抗氧劑168生產(chǎn)工藝優(yōu)化

抗氧劑168生產(chǎn)工藝優(yōu)化

抗氧劑168，化學(xué)名稱：三（2.4-二羧基苯基）亞磷酸酯，英文名稱：irgafos18，蘭化有機(jī)廠的商品名稱：抗氧劑ly-9601。它是目前國際上最常用的抗氧劑之一。它具有良好的抗解性、低釋放、安全等性能?？寡鮿?68作為亞磷酸酯類輔助抗氧劑,廣泛應(yīng)用于各種聚烯烴的加工過程中,聚烯烴在加工過程中,由于熱、氧及切變的影響,會(huì)使聚烯烴產(chǎn)生降解或交聯(lián)。無論是降解還是交聯(lián)都會(huì)給聚烯烴的力學(xué)性能造成不可挽回的結(jié)果,損壞制品的外觀及性能。亞磷酸酯的加入,可使聚烯烴鏈的降解或交聯(lián)在加工中減少。特別是該產(chǎn)品與受阻酚類主抗氧劑配合使用,能夠有效地提高聚烯烴類樹脂的加工穩(wěn)定性、耐熱穩(wěn)定性、色澤改良性和耐侯性,有良好的協(xié)同效應(yīng)。中油集團(tuán)蘭化公司1990年就開始生產(chǎn)抗氧劑168,但是原料一直依賴進(jìn)口,用自產(chǎn)原料,始終存在產(chǎn)品熔點(diǎn)達(dá)不到產(chǎn)品質(zhì)量要求,且產(chǎn)品收率較低的問題,為了解決這一問題,在原工業(yè)基礎(chǔ)上,對(duì)反應(yīng)工藝條件進(jìn)行優(yōu)化,取得了較好的效果。1實(shí)驗(yàn)部分1.1亞磷酸酯的合成,首先把hci結(jié)合在微放熱反應(yīng)中做三(2.4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯是由2.4--二叔丁基苯酚(簡(jiǎn)稱2.4-酚)與PCl3在催化劑存在下反應(yīng)制得的。首先生成亞磷酸一酯二氯化物(一酯),接著生成亞磷酸二酯氯化物(二酯),最后得到三亞磷酸酯產(chǎn)品。三步反應(yīng)都是微放熱反應(yīng),由于反應(yīng)中生成的HCl的蒸發(fā)潛熱比三步反應(yīng)的反應(yīng)熱大,所以反應(yīng)過程需要加熱。前二步是以離子反應(yīng)速度完成的,最后一步則是一個(gè)平衡反應(yīng)過程。三步反應(yīng)過程如下:第一步:C14H21OH+PCl3→(C14H21O)PCl2+HCl↑第二步:C14H21OH+(C14H21O)PCl2→(C14H21O)2PCl+HCl↑第三步:因此,為了使平衡向有利于生成三酯的方向移動(dòng),減少產(chǎn)品中二酯的含量,反應(yīng)過程中必需盡可能將生成的HCI除凈。此外,反應(yīng)中2.4--酚過量,也有利于減少二酯,獲得高純度的產(chǎn)品。1.2氯化磷的生產(chǎn)2.4-二叔丁基苯酚,含量≥99%,有蘭化有機(jī)廠采用MTBE法生產(chǎn)制備;三氯化磷,含量≥96%,工業(yè)品;催化劑,工業(yè)品;甲苯,工業(yè)品。1.3氯化磷的制備在裝有溫度計(jì)、滴液漏斗及回流冷凝器的三口燒瓶中,分別加入計(jì)算量的甲苯、催化劑和熔融的2,4-二叔丁基苯酚,開動(dòng)攪拌,待物料降溫到40℃一下,開始滴加預(yù)先加入滴液漏斗里的三氯化磷,一定時(shí)間內(nèi)滴加完畢,保溫一段時(shí)間,加熱升溫至反應(yīng)體系到回流溫度。在負(fù)壓條件下回流一定時(shí)間,然后在提高反應(yīng)體系真空度,均勻的把甲苯從三口燒瓶中蒸出。降溫,加入配好的結(jié)晶溶劑,并進(jìn)一步降低反應(yīng)溫度,是產(chǎn)品抗氧劑168結(jié)晶析出,過濾洗滌,烘干得產(chǎn)品。1.4產(chǎn)品顏色、氣相色譜分析抗氧劑168的的熔點(diǎn)采用GB3143-82《液體化學(xué)產(chǎn)品顏色測(cè)定法》;含量采用儀器SP-3400GC氣相色譜儀,氣相色譜分析;熔融色度執(zhí)行GB3143-82《液體化學(xué)產(chǎn)品顏色測(cè)定法》2均勻設(shè)計(jì)方法由于本反應(yīng)考慮的因素較多,若應(yīng)用常規(guī)的試驗(yàn)方法,試驗(yàn)批次很多、試驗(yàn)周期長。為此,采用均勻設(shè)計(jì)的方法。