相變材料的包裝上海綠帕實(shí)業(yè)有限公司8.水泥溫度控制劑相變蠟的要求：熔點(diǎn)：50℃60℃焓值：大于220KJ/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(dá)80度以上，嚴(yán)重影響建筑物的強(qiáng)度。9.它方面的應(yīng)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(yán)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(yīng)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(xué)理療方面；相變儲能技術(shù)還可以用于緩解電子芯片(如CPU)的尖峰熱負(fù)荷等。

相變儲能蠟是眾多相變儲能材料中的一種，是一種理想的相變儲能材料，它具有相變潛熱高、相變溫度范圍廣、穩(wěn)定性好、一般沒有過冷和相分離現(xiàn)象、無毒、無腐蝕、廉價易得、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。相變儲能蠟可以通過微膠囊化、發(fā)汗法、調(diào)和法、合成法、接枝法等多種途徑制備。它能夠有效地避免無機(jī)類相變材料嚴(yán)重的過冷現(xiàn)象和相分離現(xiàn)象，克服無機(jī)類相變材料無法多次重復(fù)使用等缺點(diǎn)，能夠用于軍事、航空航天、太陽能利用、電力系統(tǒng)調(diào)峰、工業(yè)余熱回收、建筑物供暖及家用電器等眾多領(lǐng)域。還可以開發(fā)出具有特色的生活用品，比如保暖衣、保溫袋、保溫杯、保溫墊等。相變蠟介紹

相變儲能蠟是指利用自身在發(fā)生物態(tài)變化時能夠吸收或放出大量熱能的蠟。其相變溫度和相變熱會隨著碳鏈的增長而增大，因?yàn)槿刍朔肿娱g作用力，可能還有氫鍵，分子鏈越長，分子間作用力就越大，熔化就會需要更多的能量，所以相變熱就會越大。但相變溫度不會一直增加，最終將趨于一定值。而且由于空間結(jié)構(gòu)的影響，偶數(shù)碳原子的烷烴比同系物的奇數(shù)碳的烷烴的焓變量要高，此外，C7以上的奇數(shù)烷烴和C20以上的偶數(shù)烷烴在7～22℃內(nèi)有兩次相變，在低溫時先發(fā)生碳鏈圍繞長軸旋轉(zhuǎn)的固-固相變，高溫時發(fā)生固-液相變。

欲知相變材料的熔解熱，兩條途徑：一可從文獻(xiàn)上查找；二可通過實(shí)驗(yàn)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(diǎn)與其它物理性質(zhì)間的關(guān)系，由己知或易知的物性參數(shù)來估算或預(yù)測熔解熱、熔點(diǎn)，無疑對相變材料的選擇有重要意義。相變潛熱的預(yù)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。Discoveredin1864,Kopp'sLawisaphysicssuggestionbyACWoestyn,proposingthattheheatcapacityofamoleculeofanychemicalcompoundisequaltothesumoftheheatcapacitiesofitsconstituents.Trouton定則：由液體的蒸發(fā)熵Se和沸點(diǎn)Te可以算出它的蒸發(fā)潛熱：僅適用于低沸點(diǎn)材料和蒸發(fā)時不產(chǎn)生化學(xué)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(shí)際的熵肯定比計算值高，并且有序程度越低達(dá)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(diǎn)來進(jìn)行計算，而其溶解熵為組成元素熔解熵之和。元素熔解熱和熔解熵元素熔解熵數(shù)據(jù)是計算化合物熔解熵的基礎(chǔ)。MariaTelkes綜合文獻(xiàn)的結(jié)果制成了一個包括元素的熔點(diǎn)和轉(zhuǎn)化點(diǎn)，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(guān)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(diǎn)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-Tf△S(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(xué)第二定律，恒溫恒壓的封閉體系，達(dá)到相平衡時有：

(dG)T,P=0(1-2)故相變蠟的焓值有：△H=Tf△S(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(guān)，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(xiàn)來取修正因數(shù)，如元素C的化合價為4，修正因數(shù)取1/2[2]。

[1]張寅平，胡漢平，孔祥冬，等.相變儲能理論與應(yīng)用[M].合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1996:75.[2]MariaTelkes.ThermodynamicBasisforSelectingHeatStorageMarerial.InLaurenceE.Murr,ed.SolarMaterialScience,NewYork，AcademicPress,1980:405化合物熔解熵的計算：

由以上推導(dǎo)公式，MariaTelkes總結(jié)出有機(jī)物的熔化焓：Hf=△Sf·Tf(1-5)式中：Sf可假定為常數(shù)，0.7J/(g·K)，Tf為熔點(diǎn)（單位為K），Tf(K)=t(℃)+273，若缺乏Tf的值，可以通過下式估算：Tf=C·Te

