氯化石蠟- 52 光引發氯化工藝條件的研究
[ 關鍵詞] 氯化石蠟- 52; 氯化; 光引發 [ 摘 要] 建立了 1 套光引發氯化制備氯化石蠟- 52 的小試實驗裝置及對反應過程進行分析測試的方法。運
用正交設計實驗方法, 系統地考察了各工藝條件如光強度、光引發時間、氯氣流量、反應溫度對氯化反應的影響, 確 定了較佳的工藝參數, 為開發萬噸級連續化生產裝置提供了依據。
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.
氯化石蠟是一種精細化工產品, 具有阻燃性好、 | 較高, 且對生產環境有一定的污染。光引發工藝作 | |
抗水性強等特點, 作為阻燃增塑劑廣泛應用于聚氯 | 為一種先進的氯化石蠟生產技術, 正日益為人們所 | |
乙烯樹脂和橡膠行業。它的品種有 42 型、52 型、70 | 重視。近年來國內雖然有了一些研究成果[ 1~ 3] 和 | |
型等多種牌號。 | 個別生產工藝[ 4、5] 、專利技術[ 6] 的報道, 但至今對該 | |
近年來, 隨著國內聚氯乙烯樹脂產業的發展, 對 | 技術工藝條件的研究仍不夠系統, 尤其是在光源和 | |
氯化石蠟的需求量逐步增大, 這對一些產量大而氯 | 光照時間產生的影響及其如何與氯氣流量相配合方 | |
產品品種較少的氯堿企業來說, 無疑是一個擴大經 | 面的研究較少。故筆者首先建立了一套光引發氯化 | |
營品種、增加生產能力和平衡氯氣的重要途徑。上 | 制備氯化石蠟的小試實驗裝置及相應的分析測試方 | |
海氯堿化工股份有限公司電化廠已建有 8 000 t/ a | 法, 并設計了一個 4 因素、3 水平的正交實驗方案, | |
的熱引發間歇式氯化石蠟- 52 的生產裝置, 為進一 | 系統地考察了光強度、光照時間、氯氣流量、反應溫 | |
步擴大生產能力和提高其生產技術水平, 有必要對 | 度等工藝條件對氯化反應的影響, 進而確定了較佳 | |
老工藝進行技術革新。 | 的工藝操作參數, 為今后開發相應的連續化大生產 | |
目前, 氯化石蠟- 52 的生產方法主要有 3 種: | 裝置的反應技術提供了技術依據。 | |
熱引發、催化引發、光引發。而實際生產中采用較多 | 1 | 實驗裝置、分析方法及原料 |
的是熱引發間歇生產工藝, 但該技術相對落后, 成本 | 1. 1 | 實驗裝置 |
[ 收稿日期] 2002- 09- 28
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| 自行設計了光引發氯化合成氯化石蠟實驗裝置 | 壁設置有加熱和保溫材料, 外循環管中設置有冷卻 | |||||
( 流程見圖 1) 。光氯化反應器為環隙式外循環氣液 | 設備, 并采用廈門宇光電子技術公司生產的 AI - | ||||||
相反應器, 內筒安裝光源, 環隙內為反應區, 采用石 | 808P | 型人工智能溫控儀控制反應器內的反應溫度。 | |||||
英玻璃制造, 反應器有效體積為 1. 25 L 。反應器外 |
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圖 1 光引發氯化法氯化石蠟合成實驗裝置流程圖 1. 2 分析方法 表 1 實驗原料、藥品與儀器匯總
在正式開始實驗前, 從上海氯堿化工股份有限 公司電化廠目前的熱引發實際生產裝置中取樣。從 生產投料開始計時, 每隔 1 h 取 1 次樣品, 直到生產 出合格的氯化石蠟- 52 產品為止; 隨后利用密度瓶 法測量所取各樣品的密度, 同時利用佛爾哈德法測 得各樣品的氯含量, 做出密度與氯含量相互對應的 關系曲線。在實驗過程中, 同樣每隔一定時間取樣, 利用密度瓶法測定其密度, 與標準曲線參照對比, 即 可確定實驗樣品的氯含量, 即反應的轉化率或反應 進度。
1. 3 實驗原料
實驗中所用的主要原料、試劑和儀器匯總見表
1。
2 實驗結果與討論
2. 1 實驗條件的確定
光引發氯化生產氯化石蠟工藝的主要影響參數
為光強度、光引發時間、氯氣流量、反應溫度等。實 驗過程中, 針對上述 4 因素分別確定了 3 個考察水 平。其中, 光源: 50、80、125 W 高壓汞燈; 光引發時 間: 20、25、30 min; 氯流量: 60、80、100 L/ h; 反應溫 度: 70、75、80 。
設計了一個 4 因素、3 水平的正交實驗方案, 如 表 2 所示。反應器內預裝的原料石蠟每次均為 0. 9 L, 預熱至 60 后開啟光源同時通入氯氣進行氯化 反應, 間歇操作至合成出合格的氯化石蠟- 52 停止 反應, 切斷氯氣, 通入氮氣吹酸 0. 5 h, 得到氯化石蠟
- 52 產品。
名稱 | 型號或規格 | 生產廠家 |
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紫外高壓汞燈 | 50、80、125 W | 上海亞明燈泡廠 |
人工智能溫控儀 | AI - 808P | 廈門宇光電子技術公司 |
Cl2 流量計 | 25~ 250 L/ h | 蘇州化工儀表公司 |
電光分析天平 | JA2003 | 上海天平儀器廠 |
分光光度計 | 721 型 | 上海精密科學儀器公司 |
蠕動泵 BT 00- 100M/ YZ1515 | 保定蘭格恒流泵公司 | |
濃硫酸 | 95% ~ 98% | 杭州大方化工試劑公司 |
濃硝酸 | 65% ~ 68% | 蘭溪中星化工試劑廠 |
氫氧化鉀 | 分析純 | 蕭山化學試劑廠 |
氫氧化鈉 | 分析純 | 蕭山化學試劑廠 |
硫酸鐵銨 | 分析純 | 上海試四赫維化工公司 |
1, 2- 二氯乙烷 | 分析純 | 浙江東亞化學試劑公司 |
N2 | 普氮 | 杭州電化集團有限公司 |
硫氰酸銨 | 分析純 | 溫州化學用料廠 |
石蠟油 |
| 進口 |
無水乙醇 | 分析純 | 杭州長征化工廠 |
Cl2 | 液體鋼瓶 | 上海氯堿化工股份有限公司電化廠 |
乙醚 | 分析純 | 浙江杭州化學試劑公司 |
| 表 2 | 正交實驗( 34) 條件表 |
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實驗號 | 光源 | 溫度 | 氯氣流量 | 光照時間 | 反應時間 | |
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 |
