CN105154136A - 一种氯化石蜡的生产工艺和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生产氯化石蜡的新工艺和设备，该方法可以将氯化石蜡-42和氯化石蜡-52反应时间缩短至4-10h，同时降低物料消耗和能耗，增加反应的安全系数。工艺步骤如下：(1)将次釜中与反应釜尾气反应后的液蜡通过循环泵转移至反应釜中，转移1/2后，开启反应釜和反应塔之间的循环泵和紫外灯，同时开启石墨冷却器和冷却水降温，并从反应塔下部通入氯气开始反应，转移完毕后，向次釜中加入新鲜的液蜡，液蜡加入量为次釜容积的2/3；(2)次釜中液蜡加料完毕后，增大氯气进料量，保持反应温度70℃-110℃，物料密度达到既定相对密度后真空脱气，冷却后包装为成品，然后将次釜中液蜡转移到反应釜中开始下一循环的反应；(3)精制釜中尾气依次经过氯化亚铁洗塔、三级逆流水洗塔和碱洗塔洗涤吸收，确保无氯气和氯化氢气体排放。

Description

一种氯化石蜡的生产工艺和设备

技术领域

本发明属于氯化石蜡生产方法及设备领域。具体涉及一种利用塔式设备高效生产氯化石蜡的新方法。

背景技术

氯化石蜡具有挥发性低、阻燃、电绝缘性好及耐化学腐蚀等诸多优良的理化性质，可用作阻燃剂聚氯乙烯助增塑剂等，被广泛用于生产塑料、电缆线、地板料、软管、人造革及橡胶制品等，也可用于油漆、涂料和润滑油等的添加剂。

目前，氯化石蜡的生产方式主要有热氯化法和光催化法。热氯化反应时间长，如氯化石蜡-52的反应时间通常长达60h左右，导致生产效率低、能耗高和氯气利用率低等现象突出。光催化法是用340nm左右的紫外光促使氯分子共价键断裂解离成氯自由基，活化状态的氯自由基连续轰击石蜡分子形成C-Cl键，加快了反应速率，生成石蜡-52的反应时间降至24-36h(公开号：CN103060000A)及24-38h(公开号：CN1824737A)。然而，根据双模理论和实际生产经验，氯化石蜡的反应过程为均相反应，氯气先溶解在石蜡中而后才发生化学反应，氯气向石蜡中的溶解速度小于反应速度，即整个反应为传质控制步骤。目前生产中按照传质原理，通过增大氯气通气量和反应压力来提高反应速率，由此导致尾气中氯气含量高、液碱消耗量大以及氯气无组织扩散、引发安全问题等，并且反应时间的缩短并不显著。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种生产氯化石蜡的新工艺和设备，该方法不仅可以将氯化石蜡-42和氯化石蜡-52反应时间缩短至4-10h，且反应系统的操作弹性大、安全系数高，氯气和液碱的消耗量低，同时产品的质量可控性强，热利用也更为合理，极大的节约了生产和操作成本。

本发明的技术方案为：

采用液蜡和液氯为原料，液蜡通过计量泵由次釜加入，液氯经汽化、缓冲、干燥和计量后由反应塔下部加入。首次反应前，通过向反应系统中通入氮气排净系统中的空气，反应釜和次釜中都加入新鲜的液蜡。

(1)反应起始工序

将次釜中与反应釜尾气反应后的液蜡通过循环泵3转移至反应釜中。转移1/2后，开启循环泵1、2和紫外灯，同时开启石墨冷却器和冷却水降温，并从反应塔下部通入氯气开始反应。转移完毕后，向次釜中加入新鲜的液蜡，液蜡加入量为次釜容积的2/3。

(2)反应工序

次釜中液蜡加料完毕后，增大氯气进料量。保持反应温度70℃-110℃，物料密度达到既定相对密度(氯化石蜡-42∶1.16、氯化石蜡-52∶1.25)后真空脱气，冷却后包装为成品。

然后将次釜中液蜡转移到反应釜中开始下一循环的反应。

(3)尾气处理工序

精制釜中尾气依次经过氯化亚铁洗塔、三级逆流水洗塔和碱洗塔洗涤吸收，确保无氯气和氯化氢气体排放。

上述方法中，反应塔为筛板塔或者填料塔，填料选用玻璃填料、陶瓷填料、金属填料或者高分子填料的其中一种或几种。

上述方法中，紫外灯的特征波长为340nm，功率为1KW/m³反应釜。紫外灯放置在双层石英套管中，石英管中通入空气降温。

上述方法中，液氯汽化所产生的冷量通过热交换传递给冷却水。

上述方法中，步骤(1)中氯气加料为逐渐增大，并且最大不超过加料石蜡对氯气的溶解量。

上述方法中，步骤(2)反应前1/2时间氯气加料约为总加料量的2/3，后1/2时间氯气加料约为总加料量的1/3，氯气总加料量为加料石蜡对氯气理论消耗量的100％-102％。