（1-6）

式中：C為常數(shù)，有機(jī)物可取0.58，Te為常壓下的沸點(diǎn)?；衔锶劢鉄岬挠嬎悖?.熔解熱的預(yù)測大大簡化了在選定的熔點(diǎn)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(yīng)首先考慮上述元素的化合物，并進(jìn)行熔解熱的預(yù)測分析和比較，使得實(shí)驗(yàn)測定在盡可能少的化合物或共熔體范圍內(nèi)進(jìn)行。方法優(yōu)點(diǎn)：熔解熱的經(jīng)驗(yàn)計算公式（1）認(rèn)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/mol·K，可查表格，Tf為熔點(diǎn)，

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(diǎn)，K為常數(shù)，見表格。計算熔解熱經(jīng)驗(yàn)公式（1）中的有關(guān)常數(shù)熔解熱的經(jīng)驗(yàn)計算公式（2）對于有機(jī)物，假定質(zhì)量熔解熵為定值，

則：

對于無機(jī)物，可用下式（平均誤差10%）

式中，n為分子中的原子數(shù)，k0為常數(shù)，見下表.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(diǎn)范圍內(nèi)尋找高焓變量的相變材料的工作，但是實(shí)際應(yīng)用時焓變量的實(shí)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(jìn)行實(shí)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(jī)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(shè)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間斷性導(dǎo)致的能量利用率低等問題。比如，利用相變材料設(shè)計制造的儲能系統(tǒng)可以在低負(fù)載時將多余的熱能吸收后儲存在系統(tǒng)中，在高負(fù)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(yùn)行。高密度聚乙烯蠟高密度聚乙烯蠟屬于固—固相變材料，焓變量為210～220J/g,通常在100℃以上就會軟化，通過輻射交聯(lián)或者化學(xué)交聯(lián)的方法可以提高其軟化點(diǎn)，可高達(dá)150℃，但是晶體的轉(zhuǎn)變溫度在120～135℃。材料的優(yōu)點(diǎn)是無過冷和分層現(xiàn)象，使用壽命長，性能穩(wěn)定，而且材料的力學(xué)性能較好便于加工成型，具有很好的應(yīng)用價值。研究進(jìn)展

