способ получения жидких хлорпарафинов

Формула изобретения

Способ получения жидких хлорпарафинов хлорированием молекулярным хлором расплава парафина в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют фосфорную кислоту или алкиловый эфир фосфористой или фосфорной кислоты или их смеси с амидом низшей карбоновой кислоты в соотношении 1 4 1, причем катализатор берут в количестве 0,02 0,5 мас. в расчете на парафин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам хлорирования парафинов, широко используемых в полимерных композициях в качестве пластификаторов, в промышленности строительных материалов, лаков и красок, искусственных пленок и кож, в резиновой промышленности, а также в качестве огнезамедляющих добавок к различным полимерам.

Известен промышленный способ получения жидких хлорпарафинов методом термического (темнового) хлорирования парафинов газообразным хлором в отсутствии света, без инициаторов и без давления, периодическим способом, включающим стадии хлорирования, отдувки и стабилизации (см. Технологический регламент 37-116/92 производства соединений хлора (хлорпарафина ХП13), Волгоградское производственное объединение "Каустик". Сырьем для получения хлорпарафинов служат очищенные парафины с содержанием масел до 2,3% так как увеличение содержания масел снижает конверсию хлора на 10-20% и увеличивает время хлорирования в два раза. Предварительно разогретые до температуры 60-80^oC парафины подают в реактор, где проводят хлорирование при температуре 110-10^oC в течение 5-8 часов. По окончании процесса хлорирования подачу хлора уменьшают, снижая при этом температуру реакционной массы. При достижении 80-90^oC включают подачу азота для отдувки кислых газов и отключают подачу хлора. Отдувку ведут при температуре 70-80^oC в течение 2-3 часов.

Процесс термического хлорирования парафинов длительный и составляет для получения ХП-30 17 часов, для ХП-54 40 часов и для ХП-13 14 часов. Процесс хлорирования парафинов энергоемок. Кроме того, к сырью предъявляются определенные требования, а именно: содержание масел до 2,3%

Известен радикальный способ хлорирования парафинов, выбранный в качестве прототипа заявляемого способа, заключающийся в насыщении молекулярным хлором расплава парафина в присутствии катализатора, в качестве которого используют мочевину (см. РЖ "Хлорная промышленность", N 13, 1990 г. реф. 13П190). Процесс радикального хлорирования проводят при облучении расплава ртутной лампой при температуре 85-95^oC в течение 1,5 часов. В качестве сырья используют очищенные парафины, содержащие до 2,3% масел. Однако необходимость инициирования свободных радикалов осложняет аппаратурное оформление процесса и увеличивает его энергоемкость.

В качестве исходного сырья в известном способе используют очищенные парафины с содержанием масел не более 2,3% так как повышенное содержание масла снижает конверсию хлора и ухудшает экономические характеристики процесса. Непрореагировавший хлор необходимо нейтрализовать, что увеличивает расход сырья (хлора и щелочи).

Процесс хлорирования в известном способе идет в сторону образования "ди" и "поли" хлорпарафинов. Коэффициент соотношения "моно" к "ди" и "поли" хлорпарафинам не выше 0,27-0,38, что не позволяет использовать полученные хлорпарафины для дальнейшей переработки, в частности, для получения депрессаторов к маслам, где указанное соотношение должно быть 0,5-0,8.

Целью изобретения является упрощение процесса, расширение сырьевой базы, увеличение конверсии хлора, в результате чего улучшаются экологические характеристики процесса и уменьшается расход сырья.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения жидких хлорпарафинов, заключающемся в хлорировании молекулярным хлором расплава парафина в присутствии катализатора, в качестве катализатора используют фосфорную кислоту, или алкиловый эфир фосфористой или фосфорной кислоты, или их смеси с амидом низшей карбоновой кислоты в соотношении 1-4:1 в количестве 0,02-0,5% мас. в расчете на парафин.

Способ получения жидких хлорпарафинов реализуют следующим образом. В четырехгорлый реактор, снабженный барботером для подачи испаренного хлора, термометром, обратным холодильником и мешалкой, загружают предварительно нагретый до температуры 705^oC спичечный нефтяной парафин в соответствии с ТУ 381011322-80 с содержанием масла до 5% в количестве 353,0 г. Затем в реактор загружают катализатор в количестве 0,07 г и через барботер в течение 1,5 ч подают 108,0 г испаренного хлора. По окончании подачи хлора из полученного хлорпарафина током азота в течение 20-30 мин отдувают растворенные в нем хлор и хлористый водород. После отдувки получают хлорпарафин, соответствующий всем показателям технических условий ТУ 6-01-16-90.

В таблице представлены примеры по использованию катализатора в зависимости от его количества и соотношения его составляющих.

Как видно из таблицы (опыт 2 и 5, 15, 16), активность производных фосфорсодержащих кислот выше, чем у мочевины, представляющей амиды карбоновых кислот. Наилучшие результаты были получены при использовании в качестве катализатора диметилфосфита (опыт 5), где при прочих равных условиях наблюдалась наибольшая конверсия хлора. Проскок нрепрореагировавшего хлора составил 1,84% об. что практически в два раза ниже, чем при использовании мочевины. Коэффициент соотношения "моно" к "ди" и "поли" хлорпарафинам при этом составил 0,53.

Использование при хлорировании в качестве катализатора смеси производных фосфорсодержащих кислот с амидами карбоновых кислот дает еще больший положительный эффект, чем при отдельно взятых ингредиентах смеси (опыт 7-10, 12-14, 17-20). Проскок непрореагировавшего хлора менее 1,0% об. при коэффициенте соотношения "моно" к "ди" и "поли" хлорпарафинам более 0,5. При этом наилучшие результаты были достигнуты при использовании катализатора в количестве более 0,02% масс. от загрузки исходного парафина. При внесении катализатора более 0,5% масс. (опыт 20) эффект практически остается на одном уровне и приводит лишь к увеличению расходного коэффициента, поэтому рекомендуется использовать катализатор в количестве 0,02-0,5% масс. от загрузки парафина. Наилучшим соотношением производных фосфорсодержащих кислот и амидов карбоновых кислот, при котором достигается наибольший положительный эффект, является 1-4^oC4-1 соответственно (сп. 12, 13).

Преимуществом предлагаемого способа является безрадикальное хлорирование жидких парафинов, что сокращает время, упрощает аппаратурное оформление процесса и снижает энергозатраты.

Предлагаемый катализатор позволяет расширить сырьевую базу за счет возможного использования парафинов с содержанием масла до 5% увеличив при этом конверсию хлора более чем на 10% по сравнению с прототипом, что в свою очередь приводит к уменьшению расходных коэффициентов по хлору и щелочи, необходимой для нейтрализации непрореагировавшего хлора. Кроме того, улучшены экологические характеристики процесса за счет снижения проскока непрореагировавшего хлора в абгазы более, чем в 2 раза.