上述方法中，步骤(2)真空脱气中真空度≤0.01MPa。

上述方法中，步骤(3)中三级逆流水洗塔中洗液依靠液位差自然溢流。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明所述方法中，通过采用反应釜内催化+反应，反应塔内主反应的组合，将反应的催化引发和强化反应有机地结合到一起，反应塔作为气液两相间接触的传质设备，大大的增加了气液两相间的接触表面，极大地增加了两相间的传质速率，为反应速率的进一步提高提供了坚实的基础，将氯化石蜡的反应时间降至4-10h，生产效率得到了进一步的提高，能耗物耗进一步得到降低，大大减少了生产成本。

2、本发明所述方法中，步骤(2)反应过程中氯气的加料分为两个阶段并且增加了预反应工序，这是因为从反应动力学来看反应初期反应速率快，随着产品的氯含量逐步增加反应速率逐渐减慢，对氯气的需求量也逐渐减少。不同的加料速度既满足了不同阶段反应的需要，又保证了氯气供应不过量，同时将主体反应和预反应分离开来，进一步缩短了反应时间，而且预反应可以吸收反应尾气中的氯气，减少尾气中氯气的含量和降低氯气单耗。通过分段加料不仅提高了系统的操作弹性，而且将氯气用量由石蜡对氯气理论消耗量的106.6％-111.3％降低至不超过102％。

3、本发明所述方法中，区别于已有技术采用0.01-0.03MPa正压反应促进气液传质以增加反应速率不同，塔式反应传质效率较高，无需正压促进反应，并且得到的氯化石蜡采用真空脱气，所以整个系统处于常压或者微负压状态，有效地避免了氯气向反应系统外无组织的扩散，提高了工艺的安全性能。

4、本发明不仅在反应釜上采取循环冷却水移走反应热量，而且在反应釜和反应塔循环泵后增加了石墨冷却器，石墨冷却器可以快速、有效地移去循环物料中的热量，较为精准地控制反应系统中的物料温度，避免因温度过高而引起的产品色泽度偏高而影响品质的问题，使产品质量变得可控。

5、本发明所述方法中，氯气汽化所产生的冷量通过热交换传递给冷却水，氯气汽化所产生的冷量可以带走整个反应系统中19％反应热，减少了部分冷却耗能，提高冷却效率。在反应起始阶段，区别于已有技术采用蒸汽对反应物料的预热不同，本发明通过预反应产生反应放热促使物料升温，避免了蒸汽发生装置的建设和维护，水洗塔依靠液位差自然溢流而非强制循环，节约建设成本和能源消耗。本发明通过工艺的调整使反应的能源利用趋于合理。

附图说明

图1是本发明所述的工艺流程图，图2为尾气处理装置图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明所述方法做进一步说明，下述各实施例说书方法的工艺流程如图1所示，各实施例均为系统稳定后的是实施例。

实施例1：制备氯化石蜡-52

本实施例中，石蜡采用净化后的液蜡，氯气为液氯汽化产物，反应塔填料为玻璃弹簧填料，氯气总加料量为加料液蜡理论氯气消耗量的102％。

(1)反应起始工序

通过循环泵3将次釜中的液蜡转移至反应釜中，转移约1/2时，开启循环泵1、2和紫外灯，同时开启石墨冷却器和冷却水降温，并开始从反应塔下部通入氯气开始反应，氯气通入量为液蜡未完全变为黄绿色为止。30min后，液蜡转移完毕，向次釜中加入新鲜的液蜡，液蜡加入量为次釜容积的2/3。

(2)反应工序

次釜中新鲜液蜡加料完毕后，增大氯气进料量。保持反应温度不超过110℃，2h内通入加料液蜡理论氯气消耗量的60％，剩余的氯气在2.5h通加完毕，此时反应物料密度达到1.25g/ml。反应后的氯化石蜡转移至脱气釜真空脱气1h，真空度为0.005MPa，脱气后冷却后包装为成品。同时将次釜中液蜡转移到反应釜中开始下一循环的反应。