交聯(lián)后的高密度聚乙烯蠟的焓變量會有所減小，在氮?dú)夥障?，用等離子體轟擊的方式使高密度聚乙烯蠟表面產(chǎn)生交聯(lián)，可以有效避免其因交聯(lián)而導(dǎo)致的焓變量降低，但因技術(shù)成本高，目前該方法尚未大規(guī)模使用。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(diǎn)不同的蠟分離開來，提煉出符合熔點(diǎn)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(diǎn)以上，然后將液體狀的原料蠟置于發(fā)汗器皿中冷卻，當(dāng)原料蠟冷卻到一定溫度結(jié)晶后用溫水開始進(jìn)行循環(huán)加熱，使原料蠟受熱，不同熔點(diǎn)的蠟組分就會逐漸熔化，依次在由蠟結(jié)晶而形成的毛細(xì)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(guān)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(yù)先設(shè)計好最佳的工藝操作條件，同時操作中要保證原料蠟?zāi)軌虮痪鶆虻募訜岷屠鋮s。名稱相變溫度/℃焓變量/J·g-1硬脂酸三羥甲基乙烷70.081.8196.0172.6丙酰胺79.0168.2產(chǎn)品展示研究進(jìn)展采用溶膠-凝膠法，可以將棕櫚酸和硬脂酸酸融入二氧化硅溶膠中，制備以硅酸鹽為核，周圍吸附脂肪酸分子的復(fù)合相變材料，采用種方法制備的硅系納米復(fù)合相變材料儲熱量比純脂肪酸更大，而且引入了二氧化硅，可以提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)，進(jìn)而提高相變儲能蠟的吸放熱速度。低溫相變儲能蠟從20世紀(jì)80年代，研究者開始將相變材料加入到建筑材料中，以達(dá)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(jìn)行復(fù)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(jìn)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(fù)荷，以及電力供給負(fù)荷的峰谷差。產(chǎn)品展示能夠用于墻板、天花板儲能的相變儲能蠟有棕櫚酸乙酯、硬脂酸丁酯、十二烷酸、短環(huán)酸、山羊酸等物質(zhì)。能夠用于混凝土中的相變材料有石蠟、十二醇、十四酰、丁基硬脂酸等。名稱相變溫度/℃焓變量/J·g-1石蠟C14石蠟C15～C16石蠟C16～C18石蠟C13～C24石蠟C18棕櫚酸丙酯棕櫚酸異丙酯硬脂酸異丙酯辛酸硬脂酸丁酯乙烯丁酯1-十二醇1-十四醇新戊二醇4.5820～2222～2428101114～1816.31944.1263827～2916515315218924418695～100140～142148140116.52002051552-氨基-2甲基-1,3丙二醇57.0114.1正十六烷16.7236.6正十八烷28.2242.2正二十烷36.6246.6癸酸31172月桂酸肉豆蔻酸41～4852～54200228十四烷酸52.1190.0軟脂酸54.1183.0新戊二醇43.0130.012-羥基-十八烷酸甲酯42～43120～126產(chǎn)品性能研究進(jìn)展KadirTuncbilek等人以月桂酸和棕櫚酸為原料，制備了二元體系的相變材料，當(dāng)月桂酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為69%，棕櫚酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31%時，相變材料的熔點(diǎn)達(dá)到35.2℃，相變焓為166.3J/gAhmetSari等人以月桂酸和硬脂酸為原料，制備了二元體系的相變材料，當(dāng)月桂酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75.5%，硬脂酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24.5%時，相變材料的熔點(diǎn)為37℃，相變焓為182.7J/gGulserenBaran等人以棕櫚酸和硬脂酸為原料，制備了二元體系的相變材料，當(dāng)棕櫚酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64.2%，硬脂酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35.8%時，相變材料的熔點(diǎn)達(dá)52.3℃，相變焓為181.7J/gAtulSharma等人研究了硬脂酸、乙酰胺、石蠟經(jīng)過1500次循環(huán)后熔點(diǎn)和相變熱的變化規(guī)律，實(shí)驗(yàn)表明，石蠟和乙酰胺具有很好的熱穩(wěn)定性，脂肪酸會出現(xiàn)兩個吸熱峰，相變焓有較大變化AhmetSari等人研究了肉豆蔻酸-棕櫚酸、硬脂酸-月桂酸、硬脂酸-棕櫚酸共晶混合物相變材料，實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)過360次循環(huán)后，共晶混合物的熔點(diǎn)和相變焓會隨著循環(huán)次數(shù)的增加而變化，但無規(guī)律可循。蠟或固態(tài)烴是復(fù)雜的混合物，不是純化合物，也不是單一類別的烴類。蠟一般是煉油廠的副產(chǎn)品，油脫蠟的過程也是蠟脫油的過程，因此蠟的生產(chǎn)設(shè)備就是煉油廠常用的脫蠟裝置。幾種脫蠟工藝：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.冷凍脫蠟工藝幾種脫蠟工藝介紹1.溶劑脫蠟工藝本質(zhì)是冷凍結(jié)晶法，但為了克服低溫下體系粘度過大、石蠟結(jié)晶細(xì)小、過濾速率慢、石蠟結(jié)晶中夾帶油引起油品收率下降等問題，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。主要用于固體石蠟或微晶蠟的生產(chǎn)。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(diǎn)：生產(chǎn)連續(xù)，蠟收率最高，成品油含油量最低，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(jìn)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(jìn)到過濾系統(tǒng)過濾，分成濾液和蠟膏兩部分，然后將它們進(jìn)行加熱，把油、蠟中的溶劑蒸出、得到脫蠟油與蠟?；厥账玫娜軇┰傺h(huán)回來使用。對過濾系統(tǒng)和溶劑罐用安全氣體進(jìn)行密閉。2.尿素異丙醇脫蠟工藝尿素包合法從石油餾分中分離出蠟是利用正構(gòu)烷烴能與尿素形成包合物，而異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴和芳烴不能與尿素包合的原理，從而達(dá)到使正構(gòu)烷烴從石油餾分中分離出來的目的。尿素與烴類形成包合物是個可逆過程，因而才能可能實(shí)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20~25℃下的異丙醇水溶液中反應(yīng)產(chǎn)生固體包合物，而這種包合物在較高溫度下(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(yīng)、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(jìn)入套管反應(yīng)器反應(yīng)，反應(yīng)后的物料部分進(jìn)入冷分離-包合物洗滌器中，部分循環(huán)；進(jìn)入冷分離-包合物洗滌器沉降分離后上層脫蠟油進(jìn)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(jìn)入熱分解器加熱分解，分解后進(jìn)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(jìn)行蒸餾，得到液體石蠟；來自冷分離器的油也進(jìn)行水洗，除去醇后蒸餾得到低凝點(diǎn)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。分子篩脫蠟的大致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，加人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(jìn)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(jìn)行，而Isosiv法的吸附和脫附則在氣相進(jìn)行。4.冷凍脫蠟工藝?yán)鋬雒撓灩に囀浅ナ彤a(chǎn)品中的石蠟組分，以降低產(chǎn)品的凝點(diǎn)，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(jī)或離心分蠟機(jī)等把液體油和石蠟結(jié)晶分開。結(jié)晶石蠟的蠟坯送入石蠟發(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(diǎn)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(diǎn)，但是使用普通石蠟作為儲能材料仍有缺點(diǎn)：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?jǐn)?shù)較高，相變溫差較小，相變熱較大等特點(diǎn)。由于我國的原油多數(shù)是石蠟基原油，一般含有較多的正構(gòu)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)由于原油及原油餾分組成的復(fù)雜性，僅僅依靠精餾無法得到質(zhì)量合格的相變蠟，因?yàn)榫s是根據(jù)物質(zhì)沸點(diǎn)差別而進(jìn)行分離的一種方法，所以在生產(chǎn)相變蠟時必須將精餾技術(shù)與其他分離方法結(jié)合才能得到符合要求的相變蠟。根據(jù)操作方法區(qū)分，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。根據(jù)原料及相變蠟的碳原子數(shù)不同，從生產(chǎn)原理不同區(qū)分，相變蠟的生產(chǎn)方法主要有兩種。一是生產(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?yàn)楹筇幚碓接欣Ｊ紫仁褂萌軇┟撓灥姆椒ǜ患龢?gòu)烷烴，再將富集得到的正構(gòu)烷烴用精餾方法進(jìn)行進(jìn)一步切割，以得到所需組分，由于正構(gòu)烷烴的碳原子數(shù)越多，沸點(diǎn)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。二是生產(chǎn)相變溫度比較高的石蠟，生產(chǎn)原料可使用普通石臘，由于石蠟中正構(gòu)烷烴沸點(diǎn)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(dāng)組成的溶劑脫除碳原于數(shù)小的正構(gòu)烷烴，以得到符合要求的相變蠟。低熔點(diǎn)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(jìn)料換熱器加熱到160℃左右，進(jìn)入01塔，輕組分從塔頂抽出經(jīng)冷凝后進(jìn)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(jìn)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(jìn)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。當(dāng)生產(chǎn)相變溫度比較高的石蠟時，可以使用蒸餾方法除去低沸點(diǎn)組分，再選取合適的溶劑進(jìn)行分段結(jié)晶，其原理與生產(chǎn)石蠟方法相同。如某種含有n-C20的正構(gòu)烷烴從5.6℃開始結(jié)晶，隨溫度下降，正構(gòu)烷烴不斷析出，當(dāng)溫度降到-13℃時n-C20全部析出，”n-C19于0℃開始析出，溫度降到-18℃時n-C19全部析出，由于正構(gòu)烷烴的碳原子數(shù)較少，分離所需要的溫度很低，能耗很大，因此分段結(jié)晶方法適宜于生產(chǎn)熔化溫度比較高的相變石蠟。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(diǎn)，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(diǎn)。一、導(dǎo)熱系數(shù)低密度小等。解決方法：主要從提高石蠟的導(dǎo)熱性能以及利用添加劑降低石蠟的熔點(diǎn)。從蓄熱設(shè)備改進(jìn)，比如采用助片、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(shí)際應(yīng)用中受到限制。解決方法：一、制備微膠囊；二、是制備定形PCM；三、制備成納米復(fù)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(fù)合PCM，可應(yīng)用于熱能工程領(lǐng)域的創(chuàng)新性研究。無機(jī)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(jī)PCM，控制和固定PCM在一定的空間范圍內(nèi)進(jìn)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。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(xì)化工廠上海焦耳蠟業(yè)有限公司國外有：Teappcm、Sasol公司、BASF公司、IGI公司等企業(yè)簡介：

