В данной статье рассматривается процесс получения жидких хлорпарафинов при использовании в качестве катализатора воды в фазовом состоянии газ-жидкость в реакторе смешения периодического действия.
Ключевые слова: хлорпарафины, хлорирование, катализатор.
The article deals with the process of producing liquid chlorinated paraffin when used as a catalyst in the aqueous phase as a gas-liquid batch reactor.
Keywords: chlorinated paraffin wax chlorination, catalyst.
Способ производства жидких хлорпарафинов основан на термическом хлорировании жидких парафинов фракции С12-С17 испаренным хлором с последующей отдувкой хлорпарафинов от растворенных кислых газов и стабилизацией эпоксидно-диановыми смолами, неотвержденными.
На промышленном аналоге жидкие хлорпрафины получают хлорированием парафинов в расплаве при относительно низкой температуре 100–130 С. Процесс проводят в периодическом реакторе, оснащенном барботером и перемешивающим устройством. Этот способ имеет достоинства и недостатки.
Достоинства: простота и надежность конструкции реактора; отсутствие побочных процессов.
К недостаткам можно отнести:
– периодичность процесса и как следствие простой основного технологического оборудования во время загрузки и выгрузки продуктов;
– длительность процесса;
– унос некоторого количества хлорпарафина вместе с абгазами, образование хлороводорода в процессе реакции;
– ограниченная сырьевая база производства — для получения жидких хлорпарафинов используются только нефтяные парафины или хлор;
– неполная конверсия хлора — около 95 мас. %, что приводит к усложнению процесса, связанному с улавливанием и нейтрализацией хлора или возвращением хлора обратно в процесс;
– использование в качестве хлорирующего агента только хлора приводит к удорожанию производства хлорпарафинов [1].
Основными направлениями улучшения технологии являются: замена сырья, перевод процесса в непрерывный режим с заменой реактора, применение инициатора или катализатора, применение стабилизатора [2].
Так как производительность промышленного процесса аналога низка — 9000 т/год, а повышать ее на много нет смысла, то переводить процесс в непрерывный режим не целесообразно.
Поэтому предлагается разделить процесс на стадию гидрохлорирования -олефинов и стадию хлорирования монохлорпарафинов.
В качестве сырья применяются -олефины фракции С18-С28. В процессе используется катализатор — вода, взятая в количестве 0,02–0,03 мас. %. Гидрохлорирование вести при температуре 20–25 С и скорости подачи абгазного хлористого водорода 21–24 ч-1 [3]. Полученную реакционную массу пропустить через поглотительную колонку, наполненную цеолитом марки СаХ для дегидратации. Затем хлорировать газообразным хлором при температуре 80–90 С и объемной скорости подачи хлора 19–22 ч-1. Реализация процесса способствует частичному расходованию побочного продукта HCl и увеличению конверсии хлоропарафина, повышается выход продуктов, упрощается и удешевляется процесс за счет использования на первой стадии абгазного хлороводорода. Таким образом, возможно достичь более высокие технологические показатели процесса без изменения конструкции реактора [4].
Предлагаемый процесс получения жидких хлорпарафинов включает 3 основных стадий: подготовка сырья, синтез, стабилизация и выделение целевого продукта. Стадии абсорбции хлороводорода из абгазов и санитарная очистка абгазов, как в промышленном аналоге, не требуются, так как первая стадия предполагает гидрохлорирование абгазным хлороводородом.
Структурно-функциональная схема данного производства представлена на рисунке 9, которая дает общее представление о процессе функционирования химико-технологической системы. На схеме выделены основные стадии, выполняющие определенную технологическую операцию, показаны технологические связи между ними. По схеме можно определить, какие операции совершаются и в какой последовательности.
Рис. 1. Структурно-функциональная схема производства жидких хлорпарафинов
Сравнение способов получения жидких хлорпарафинов промышленного аналога и предлагаемого способа приведено в таблице 1.
Таблица 1
Сравнение параметров способа промышленного аналога инового способа получения целевого продукта
|
Параметр процесса |
Промышленный аналог |
Новый способ |
|
Режим проведения процесса синтеза |
Периодический режим |
Периодический режим |
|
Число стадий в процессе |
1 |
2 |
|
Продолжительность стадии синтеза |
15,5 ч |
19,6 ч (для 2-х стадий) |
|
Присутствие катализатора в системе |
- |
H2O (0,02–0,03 % масс.) цеолит CaX (2 % масс.) |
|
Давление процесса |
Не более 0,3 МПа |
0, 1 МПа |
|
Температура процесса |
100–130 С (1 стадия) |
20–25С (1 стадия) 80–90С (2 стадия) |
|
Фазовое состояние системы |
Газ-жидкость |
Газ-жидкость |
|
Хлорирующий агент |
Хлор |
Абгазный хлороводород (хлор применяется для «дохлорирования» реакционной массы с 1 стадии) |
|
Мольное соотношение реагентов |
1:7 |
1:6 |
|
Конверсия по хлору |
96 % |
100 % |
|
Выход хлорпродукта |
100 % |
100 % |
|
Реакторный узел |
Реактор емкостной с сплошной рубашкой и мешалкой |
Реактор емкостной с сплошной рубашкой и мешалкой |
2
В результате данного усовершенствования видно, что уменьшается давление процесса, расход хлора, мольное соотношение, а также увеличивается конверсия по хлору, что делает данный способ производства жидких хлорпарафинов более экономически выгодным.
Литература:
- Постоянный технологический регламент № 79–21/2016 производства жидких хлорпарафинов, кислоты соляной из абгазов хлорорганических производств.
- Зотов, Ю. Л. Окисление промышленных хлорпарафинов кислородом воздуха: монография / Ю. Л. Зотов, Н. А. Бутакова, Ю. В. Попов; ВолгГТУ– Волгоград, 2014. — 124 с.
- Пат. № 2266891 Российская Федерация, МКП C07C19/01. Способ получения жидких хлорпарафинов / Ю. К. Дмитриев, У. Ш. Рысаев, В. У. Рысаев, З. Г. Расулев/
- Малоотходное производство получения хлорированных парафинов / В. П. Эндюськин [и др.] // Экология и промышленность России. — 2006. — № 4. — с. 10–11.
