影響氯化石蠟產(chǎn)品質(zhì)量的原因
摘 要 介紹了氯化石蠟 -52 的性能 、用途 、生產(chǎn)方法、反應(yīng)機(jī)理以及光氯化法生產(chǎn)氯化 石蠟的工藝流程 ,對生產(chǎn)過程中影響產(chǎn)品質(zhì)量的原因進(jìn)行了分析 ,并提出了相應(yīng)的措施。
關(guān)鍵詞 氯化石蠟 產(chǎn)品質(zhì)量 影響因素 措施
1 前言
氯化石蠟 -52 是以平均組成為 C15H32 的液體石蠟、氯氣為原料采用熱、光或催化氯 化再經(jīng)精制脫酸制得的產(chǎn)品 C15H26 Cl6 ,平均 分子量為 420 ,含氯量 52 %左右,為無色或淺 黃色粘稠液體, 無臭、無毒、不燃、不爆炸、揮 發(fā)性小、電絕緣性好 ,不溶于水 ,能溶于許多 有機(jī)溶劑如苯、醚等。
氯化石蠟 -52 是 PVC 輔助增塑劑, 不 僅廣泛用于電纜料、地板料、人造革、薄膜、軟 管、塑料鞋等的加工 ,還用作阻燃劑、防水劑、 防腐劑等等。氯化石蠟 -52 以其低廉的價(jià) 格,優(yōu)良的內(nèi)在性能 ,贏得了廣泛的市場, 是 一種較有發(fā)展前途的精細(xì)化工產(chǎn)品。
(3)反應(yīng)機(jī)理
鏈引發(fā) Cl2 hv 2Cl?
鏈增長 RH +Cl? R?+HCl
R?+Cl2 RCl +Cl?
鏈終止 R?+Cl? RCl
Cl?+Cl? Cl2
R?+R? R-R
此反應(yīng)是連續(xù)的自由基取代反應(yīng)。因?yàn)槁?分子的 Cl-Cl 鏈離解能(314 .01kJ/mol)比烷烴 分子中的C -H 鍵的離解能(434 .7kJ/mol)低,
所以氯被活化, 而氯分子吸收 500nm 波長的 藍(lán)光的一個(gè)光子 , 就能獲得多于 314 .01kJ/ mol 的能量, 而使氯分子離解成氯原子 , 日光 燈能產(chǎn)生 200 ～ 500nm 間的光譜, 這些光足 以使氯分子激活成氯離子 ,使 C -H 鍵得以 離
解 ,因日光燈產(chǎn)生的光譜波長較長,相對的 能量較低 ,穿透性比較弱 ,而石英玻璃不僅透 光率高 ,而且耐高溫、耐腐蝕 ,所以我廠采用 石英燈管作為光氯化的能源。
3 生產(chǎn)工藝過程中影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素及 相應(yīng)的防范措施
色澤和酸值是氯化石蠟 -52 的兩個(gè)重 要質(zhì)量指標(biāo) , 它主要取決于原料液體石蠟的 質(zhì)量和生產(chǎn)控制過程。
(1)氯氣中雜質(zhì)的影響 我廠曾用氣氯法生產(chǎn)氯化石蠟 -52 , 由
于氯氣中水分、二氧化碳、酸霧等雜質(zhì)對氯化 石蠟色澤和酸值都有不同程度的影響。而液 氯氣化的氯氣純度 >99 .5%, 水分 <0 .03 %
圖 2 芳烴與氯化石蠟色澤的關(guān)系
從圖 2 可看出芳烴對氯化石蠟色澤的影 響,芳烴含量越小 ,產(chǎn)品色澤越淺 ,當(dāng)芳烴含 量小于 0 .5%,氯化石蠟色澤則小于 70# 。
②液體石蠟中堿性氮的含量與氯化石蠟的色澤關(guān)系
圖 3 堿性氮與氯化石蠟色澤的關(guān)系
從圖 3 可看出堿性氮對氯化石蠟色澤的 影響, 堿性氮含量越小 ,產(chǎn)品色澤越淺, 當(dāng)堿 性氮含量小于 3 ×10-6 才能生產(chǎn)出小于 100#的氯化石蠟產(chǎn)品。
③液體石蠟中雜質(zhì)鐵的影響 石蠟的液相氯化對鐵很敏感 ,鐵一旦進(jìn)
入反應(yīng)系統(tǒng) , 就與氯化氫和氯氣反應(yīng)生成三氯化鐵 ,而三氯化鐵是氯代烷烴脫氯化氫的 催化劑 ,又是烯烴聚合、環(huán)化的催化劑, 它們 促使氯化石蠟發(fā)生消除反應(yīng)和聚合反應(yīng), 生
成大分子和有色物質(zhì)導(dǎo)致反應(yīng)產(chǎn)物變黑。所以要求原料石蠟中不含鐵或極微量的鐵, 生 產(chǎn)中盡量少用碳鋼管道及容器 , 一般容器使 用鋼襯玻璃、鋼襯膠或搪瓷罐 ,管道可采用玻 璃、鋼襯玻璃、聚氯乙烯等。
我們廠處理原料蠟采用的措施是先經(jīng)活性炭吸附石蠟油中芳烴、異構(gòu)烷烴、高碳芳烴 和少量的堿性氮,而后再用硅膠、分子篩除去 其中的微量水分 ,同時(shí)也可除去前面可能帶 進(jìn)的活性炭末。
