影響氯化石蠟產品質量的原因
關鍵詞 氯化石蠟 產品質量 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 化再經精制脫酸制得的產品 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 發性小、電絕緣性好 ,不溶于水 ,能溶于許多 有機溶劑如苯、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 格,優良的內在性能 ,贏得了廣泛的市場, 是 一種較有發展前途的精細化工產品。
(3)反應機理
鏈引發 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
此反應是連續的自由基取代反應。因為氯 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 藍光的一個光子 , 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 生產工藝過程中影響產品質量的因素及 相應的防范措施
色澤和酸值是氯化石蠟 -52 的兩個重 要質量指標 , 它主要取決于原料液體石蠟的 質量和生產控制過程。
(1)氯氣中雜質的影響 我廠曾用氣氯法生產氯化石蠟 -52 , 由
于氯氣中水分、二氧化碳、酸霧等雜質對氯化 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 ,產品色澤越淺 ,當芳烴含 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系
圖 3 堿性氮與氯化石蠟色澤的關系
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 ,產品色澤越淺, 當堿 性氮含量小于 3 ×10-6 才能生產出小于 100#的氯化石蠟產品。
③液體石蠟中雜質鐵的影響 石蠟的液相氯化對鐵很敏感 ,鐵一旦進
入反應系統 , 就與氯化氫和氯氣反應生成三氯化鐵 ,而三氯化鐵是氯代烷烴脫氯化氫的 催化劑 ,又是烯烴聚合、環化的催化劑, 它們 促使氯化石蠟發生消除反應和聚合反應, 生
成大分子和有色物質導致反應產物變黑。所以要求原料石蠟中不含鐵或極微量的鐵, 生 產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活性炭吸附石蠟油中芳烴、異構烷烴、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 ,同時也可除去前面可能帶 進的活性炭末。
(3)氯化操作不慎影響產品質量的因素 ①通氯量的影響 在石蠟氯化前期,通氯量過大過猛 ,則物
料湍動劇烈、循環速度加快, 物料與物料、物 料與器壁間的摩擦加大, 碰撞也加劇,使帶電 體發生電子偏移,得失電子則產生靜電 ,當靜 電積累到一定程度 ,放電產生靜電火花 ,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。反應初期 ,通氯量要小,避免劇烈反應產生靜 電,反應中期加大通氯量 ,隨著反應的進行物 料粘度增大,反應物的傳質效率下降,氯氣利 用率降低 ,所以反應后期應適當減少通氯量。
②氯化溫度的影響 氯化溫度低, 反應速度慢 , 氯氣利用率
低。反之, 溫度高 ,反應速度快 ,氯氣利用率 高。但過高的反應溫度會導致氯化石蠟顯著熱解 ,甚至斷鏈、交鏈, 并產生膠體碳。所以最佳反應溫度應控制在 80 ～ 105 ℃之間。
(4)半成品的吹掃過程中影響因素 我們在生產中有時會出現這種現象, 測
終點比重時物料顏色很好, 但經過吹風后顏 色變深,甚至變成深黑色 ,經查找原因得知 , 空氣中含水,帶入系統使產品變黑。另外,在 吹掃時 ,溫度過高 , 氧參加反應 ,在氯化石蠟 分子中產生著色基團,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 , 應在降溫條件下進行, 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?？諝夤?道在進入系統之前一定要加過濾器,以便濾 去空氣中的水分及雜質。
(5)穩定劑選擇的影響 由于氯化石蠟所用原料的化學非均一性,
其產物可生成多種可能的氯代異構體,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,進而生成帶色的共軛雙鍵 結構,產品性能也隨之劣化。為了提高氯化石 蠟的熱穩定性,采取添加穩定劑的方法,而選擇 合適的穩定劑對生產控制過程也是至關重要 的。有的穩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 高效復合型熱穩 定劑是以縮水甘油醚、磷酸酯、亞磷酸酯及肉桂酸酯等復配而成,其特點是色澤淺,用量少(加 入量 0 .2%),經過近一年的使用,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
果處理不當既影響生產又污染環境, 我廠的
合成尾氣經緩沖、分離以后送往鹽酸工段合 成爐生產出合格鹽酸。精制尾氣用氫氧化鈉溶液噴淋吸收 ,制成副產品次氯酸鈉,二者都 可獲得較好的經濟效益。
(7)成品包裝的影響 實踐證明用碳鋼桶包裝 ,半個月內色澤
平均升高一百多號, 所以一定要用鍍鋅鐵桶 包裝。
4 結束語
通過以上分析 , 要生產優級品氯化石蠟 避免黑料發生 ,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)控制適當的通氯量。 (3)強制外循環工藝, 可將靜電引出, 集
中接地。 (4)控制最佳反應溫度。
(5)控制在適當溫度下用干燥空氣吹掃 。 (6)選擇優質穩定劑 ,并控制好用量 。 (7)禁止使用銅 、鐵材質 ,并謹防帶入系統