Teappcm,isthepioneermanufacturersupplierofPhaseChangeMaterialsforAirconditionandheating,ElectroniccoolingetcandvariousRelatedChemicalsinIndiaUSAetc.Ithasseveralassociatedmanufacturingfacilitiesspreadacrosstheglobe.

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(guān)化學(xué)品的相變材料的先鋒制造商和供應(yīng)商。它的幾個相關(guān)的生產(chǎn)設(shè)施遍布全球。Teappcm公司名稱

熔點(diǎn)/℃

相變焓/（J/g）RT59205RT2526232RT3028206RT4043181RT5054195RT6564207RT8079209RT9090197RT110112

213

Teappcm公司商品化的石蠟狀相變儲能材料性能Sasol公司企業(yè)簡介：沙索（SASOL）集團(tuán)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(shè)于南非約翰內(nèi)斯堡，下設(shè)9個主要大公司，業(yè)務(wù)領(lǐng)域涉及礦產(chǎn)、合成燃料、化學(xué)、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(lǐng)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(yīng)用。包括粘合劑，瀝青改性劑，建筑板，化妝品，工業(yè)應(yīng)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(yīng)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(dá)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(yīng)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(biāo)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(dāng)今世界上起著舉足輕重的關(guān)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(tuán)在歐洲、亞洲、南北美