本發(fā)明涉及氯化石蠟領(lǐng)域，具體涉及一種熱氯化法與光催化法結(jié)合生產(chǎn)氯化石蠟-52的方法。
背景技術(shù)：
氯化石蠟又稱氯烴，是石蠟烴的氯化衍生物，具有揮發(fā)性低、阻燃、電絕緣性良好、價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)，可用作阻燃劑和聚氯乙烯助增塑劑，廣泛用于塑料、橡膠等制品，也作為涂料、潤(rùn)滑油等的添加劑。目前氯化石蠟工業(yè)生產(chǎn)工藝方法有熱氯化法、催化氯化法及光氯化法。熱氯化法，利用熱能取得氯自由基，操作平穩(wěn)，在工業(yè)上廣泛應(yīng)用，但產(chǎn)品色澤得不到很好保證。光氯化法，利用光能獲得氯自由基，反應(yīng)溫度低，產(chǎn)品色澤好，是目前行業(yè)中先進(jìn)的生產(chǎn)工藝。
與傳統(tǒng)的熱氯化法相比較，光催化使反應(yīng)溫度下降至80-95℃，介質(zhì)對(duì)設(shè)備的腐蝕程度降低，對(duì)設(shè)備管線的材質(zhì)要求下降。例如，寧波市鎮(zhèn)海眾利化工有限公司采用連續(xù)式光氯化生產(chǎn)工藝，裝置由五個(gè)反應(yīng)容器組成，從高到低布置，使用冷光源作為引發(fā)能源，原料液蠟經(jīng)高位槽連續(xù)進(jìn)入艙式反應(yīng)系統(tǒng)(內(nèi)部由五個(gè)反應(yīng)容器組成)，控制各容器內(nèi)氯化石蠟的氯含量和液蠟進(jìn)料速度，使出料質(zhì)量控制在指標(biāo)范圍內(nèi)，反應(yīng)過程的熱量通過石墨換熱器帶走，該工藝的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，連續(xù)性強(qiáng)。cn02148592.5公開了一種連續(xù)化氯化石蠟的生產(chǎn)方法，采用多個(gè)串聯(lián)的反應(yīng)器，從頂部通入氯氣，因而逼入的氯氣分布不均勻，氯氣轉(zhuǎn)化率不高，同時(shí)反應(yīng)產(chǎn)生的氯化氫尾氣中夾帶的氯氣含量也較高。cn100371425c則將氯氣從反應(yīng)器底部通入，紫外光催化發(fā)生氯代反應(yīng)，但紫外光的照射不均，產(chǎn)生局部放熱過大燒料情況。上述問題，亟待解決。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服以上現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種熱氯化法與光催化法結(jié)合生產(chǎn)氯化石蠟-52的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻反應(yīng)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：一種熱氯化法與光催化法結(jié)合生產(chǎn)氯化石蠟-52的方法，包括以下步驟：
1）制備過濾網(wǎng)，所述過濾網(wǎng)由以下重量份數(shù)的物料組成：碳纖維10~15份、硅膠20~40份、聚氨酯樹脂5~10份、海藻顆粒1~5份；
2）將固體石蠟熔化，流經(jīng)過濾網(wǎng)，得到精制液體石蠟；
3）將所述精制液體石蠟通入加有催化劑的反應(yīng)器；所述催化劑為固體石蠟重量的0.1~0.2%；
4）將反應(yīng)器沿橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，80~100℃混合5~10min；
5）向反應(yīng)器轉(zhuǎn)動(dòng)的橫軸位置通入氯氣，保持反應(yīng)器沿橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使用黑光燈對(duì)反應(yīng)器照射，70~75℃光引發(fā)40~60min，50~70℃進(jìn)行氯化反應(yīng)2~3h；
