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正文內(nèi)容

畢業(yè)設(shè)計(jì)-年產(chǎn)2300噸氯蠟-70工藝設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2025-01-06 19:25 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 和其它紡織物。將氯化石蠟 70與三氧化二 銻、 PVC 混合涂在紡織布上,能防火、防水、抵抗輻射,使纖維具有良好的可紡性,用于染色織物具有良好的色混和堅(jiān)牢度。將氯化石蠟 70 與三甲酚磷酯按質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為 1: 3的比例混合后加入粘膠絲中能制成耐火纖維及多種用途的纖維新材料。 阻燃劑 氯化石蠟 70 具有較好的阻燃持久性弼 .較大的抗壓強(qiáng)度、抗軟化、抗拉力、抗壓縮、低揮發(fā)性能和促進(jìn)乳化功能 .具有防潮、防滑的特點(diǎn),有增韌、增粘作用和防腐功能,有抗紫外光,抗輻射,抗氧化等效果,是一種性能良好的添加型阻燃劑,因其價(jià)格低且無毒,廣泛用于織物、橡膠、塑 料等的阻燃。如用于橡膠和橡塑運(yùn)輸帶的阻燃,特別是用作煤礦井下難燃運(yùn)輸帶和礦用膠帶的阻燃;用作 PVC 軟制品阻燃劑、 PVC 電纜助劑、裝飾材料的阻燃劑;用于蓬蓋布、帳蓬、消防及石油部門的工作服等;用作聚乙烯阻燃穿線管等聚烯烴材料的阻燃劑。 涂料工業(yè) 在涂料工業(yè)中,氯化石蠟 70 可用于氯化橡膠漆、丙烯酸樹脂漆和其他防火涂料中,用以改善阻燃效果,改善涂膜,增加涂料的粘合力,提高漆膜的柔軟性和漆膜在空氣中的穩(wěn)定性。 5 造紙工業(yè) 在造紙工業(yè)中,氯化石蠟 70 可用作施膠劑,制造介 電溶液和電絕緣材料,也可用作滲透劑、乳化促進(jìn)劑。氯化石蠟 70 具有極性特性,能因皮革表面的氨基化物發(fā)生反應(yīng)而增強(qiáng)皮革的耐溫能力和柔韌性,氯化石蠟 70可用于代替多氯聯(lián)苯用于無碳制紙內(nèi)顏料沉積,也可用于膠泥、壁紙、玻璃鋼的阻燃。 金屬加工 在金屬切削和冷撥、冷軋、沖壓等冷加工中,氯化石蠟 70作為潤滑油的耐極壓添加劑,能提高金屬加工的速度和能力,改進(jìn)工業(yè)潤滑油的耐極壓抗磨損特性,在熾熱的金屬表面能形成少量的金屬氯化物薄膜,具有優(yōu)異的潤滑性能并有效地防止金屬各部熔焊在一起。用于印刷油墨中 ,可提高油墨的光澤和耐磨性。此外,氯化石蠟 70 還可用于制造果樹用的防粘性蟲和木材的防蟲防腐劑。 國內(nèi)外生產(chǎn)狀況和市場前景 及發(fā)展建議 國外氯化石蠟 70 的生產(chǎn)始于 20 世紀(jì) 50 年代末,目前生產(chǎn)廠家主要有美國的Diamond 公司、 Dover 公司和 Neville 公司,德國的 Hoechst 公司,英國的 ICI 公司以及日本的三木公司、東洋曹達(dá)公司、味精株式會社等。其中日本、美國等國氯化石蠟 70的年產(chǎn)量均在萬噸以上。此外,獨(dú)聯(lián)體、意大利、法國等國也建有一定規(guī)模的氯化石蠟70 工業(yè)生產(chǎn)裝置。 發(fā) 達(dá)國家氯化石蠟 70產(chǎn)品按照原料路線的不同可以分為三大系列:一是以液蠟 C12餾分為原料生產(chǎn)液體氯化石蠟 70;二是以 C15 餾分為原料生產(chǎn)低軟化點(diǎn)的固體狀氯化石蠟 70;三是以 C24餾分為原料生產(chǎn)的樹脂狀氯化石蠟 70。不同原料路線所得的氯化石蠟 70 性能不同,應(yīng)用領(lǐng)域電有很大的差距。 