氯化石蜡- 52 光引发氯化工艺条件的研究
[ 关键词] 氯化石蜡- 52; 氯化; 光引发 [ 摘 要] 建立了 1 套光引发氯化制备氯化石蜡- 52 的小试实验装置及对反应过程进行分析测试的方法。运
用正交设计实验方法, 系统地考察了各工艺条件如光强度、光引发时间、氯气流量、反应温度对氯化反应的影响, 确 定了较佳的工艺参数, 为开发万吨级连续化生产装置提供了依据。
Key Words: chlorinated paraffin- 52; chlorination; photoinitiation
Abstract: A small- scale experimental device for preparing chlorinated paraffin- 52 by photoinitia tion is established, as w ell as the m easurement and test methods of the process. The influence of various process conditions on chlorination are investigated systematically by using the orthogonal- design- ex perim ent method, such as light strength, photoinitiation time, chlorine flow, reaction tem perature, etc. T he better technical parameters are found out, and the foundation data have been provided for develop ing the continuous production unit of 10 kt/ a.
氯化石蜡是一种精细化工产品, 具有阻燃性好、 | 较高, 且对生产环境有一定的污染。光引发工艺作 | |
抗水性强等特点, 作为阻燃增塑剂广泛应用于聚氯 | 为一种先进的氯化石蜡生产技术, 正日益为人们所 | |
乙烯树脂和橡胶行业。它的品种有 42 型、52 型、70 | 重视。近年来国内虽然有了一些研究成果[ 1~ 3] 和 | |
型等多种牌号。 | 个别生产工艺[ 4、5] 、专利技术[ 6] 的报道, 但至今对该 | |
近年来, 随着国内聚氯乙烯树脂产业的发展, 对 | 技术工艺条件的研究仍不够系统, 尤其是在光源和 | |
氯化石蜡的需求量逐步增大, 这对一些产量大而氯 | 光照时间产生的影响及其如何与氯气流量相配合方 | |
产品品种较少的氯碱企业来说, 无疑是一个扩大经 | 面的研究较少。故笔者首先建立了一套光引发氯化 | |
营品种、增加生产能力和平衡氯气的重要途径。上 | 制备氯化石蜡的小试实验装置及相应的分析测试方 | |
海氯碱化工股份有限公司电化厂已建有 8 000 t/ a | 法, 并设计了一个 4 因素、3 水平的正交实验方案, | |
的热引发间歇式氯化石蜡- 52 的生产装置, 为进一 | 系统地考察了光强度、光照时间、氯气流量、反应温 | |
步扩大生产能力和提高其生产技术水平, 有必要对 | 度等工艺条件对氯化反应的影响, 进而确定了较佳 | |
老工艺进行技术革新。 | 的工艺操作参数, 为今后开发相应的连续化大生产 | |
目前, 氯化石蜡- 52 的生产方法主要有 3 种: | 装置的反应技术提供了技术依据。 | |
热引发、催化引发、光引发。而实际生产中采用较多 | 1 | 实验装置、分析方法及原料 |
的是热引发间歇生产工艺, 但该技术相对落后, 成本 | 1. 1 | 实验装置 |
[ 收稿日期] 2002- 09- 28
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| 自行设计了光引发氯化合成氯化石蜡实验装置 | 壁设置有加热和保温材料, 外循环管中设置有冷却 | |||||
( 流程见图 1) 。光氯化反应器为环隙式外循环气液 | 设备, 并采用厦门宇光电子技术公司生产的 AI - | ||||||
相反应器, 内筒安装光源, 环隙内为反应区, 采用石 | 808P | 型人工智能温控仪控制反应器内的反应温度。 | |||||