6）停止氯化反應(yīng)，收集氯化反應(yīng)的產(chǎn)物，加入穩(wěn)定劑和改性劑，攪拌均勻，冷卻，即得氯化石蠟-52。
具體地，所述過濾網(wǎng)通過如下方法制備：將碳纖維12~15份、硅膠20~40份、聚氨酯樹脂5~10份、海藻顆粒1~5份的物料投入50~60份水中，先60~80℃攪拌20~30min，然后倒入磨具，80~100℃烘干固化即得。固體石蠟熔化呈渾濁的灰黃色，通過所述過濾網(wǎng)后變?yōu)橥该鞯奈ⅫS，說明所述過濾網(wǎng)過濾除雜效果好。實(shí)驗(yàn)表明，碳纖維構(gòu)建了柔韌性、拉伸性、穩(wěn)定性優(yōu)良的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，海藻顆粒促進(jìn)聚氨酯樹脂在碳纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的均勻附著，且海藻顆粒保證硅膠均勻附著在過濾網(wǎng)表面。固體石蠟熔化后的雜質(zhì)，包括芳烴、堿性氮、金屬離子和水分經(jīng)過過濾網(wǎng)達(dá)到有效的去除，其中芳烴含量＜0.3%，堿性氮含量＜2×10-6，最終的產(chǎn)品氯化石蠟-52的色澤＜80＃。
優(yōu)選地，所述步驟4）中黑光燈發(fā)射350~400nm的紫外光。采用該波長(zhǎng)的黑光燈，引發(fā)效率大，縮短反應(yīng)時(shí)間，降低反應(yīng)溫度，節(jié)省能耗成本。
優(yōu)選地，所述氯氣由工業(yè)液氯經(jīng)緩沖瓶汽化得到。
優(yōu)選地，所述氯化反應(yīng)按如下比例的原料進(jìn)行：精制液體石蠟20~25kg，氯氣10~15l/min，催化劑100~200g。反應(yīng)至氯化石蠟-52的比重達(dá)到1.2~1.25g/ml時(shí)，說明已經(jīng)得到成品，停止反應(yīng)。
優(yōu)選地，所述步驟6）中加入的穩(wěn)定劑和改性劑占氯化反應(yīng)的產(chǎn)物重量的百分比分別為0.1~0.2%和0.2~0.5%。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述穩(wěn)定劑為重量比為1:1的乙二醇二縮水甘油醋和2-羥基-4甲氧基二苯甲酮，所述改性劑為淀粉。
優(yōu)選地，所述反應(yīng)器為圓柱形、球形中的一種。
本發(fā)明的有益效果是：
1）使用橫向轉(zhuǎn)動(dòng)的反應(yīng)器，紫外光照射均勻，受熱均勻，實(shí)現(xiàn)均勻反應(yīng)；
2）反應(yīng)器橫軸位置通入氯氣，保持反應(yīng)器轉(zhuǎn)動(dòng)，保證反應(yīng)原料充分接觸，反應(yīng)充分且均勻，測(cè)試氯化石蠟比重準(zhǔn)確；
3）過濾網(wǎng)的制備采用海藻顆粒均勻的將硅膠和聚氨酯樹脂粘附于碳纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上，形成吸附性好的過濾網(wǎng)，有效吸附固體石蠟中的雜質(zhì)；
4）采用350~400nm的黑光燈，引發(fā)效率大，縮短反應(yīng)時(shí)間，降低反應(yīng)溫度，節(jié)省能耗成本；
5）加入穩(wěn)定劑和改性劑，進(jìn)一步提升產(chǎn)品的穩(wěn)定性和阻燃性。
附圖說明
圖1為反應(yīng)裝置示意圖，1、固體石蠟盛放區(qū)，2、過濾網(wǎng)；3、液體石蠟流出區(qū)；4、氨氣通入口；5、反應(yīng)器；6、黑光燈。
具體實(shí)施方式
下面用具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明不僅局限于以下具體實(shí)施例。