6 我國氯化石蠟 70 的生產(chǎn)與應(yīng)用始于 20世紀(jì) 80 年代初期,沈陽化工股份有限公司于 1984 年采用四氯化碳溶劑法率先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 1995 年以前,國內(nèi)氯化石蠟 70的生產(chǎn)與應(yīng)用發(fā)展緩慢,受宏觀經(jīng)濟(jì)影響, 1995 年氯化石蠟 70產(chǎn)量 遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場需求,由此導(dǎo)致了氯化石蠟 70 裝置建設(shè)狂潮。從 1995 年下半年至 1997 年,短短 2 年時(shí)間,就有 30 多套裝置建成投產(chǎn),特別是 1997 年下半年以來,受市場需求拉動(dòng),新裝置建設(shè)步伐顯著加快。目前,我國氯化石蠟 70 的生產(chǎn)廠家有近 50 家,總生產(chǎn)能力約為2萬 t/a,生產(chǎn)方法以水相懸浮法為主。我國氯化石蠟 70的主要生產(chǎn)廠家情況見表。 表 1 我國氯化石蠟 70的主要生產(chǎn)廠家情況 生產(chǎn)廠家名稱 生產(chǎn)能力/(t a1) 生產(chǎn)工藝 重慶天原化工廠 300 四氯化碳法 浙江臺州市化肥廠 150 四氯化 碳法 盤錦大洼有機(jī)化工廠 150 本體法 武漢葛化集團(tuán)公司 500 本體法 臺東天騰化工有限公司 1500 水相法 鹽城新浦化工公司 1000 水相法 山東東營市化工廠 1000 水相法 天津晨光化工廠 500 水相法 南京風(fēng)凰山鐵礦廠 500 水相法 7 河南中原油田鹽化廠 3000 水相法 河南開封東大化工集團(tuán)公司 500 水相法 1996 年,我國氯化石蠟 70 的年產(chǎn)量約為 3 000t/a,需求量約為 1萬 t/a, 1997 年年產(chǎn)量約為 5 000t/a,需求量約為主 5萬 t/a,目前,我國氯化 石蠟 70的年產(chǎn)量約為 萬 t/a,需求量約為 萬 t/a,產(chǎn)品主要用于阻燃運(yùn)輸帶、礦用膠帶、阻燃電纜料,少量用于防火、防水、防污涂料。使用氯化石蠟 70 的高分子材料有懸浮法 PVC、乳液法 PVC、天然橡膠、丁苯橡膠、天然橡膠 /氯丁橡膠摻混料、氯丁橡膠、丁睛橡膠、氯磺化聚乙烯、不飽和聚乙烯、聚醋樹脂、聚氨醋、油漆等。國內(nèi)氯化石蠟 70 的消費(fèi)比例為:阻燃運(yùn)輸帶占 64%,阻燃電纜料及泡沫占 8%,防火涂料占 3%,防火玻璃鋼占 4%,其他占 21%。隨著我國煤炭工業(yè)、化學(xué)建材、防火、防水、防污涂料的發(fā)展,阻燃法規(guī)不斷 完善國內(nèi)對氯化石蠟 70 的需求也逐年增加。 存在的問題及發(fā)展建議 氯化石蠟 70 作為添加型鹵系阻燃劑,質(zhì)優(yōu)價(jià)廉,原料易得,用途廣泛,與磷系阻燃劑和金屬氯化物阻燃劑等具有良好的協(xié)同作用,市場需求較大,具有良好的開發(fā)利用前景,值得大力開發(fā)。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬,氯化石蠟 70將向無污染、高純度、高熱穩(wěn)定性、高含量 (72%以上 )以及裝置規(guī)模大型化等方向發(fā)展。 但是,與國外先進(jìn)水平相比,我國氯化石蠟 70 行業(yè)也存在一些問題,主要表現(xiàn)在:原料蠟質(zhì)量極差,主要表現(xiàn)在雜質(zhì)含量高,碳數(shù)分布寬;四氯 化碳法生產(chǎn)技術(shù)比較落后,裝置整體水平與國外 20 世紀(jì) 60 年代相當(dāng),已面臨嚴(yán)重的生存危機(jī);質(zhì)量意識、品牌意識不強(qiáng),產(chǎn)品品種單一,應(yīng)用領(lǐng)域單調(diào);生產(chǎn)裝置規(guī)模小,最大生產(chǎn)裝置僅是國外先進(jìn)水平的 1/10。針對存在的問題,發(fā)展我國的氯化石蠟 70 生產(chǎn)應(yīng)在以下幾個(gè)方面加強(qiáng)。 8 (1)開發(fā)新的原料精制處理技術(shù),提高產(chǎn)品質(zhì)量。原料蠟中低碳鏈烷烴、高碳芳烴、堿性氮等對產(chǎn)品的軟化點(diǎn)、色澤、熱穩(wěn)定性有很大影響,要不斷改進(jìn)原料蠟的精制處理方法。 (2)連續(xù)化生產(chǎn)氯化石蠟 70 具有反應(yīng)周期短、生產(chǎn)效率高、轉(zhuǎn)化率高等特點(diǎn), 將逐步取代間歇法生產(chǎn)工藝,因而應(yīng)加快研制連續(xù)法生產(chǎn)工藝和設(shè)備,以適應(yīng)世界發(fā)展的潮流。 (3)開發(fā)溶劑法中新的分離技術(shù),以降低成品中四氯化碳含量,減少其應(yīng)用范圍和出口方面的限制。 (4)四氯化碳溶劑法生產(chǎn)氯化石蠟 70 的工藝因《蒙特利爾議定書》不可能長期存在下去。水相懸浮法生產(chǎn)氯化石蠟 70 工藝是未來發(fā)展方向,應(yīng)大力開發(fā)水相懸浮法生產(chǎn)技術(shù),加快工藝過程的完善和提高 ?以提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。 (5)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,盡快建成幾套 5 000t/a 左右的氯化石蠟 70生產(chǎn)裝置,以滿足國內(nèi) 外市場的需求。 9 第二章 氯蠟 70 生產(chǎn)工藝技術(shù)簡介 產(chǎn)品 說明 產(chǎn)品性質(zhì) 氯蠟 70 物化性質(zhì): 氯蠟 70,簡稱 RCl70,外觀為白色或淡黃色粉末,分子式可用 C25H30Cl22或 C24H29Cl21表示,平均分子量 1 060~ 1100,熔點(diǎn) 108℃,密度 。氯化石蠟 70的化學(xué)穩(wěn)定性好,在常溫下不與水、氧化劑、稀堿溶液反應(yīng)。它無味、無毒,可溶于多種有機(jī)溶劑 (如丙酮、甲乙酮、苯、甲苯、二甲苯、四氯化碳、三氯乙烷、 ),但不溶于水和低級醇類 (如甲醇、異 丙醇和正丁醇 氯化石蠟是石蠟氯化得到的產(chǎn)品,當(dāng)氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 70%時(shí)稱氯化石蠟 70。氯化石蠟 70 又稱氯烴 等 )。 產(chǎn)品 質(zhì)量 規(guī)格 氯蠟 70應(yīng)符合 要求。 指標(biāo)名稱 指標(biāo) 顏色 白色至淺黃色粉末 含氯量 % 6872 軟化點(diǎn) ℃ 90120 粒度 95%通過 40(目)或根據(jù)客戶要求加工 熱穩(wěn)定指數(shù) %≤ 四氯化碳 無 水份 10 無 鐵含量 ≤ % 酸值 ≤mg KOH/g 密度 X 103Kg/cm 熱分解溫度 ℃ 180 注 :1)至少半年檢驗(yàn)一次 氯化石蠟 70 的 質(zhì)量指標(biāo) 氯含量 68%~72% 酸值 色澤( PtCo)≤ 250 號 熱穩(wěn)定性( 175℃ /4h 質(zhì)量損失)≤ % 軟化點(diǎn) 85~120℃ 水分≤ 1% 粒度(過 40 目篩)≥ 100% 產(chǎn)品的性能與用途 用作不飽和聚酯專用阻燃劑,鈣塑材料和地毯后背阻燃劑,防水涂料、合成纖維、木材或木纖維、聚烯烴和聚氯乙烯等的阻燃劑。還可作為光亮劑、滲透劑 和乳化促進(jìn)劑,也可用于膠泥、油墨中。 產(chǎn)品包裝、運(yùn)輸及貯存 包裝: 鍍鋅桶或鐵桶 ,每 桶 凈重 250kg。 運(yùn)輸:本品為非危險(xiǎn)品,運(yùn) 輸過程中防止受潮、雨淋和包裝破損 。 11 主要原料性能與規(guī)格 氯氣 氯氣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 物理、化學(xué)性質(zhì) 氯在常溫、 常壓下為黃綠色氣體,經(jīng)壓縮可液化為黃色液態(tài)氯。具有極強(qiáng)的刺激性臭 味,有毒,吸入少量就足以有害于咽喉、肺以及內(nèi)臟,嚴(yán)重時(shí)將致死。氯氣略溶于水,在陽光下, 氯氣性質(zhì)不穩(wěn)定,常放出原子氧,而原子氧具有 氧化作用, 廣泛 用來消毒和殺菌。它可溶于四氯化碳等有機(jī)溶劑。 氯氣密度在 0℃ , 下為 氯氣沸點(diǎn)在 下為 ℃ . 