(3)尾气处理工序

次釜上不出来的尾气依次经过氯化亚铁逆流洗塔、三级逆流水洗塔和碱洗塔洗涤吸收，将氯气和氯化氢气体完全吸收后排放，得到的三氯化铁溶液和盐酸溶液包装得到副产品。

本实施例中，总反应6h后得到氯化石蜡-52。

实施例2：制备氯化石蜡-42

本实施例中，石蜡采用液蜡，氯气为液氯汽化产物，反应塔填料为陶瓷填料，氯气总加料量为加料液蜡理论氯气消耗量的100％。

(1)反应起始工序

通过循环泵3将次釜中的液蜡转移至反应釜中，转移约1/2时，开启循环泵1、2和紫外灯，同时开启石墨冷却器和冷却水降温，并开始从反应塔下部通入氯气开始反应，氯气通入量为液蜡未完全变为黄绿色为止。30min后，液蜡转移完毕，向次釜中加入新鲜的液蜡，液蜡加入量为次釜容积的2/3。

(2)反应工序

次釜中新鲜液蜡加料完毕后，增大氯气进料量。保持反应温度不超过110℃，1h内通入加料液蜡理论氯气消耗量的60％，剩余的氯气在1.5h通加完毕，此时反应物料密度达到1.16g/ml。反应后的氯化石蜡转移至脱气釜真空脱气1h，真空度为0.005MPa，脱气后冷却后包装为成品。同时将次釜中液蜡转移到反应釜中开始下一循环的反应。

(3)尾气处理工序

次釜上不出来的尾气依次经过氯化亚铁逆流洗塔、三级逆流水洗塔和碱洗塔洗涤吸收，将氯气和氯化氢气体完全吸收后排放，得到的三氯化铁溶液和盐酸溶液包装得到副产品。

本实施例中，总反应4h后得到氯化石蜡-42。

Claims (10)

1.一种生产氯化石蜡的工艺和设备，其特征在于利用塔式设备高效生产氯化石蜡的新方法，生成氯化石蜡-42和氯化石蜡-52的反应时间为4-10h，氯气使用量为不超过石蜡对氯气理论消耗量的102％，工艺步骤如下：

(1)反应起始工序

将次釜中与反应釜尾气反应后的液蜡通过循环泵转移至反应釜中。转移1/2后，开启反应釜和反应塔之间的循环泵和紫外灯，同时开启石墨冷却器和冷却水降温，并从反应塔下部通入氯气开始反应。转移完毕后，向次釜中加入新鲜的液蜡，液蜡加入量为次釜容积的2/3。

(2)反应工序

次釜中液蜡加料完毕后，增大氯气进料量。保持反应温度70℃-110℃，物料密度达到既定相对密度(氯化石蜡-42∶1.16、氯化石蜡-52∶1.25)后真空脱气，冷却后包装为成品。

然后将次釜中液蜡转移到反应釜中开始下一循环的反应。

(3)尾气处理工序

精制釜中尾气依次经过氯化亚铁洗塔、三级逆流水洗塔和碱洗塔洗涤吸收。

2.根据权利要求1所述的氯化石蜡的工艺和设备，其特征在于生成氯化石蜡-42和氯化石蜡-52的反应时间缩短至4-10h。

3.根据权利要求1所述的氯化石蜡的工艺和设备，其特征在于氯气使用量为不超过石蜡对氯气理论消耗量的102％。

4.根据权利要求1、2、3所述的氯化石蜡的工艺和设备，其特征在于反应塔为筛板塔或者填料塔，填料选用玻璃填料、陶瓷填料、金属填料或者高分子填料的其中一种或几种。

5.根据权利要求1、2、3所述的氯化石蜡的工艺和设备，其特征在于紫外灯的特征波长为340nm，功率为1KW/m³反应釜。且紫外灯放置在双层石英套管中，石英管中通入空气降温。

6.根据权利要求1、2、3所述的氯化石蜡的工艺和设备，其特征在于液氯汽化所产生的冷量通过热交换传递给冷却水。

7.根据权利要求1、2、3所述的氯化石蜡的工艺和设备，其特征在于步骤(1)中氯气加料为逐渐增大，并且最大不超过加料石蜡对氯气的溶解量。

8.根据权利要求1、2、3所述的氯化石蜡的工艺和设备，其特征在于步骤(2)反应前1/2时间氯气加料约为总加料量的2/3，后1/2时间氯气加料约为总加料量的1/3，氯气总加料量为加料石蜡对氯气理论消耗量的100％-102％。

9.根据权利要求1、2、3所述的氯化石蜡的工艺和设备，其特征在于步骤(2)真空脱气中真空度≤0.01MPa。

10.根据权利要求1、2、3所述的氯化石蜡的工艺和设备，其特征在于步骤(3)中采用氯化亚铁洗塔吸收未反应的氯气，三级逆流水洗塔中洗液依靠液位差自然溢流。