以下所提供的實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明所涵蓋的范圍，所描述的步驟也不是用以限制其執(zhí)行順序。本領(lǐng)域技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)有公知常識(shí)對(duì)本發(fā)明做顯而易見的改進(jìn)，亦落入本發(fā)明要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
石蠟氯化反應(yīng)屬于自由基取代連鎖反應(yīng)，當(dāng)氯分子在加熱、光照(輻射)或催化劑作用下以均裂方式破裂形成眾多自由基。在連鎖反應(yīng)中上一步反應(yīng)產(chǎn)物是下一步反應(yīng)的反應(yīng)物，自由基不斷產(chǎn)生和消失，如此周而復(fù)始不斷更新，直至最初的反應(yīng)能夠重復(fù)進(jìn)行。
實(shí)施例一
參見圖1所示，一種熱氯化法與光催化法結(jié)合生產(chǎn)氯化石蠟-52的方法，包括以下步驟：
1)制備過濾網(wǎng)2，所述過濾網(wǎng)2由以下重量份數(shù)的物料組成：碳纖維10份、硅膠20份、聚氨酯樹脂5份、海藻顆粒1份；
2)將固體石蠟熔化，流經(jīng)過濾網(wǎng)2，得到精制液體石蠟；
3)將所述精制液體石蠟通入加有催化劑的反應(yīng)器5；所述催化劑為固體石蠟重量的0.1%；
4)將反應(yīng)器5沿橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，將所述精制液體石蠟和所述催化劑在80℃溫度下混合10min；
5)向反應(yīng)器5轉(zhuǎn)動(dòng)的橫軸位置通入氯氣，保持反應(yīng)器沿橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使用黑光燈6對(duì)反應(yīng)器照射，70℃光引發(fā)60min，50℃進(jìn)行氯化反應(yīng)3h；所述黑光燈6發(fā)射350nm的紫外光；
6)停止氯化反應(yīng)，收集氯化反應(yīng)的產(chǎn)物，加入穩(wěn)定劑和改性劑，攪拌均勻，冷卻，即得氯化石蠟-52。
所述過濾網(wǎng)2通過如下方法制備：將碳碳纖維10份、硅膠20份、聚氨酯樹脂5份、海藻顆粒1份的物料投入50份水中，先60℃攪拌30min，然后倒入磨具，80℃烘干固化即得。
所述氯氣由工業(yè)液氯經(jīng)緩沖瓶汽化得到。
所述氯化反應(yīng)按如下比例的原料進(jìn)行：精制液體石蠟20kg，氯氣10l/min，催化劑100g。
所述步驟6）中加入的穩(wěn)定劑和改性劑占氯化反應(yīng)的產(chǎn)物重量的百分比分別為0.1%和0.2%。所述穩(wěn)定劑為重量比為1:1的乙二醇二縮水甘油醋和2-羥基-4甲氧基二苯甲酮，所述改性劑為淀粉。
所述反應(yīng)器為圓柱形。
實(shí)施例二
參見圖1所示，一種熱氯化法與光催化法結(jié)合生產(chǎn)氯化石蠟-52的方法，包括以下步驟：
1)制備過濾網(wǎng)2，所述過濾網(wǎng)2由以下重量份數(shù)的物料組成：碳纖維15份、硅膠40份、聚氨酯樹脂10份、海藻顆粒5份；
2)將固體石蠟熔化，流經(jīng)過濾網(wǎng)2，得到精制液體石蠟；
3)將所述精制液體石蠟通入加有催化劑的反應(yīng)器5；所述催化劑為固體石蠟重量的0.2%；
4)將反應(yīng)器5沿橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，將所述精制液體石蠟和所述催化劑在100℃溫度下混合10min；
5)向反應(yīng)器5轉(zhuǎn)動(dòng)的橫軸位置通入氯氣，保持反應(yīng)器沿橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使用黑光燈6對(duì)反應(yīng)器照射，75℃光引發(fā)40min，70℃進(jìn)行氯化反應(yīng)2h；所述黑光燈6發(fā)射400nm的紫外光；