表 2 氯氣在不同壓力下液化溫度 表壓 MPa 0 液化溫度℃ 25 15 5 0 5 10 氯是活潑元素之一,除氮,稀有氣體、澳、碘、碳等外,能與大部分單質(zhì),以及各種含 氫化合物反應(yīng)。故用作強(qiáng)氧化劑。它與某些氣體在特定條件下 發(fā)生爆炸。 例如: 與金屬反應(yīng) : 與無機(jī)化合物反應(yīng) : 與有機(jī)化合物反應(yīng) : 與其他氣體反應(yīng): 12 不同原料來源對生產(chǎn)工藝的影響 用 電解直送氯氣,由于氯氣中帶有 ,Pb 等雜質(zhì)使產(chǎn)品的色澤深,酸值大 。 使用液氯氣化的氯氣,產(chǎn)品的色澤, 酸值 明顯降低。 原料的檢驗(yàn)方法 液體石蠟 原料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) . 物理、化學(xué)性質(zhì) 液體石蠟為無色透明液體, 20℃ 時(shí)密度為 ≤ 不溶 于水而溶于 有機(jī)溶劑、閃點(diǎn) (閉 口 ) 85℃ ,正構(gòu)烷烴含量在 90%以上屬二 級易燃液體。液體石蠟可與 氯、磺酰氯反 應(yīng)分別生成氯化烷烴及烷基磺酰 氯。 如: , 不同原料來源對產(chǎn)品的影響 近年來,分廠所用精重蠟主要來白蠟化、錦西 煉油廠。 錦 西煉油廠的精重蠟各項(xiàng)指標(biāo)較好,產(chǎn)品色澤淺。荊門蠟和林源蠟有時(shí)芳烴含量 較高,初餾點(diǎn)低, 生產(chǎn)出的產(chǎn)品色澤較深。 原料的檢驗(yàn)方法 : 詳見 13 生產(chǎn)原理 各主 要生產(chǎn)工藝過程的基本原理 氯化反應(yīng) 烷烴的氯化,屬于游離基取代反應(yīng)且放出熱量 (熱能、光能或在自由基引發(fā)作用下 )促使自由基的生成,保證反應(yīng)的正常進(jìn)行,待反應(yīng)升始后需要把物料進(jìn)行冷卻,以保持其反應(yīng)溫度恒定( 95110℃ )以免反應(yīng)過激而造成局部過熱,影響產(chǎn)品質(zhì)量。 石蠟烷烴是由一些碳原子數(shù)量不等的 (但有一定范圍 )烷烴組成 的混合物,因此反應(yīng)方程式是以平均分子式為基準(zhǔn)而導(dǎo)出的反應(yīng)方程式。 C24H50+21Cl2→ C24H29Cl21+21HCl↑ +Q C25H52+22Cl2→ C25H30Cl22+22HCl↑ +Q 精 制過程 氯化烷烴在長時(shí)間受熱或陽光 (紫外線 )的直接照射下,能緩慢地發(fā)生分解反應(yīng),生成含氯烯烴,放出氯化氫 ( HCI ),而放出的 HCI 又能誘導(dǎo)和促進(jìn)氯化石蠟產(chǎn)品的繼續(xù)分解,深度的分解反應(yīng)可引起碳化現(xiàn)象,導(dǎo)致產(chǎn)品變黑,失去原有產(chǎn)品性能。 為了抑 制氯化烷烴的分解,在精制過程中往往加入一些堿金屬,堿土金屬的氫氧化物或者碳酸鹽,以中和氯化氫。 在較高的溫度下,氯化 烷烴可反應(yīng)生成醇或酚類物質(zhì)。 本工藝可根據(jù)用戶的不同要求,可加些環(huán)氧類穩(wěn)定劑,以防比脫氧。環(huán)氧類穩(wěn)定劑的使用目的,主要是為防止儲存階段中的氯化烷烴分解,其過程為 : (1) 反應(yīng)機(jī)理 氯化石蠟 70 的合成機(jī)理是在催化劑或熱能的作用下,游離基取代的鏈鎖反應(yīng)。氯化反應(yīng)通常分兩步進(jìn)行。第一步由氯分子吸收自由基或熱能,產(chǎn)生活性氯原子,奪取烷烴 14 分子中的氫,生成氯化氫和烷基自由基。帶自由基的烷烴與氯分子再發(fā)生第二步反應(yīng)生成新的活性氯原子和氯代烷 ,然后活性氯原子再和氯代烷分子反應(yīng),生成帶自由基的氯代烷烴和氯化氫,呈鏈鎖反應(yīng),應(yīng)過程如下: Cl2(熱或催化劑 )→ C1 +C1 Cl +RH→ HCl+R +Q R +Cl2→ RCl+C1 C1 +
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