(3)氯化操作不慎影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素 ①通氯量的影響 在石蠟氯化前期,通氯量過大過猛 ,則物
料湍動(dòng)劇烈、循環(huán)速度加快, 物料與物料、物 料與器壁間的摩擦加大, 碰撞也加劇,使帶電 體發(fā)生電子偏移,得失電子則產(chǎn)生靜電 ,當(dāng)靜 電積累到一定程度 ,放電產(chǎn)生靜電火花 ,石蠟 蒸氣遇上火花就燃燒碳化成黑料。
所以我們采取的措施是控制好通氯量。反應(yīng)初期 ,通氯量要小,避免劇烈反應(yīng)產(chǎn)生靜 電,反應(yīng)中期加大通氯量 ,隨著反應(yīng)的進(jìn)行物 料粘度增大,反應(yīng)物的傳質(zhì)效率下降,氯氣利 用率降低 ,所以反應(yīng)后期應(yīng)適當(dāng)減少通氯量。
②氯化溫度的影響 氯化溫度低, 反應(yīng)速度慢 , 氯氣利用率
低。反之, 溫度高 ,反應(yīng)速度快 ,氯氣利用率 高。但過高的反應(yīng)溫度會(huì)導(dǎo)致氯化石蠟顯著熱解 ,甚至斷鏈、交鏈, 并產(chǎn)生膠體碳。所以最佳反應(yīng)溫度應(yīng)控制在 80 ～ 105 ℃之間。
(4)半成品的吹掃過程中影響因素 我們在生產(chǎn)中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象, 測
終點(diǎn)比重時(shí)物料顏色很好, 但經(jīng)過吹風(fēng)后顏 色變深,甚至變成深黑色 ,經(jīng)查找原因得知 , 空氣中含水,帶入系統(tǒng)使產(chǎn)品變黑。另外,在 吹掃時(shí) ,溫度過高 , 氧參加反應(yīng) ,在氯化石蠟 分子中產(chǎn)生著色基團(tuán),使氯化石蠟顏色加深。
所以我們采取的措施是氯化石蠟半成品 的吹掃 , 應(yīng)在降溫條件下進(jìn)行, 如果溫度太 低,物料粘度大 , 溶解的游離氯化氫不易放
出,影響酸值。溫度太高, 又容易黑料, 所以 控制適宜的溫度在 60 ～ 90 ℃之間。空氣管 道在進(jìn)入系統(tǒng)之前一定要加過濾器, 以便濾 去空氣中的水分及雜質(zhì)。
(5)穩(wěn)定劑選擇的影響 由于氯化石蠟所用原料的化學(xué)非均一性,
其產(chǎn)物可生成多種可能的氯代異構(gòu)體,這些雜 亂分布的各種叔、仲氯原子在長期貯存及加工、 使用過程中,在熱和光的作用下,容易脫出氯化 氫而生成不飽和鍵,進(jìn)而生成帶色的共軛雙鍵 結(jié)構(gòu),產(chǎn)品性能也隨之劣化。為了提高氯化石 蠟的熱穩(wěn)定性,采取添加穩(wěn)定劑的方法,而選擇 合適的穩(wěn)定劑對生產(chǎn)控制過程也是至關(guān)重要 的。有的穩(wěn)定劑對氯化石蠟的色澤影響較大且 易造成透明度下降。HFW -1 高效復(fù)合型熱穩(wěn) 定劑是以縮水甘油醚、磷酸酯、亞磷酸酯及肉桂酸酯等復(fù)配而成,其特點(diǎn)是色澤淺,用量少(加 入量 0 .2%),經(jīng)過近一年的使用,效果很好。
(6)尾氣處理過程中的影響 尾氣中主要含有氯化氫及少量氯氣, 如
果處理不當(dāng)既影響生產(chǎn)又污染環(huán)境, 我廠的
合成尾氣經(jīng)緩沖、分離以后送往鹽酸工段合 成爐生產(chǎn)出合格鹽酸。精制尾氣用氫氧化鈉溶液噴淋吸收 ,制成副產(chǎn)品次氯酸鈉,二者都 可獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
(7)成品包裝的影響 實(shí)踐證明用碳鋼桶包裝 ,半個(gè)月內(nèi)色澤
平均升高一百多號, 所以一定要用鍍鋅鐵桶 包裝。
4 結(jié)束語
通過以上分析 , 要生產(chǎn)優(yōu)級品氯化石蠟 避免黑料發(fā)生 ,可歸納如下:
(1)精制好原料石蠟 ,控制堿性氮 <2 × 10-6 ,芳烴含量<0 .5%。
(2)控制適當(dāng)?shù)耐攘俊?/span> (3)強(qiáng)制外循環(huán)工藝, 可將靜電引出, 集
中接地。 (4)控制最佳反應(yīng)溫度。
(5)控制在適當(dāng)溫度下用干燥空氣吹掃 。 (6)選擇優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定劑 ,并控制好用量 。 (7)禁止使用銅 、鐵材質(zhì) ,并謹(jǐn)防帶入系
統(tǒng)