英玻璃制造, 反应器有效体积为 1. 25 L 。反应器外 |
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图 1 光引发氯化法氯化石蜡合成实验装置流程图 1. 2 分析方法 表 1 实验原料、药品与仪器汇总
在正式开始实验前, 从上海氯碱化工股份有限 公司电化厂目前的热引发实际生产装置中取样。从 生产投料开始计时, 每隔 1 h 取 1 次样品, 直到生产 出合格的氯化石蜡- 52 产品为止; 随后利用密度瓶 法测量所取各样品的密度, 同时利用佛尔哈德法测 得各样品的氯含量, 做出密度与氯含量相互对应的 关系曲线。在实验过程中, 同样每隔一定时间取样, 利用密度瓶法测定其密度, 与标准曲线参照对比, 即 可确定实验样品的氯含量, 即反应的转化率或反应 进度。
1. 3 实验原料
实验中所用的主要原料、试剂和仪器汇总见表
1。
2 实验结果与讨论
2. 1 实验条件的确定
光引发氯化生产氯化石蜡工艺的主要影响参数
为光强度、光引发时间、氯气流量、反应温度等。实 验过程中, 针对上述 4 因素分别确定了 3 个考察水 平。其中, 光源: 50、80、125 W 高压汞灯; 光引发时 间: 20、25、30 min; 氯流量: 60、80、100 L/ h; 反应温 度: 70、75、80 。
设计了一个 4 因素、3 水平的正交实验方案, 如 表 2 所示。反应器内预装的原料石蜡每次均为 0. 9 L, 预热至 60 后开启光源同时通入氯气进行氯化 反应, 间歇操作至合成出合格的氯化石蜡- 52 停止 反应, 切断氯气, 通入氮气吹酸 0. 5 h, 得到氯化石蜡
- 52 产品。
名称 | 型号或规格 | 生产厂家 |
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紫外高压汞灯 | 50、80、125 W | 上海亚明灯泡厂 |
人工智能温控仪 | AI - 808P | 厦门宇光电子技术公司 |
Cl2 流量计 | 25~ 250 L/ h | 苏州化工仪表公司 |
电光分析天平 | JA2003 | 上海天平仪器厂 |
分光光度计 | 721 型 | 上海精密科学仪器公司 |
蠕动泵 BT 00- 100M/ YZ1515 | 保定兰格恒流泵公司 | |
浓硫酸 | 95% ~ 98% | 杭州大方化工试剂公司 |
浓硝酸 | 65% ~ 68% | 兰溪中星化工试剂厂 |
氢氧化钾 | 分析纯 | 萧山化学试剂厂 |
氢氧化钠 | 分析纯 | 萧山化学试剂厂 |
硫酸铁铵 | 分析纯 | 上海试四赫维化工公司 |
1, 2- 二氯乙烷 | 分析纯 | 浙江东亚化学试剂公司 |
N2 | 普氮 | 杭州电化集团有限公司 |
硫氰酸铵 | 分析纯 | 温州化学用料厂 |
石蜡油 |
| 进口 |
无水乙醇 | 分析纯 | 杭州长征化工厂 |
Cl2 | 液体钢瓶 | 上海氯碱化工股份有限公司电化厂 |
乙醚 | 分析纯 | 浙江杭州化学试剂公司 |
| 表 2 | 正交实验( 34) 条件表 |
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实验号 | 光源 | 温度 | 氯气流量 | 光照时间 | 反应时间 | |
W |
| L/ h | min | h |
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1 | 50 | 70 | 60 | 20 | 14. | 20 |
2 | 50 | 75 | 80 | 25 | 8. | 17 |
3 | 50 | 80 | 100 | 30 | 7. | 08 |
4 | 80 | 70 | 80 | 30 | 9. | 67 |
5 | 80 | 75 | 100 | 20 | 6. | 90 |
6 | 80 | 80 | 60 | 25 | 14. | 54 |
7 | 125 | 70 | 100 | 25 | 10. | 41 |
8 | 125 | 75 | 60 | 30 | 11. | 01 |
9 | 125 | 80 | 80 | 20 | 9. | 33 |