6)停止氯化反應(yīng)，收集氯化反應(yīng)的產(chǎn)物，加入穩(wěn)定劑和改性劑，攪拌均勻，冷卻，即得氯化石蠟-52。
所述過濾網(wǎng)2通過如下方法制備：將碳纖維15份、硅膠40份、聚氨酯樹脂10份、海藻顆粒5份的物料投入60份水中，先80℃攪拌20min，然后倒入磨具，100℃烘干固化即得。
所述氯氣由工業(yè)液氯經(jīng)緩沖瓶汽化得到。
所述氯化反應(yīng)按如下比例的原料進(jìn)行：精制液體石蠟25kg，氯氣15l/min，催化劑200g。
所述步驟6）中加入的穩(wěn)定劑和改性劑占氯化反應(yīng)的產(chǎn)物重量的百分比分別為0.2%和0.5%。所述穩(wěn)定劑為重量比為1:1的乙二醇二縮水甘油醋和2-羥基-4甲氧基二苯甲酮，所述改性劑為淀粉。
所述反應(yīng)器為圓柱形。
實(shí)施例三
參見圖1所示，一種熱氯化法與光催化法結(jié)合生產(chǎn)氯化石蠟-52的方法，包括以下步驟：
1)制備過濾網(wǎng)2，所述過濾網(wǎng)2由以下重量份數(shù)的物料組成：碳纖維12份、硅膠30份、聚氨酯樹脂8份、海藻顆粒3份；
2)將固體石蠟熔化，流經(jīng)過濾網(wǎng)2，得到精制液體石蠟；
3)將所述精制液體石蠟通入加有催化劑的反應(yīng)器5；所述催化劑為固體石蠟重量的0.2%；
4)將反應(yīng)器5沿橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，將所述精制液體石蠟和所述催化劑在90℃溫度下混合8min；
5)向反應(yīng)器5轉(zhuǎn)動(dòng)的橫軸位置通入氯氣，保持反應(yīng)器沿橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使用黑光燈6對(duì)反應(yīng)器照射，72℃光引發(fā)50min，60℃進(jìn)行氯化反應(yīng)3h；所述黑光燈6發(fā)射380nm的紫外光；
6)停止氯化反應(yīng)，收集氯化反應(yīng)的產(chǎn)物，加入穩(wěn)定劑和改性劑，攪拌均勻，冷卻，即得氯化石蠟-52。
所述過濾網(wǎng)2通過如下方法制備：將碳纖維12份、硅膠30份、聚氨酯樹脂8份、海藻顆粒3份的物料投入55份水中，先70℃攪拌25min，然后倒入磨具，90℃烘干固化即得。
所述氯氣由工業(yè)液氯經(jīng)緩沖瓶汽化得到。
所述氯化反應(yīng)按如下比例的原料進(jìn)行：精制液體石蠟22kg，氯氣12l/min，催化劑150g。
所述步驟6）中加入的穩(wěn)定劑和改性劑占氯化反應(yīng)的產(chǎn)物重量的百分比分別為0.1%和0.4%。所述穩(wěn)定劑為重量比為1:1的乙二醇二縮水甘油醋和2-羥基-4甲氧基二苯甲酮，所述改性劑為淀粉。
所述反應(yīng)器為球形。
本發(fā)明的有益效果是：使用橫向轉(zhuǎn)動(dòng)的反應(yīng)器，紫外光照射均勻，受熱均勻，實(shí)現(xiàn)均勻反應(yīng)；反應(yīng)器橫軸位置通入氯氣，保持反應(yīng)器轉(zhuǎn)動(dòng)，保證反應(yīng)原料充分接觸，反應(yīng)充分且均勻，測(cè)試氯化石蠟比重準(zhǔn)確；過濾網(wǎng)的制備采用海藻顆粒均勻的將硅膠和聚氨酯樹脂粘附于碳纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上，形成吸附性好的過濾網(wǎng)，有效吸附固體石蠟中的雜質(zhì)；采用350~400nm的黑光燈，引發(fā)效率大，縮短反應(yīng)時(shí)間，降低反應(yīng)溫度，節(jié)省能耗成本；加入穩(wěn)定劑和改性劑，進(jìn)一步提升產(chǎn)品的穩(wěn)定性和阻燃性。