該方法考慮如何將設(shè)計(jì)點(diǎn)均勻的散布在試驗(yàn)范圍內(nèi),使得能用較少的試驗(yàn)點(diǎn)獲得最多的信息。其優(yōu)點(diǎn)是大大壓縮了試驗(yàn)批次。且試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)點(diǎn)也有較強(qiáng)的優(yōu)越性。2.1最佳反應(yīng)條件的確定結(jié)合蘭化公司原有工藝條件,確定了下反應(yīng)條件為優(yōu)化的因素:n2.4-酚:n三氯化磷、三氯化磷滴加時(shí)間、一段保溫時(shí)間、二段保溫時(shí)間、催化劑加入量、甲苯加入量。優(yōu)化的目標(biāo)是抗氧劑168的熔點(diǎn),在較大范圍內(nèi)對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化。反應(yīng)因素與范圍見下表:假設(shè)以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬和方程為Y=b0+∑biXi+∑bijXiYj+∑biiXii2+ε用二次逐步回歸,取F=0.05回歸得結(jié)果為:Y=176.9268+0.0516X1X2-0.0009X22-0.001X2X3-0.007X2X4-0.0092X4X5+0.0005X4X6-0.0003X62以上結(jié)果回歸結(jié)果方差分析如下表:服從f1=7,f2=2的F的統(tǒng)計(jì)量FF=1.5217≥Fa(0.0500)=4.74顯著,即我們所確定的模型對(duì)試驗(yàn)的結(jié)果,在本試驗(yàn)所設(shè)計(jì)的范圍內(nèi),預(yù)測(cè)有一定的準(zhǔn)確性.對(duì)數(shù)學(xué)模型在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包括的范圍采用拉格朗日乘子法,優(yōu)化得到的最佳反應(yīng)條件為:配比為3.05,滴加時(shí)間18min,一段保溫時(shí)間120min,二段保溫時(shí)間200min,催化劑加入量:1.6ml,甲苯加入量55ml。在次條件下作驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。2.2產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)分析應(yīng)用以上條件作驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得如下結(jié)果:從反應(yīng)結(jié)果可以看出,采用優(yōu)化結(jié)果熔點(diǎn)都大于183℃,結(jié)合其他各項(xiàng)指標(biāo),產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到中油集團(tuán)總公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)級(jí)品。而且結(jié)果具有一定的穩(wěn)定性,沒有出現(xiàn)熔點(diǎn)低的結(jié)果出現(xiàn),說明優(yōu)化的工藝條件是可靠的。2.3產(chǎn)品熔點(diǎn)不合格的原因從原工藝對(duì)比結(jié)果可以看出,優(yōu)化后的工藝條件解決了原工藝存在的產(chǎn)品熔點(diǎn)不合格的問題,對(duì)自產(chǎn)2、4一配合成氧劑168有一定的指導(dǎo)作用。優(yōu)化后的工藝條件改變了原工藝存在的產(chǎn)品熔點(diǎn),產(chǎn)品不合格的問題,對(duì)自產(chǎn)2,4-酚合成抗氧劑168有一定的指導(dǎo)作用。3催化劑用量的確定在原工藝條件基礎(chǔ)上對(duì)自產(chǎn)2,4-酚,進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化條件是:配比為3.05,滴加時(shí)間18min,一段保溫時(shí)間120min,二段