抗氧剂168生产工艺优化

抗氧剂168生产工艺优化

抗氧剂168，化学名称：三（2.4-二羧基苯基）亚磷酸酯，英文名称：irgafos18，兰化有机厂的商品名称：抗氧剂ly-9601。它是目前国际上最常用的抗氧剂之一。它具有良好的抗解性、低释放、安全等性能。抗氧剂168作为亚磷酸酯类辅助抗氧剂,广泛应用于各种聚烯烃的加工过程中,聚烯烃在加工过程中,由于热、氧及切变的影响,会使聚烯烃产生降解或交联。无论是降解还是交联都会给聚烯烃的力学性能造成不可挽回的结果,损坏制品的外观及性能。亚磷酸酯的加入,可使聚烯烃链的降解或交联在加工中减少。特别是该产品与受阻酚类主抗氧剂配合使用,能够有效地提高聚烯烃类树脂的加工稳定性、耐热稳定性、色泽改良性和耐侯性,有良好的协同效应。中油集团兰化公司1990年就开始生产抗氧剂168,但是原料一直依赖进口,用自产原料,始终存在产品熔点达不到产品质量要求,且产品收率较低的问题,为了解决这一问题,在原工业基础上,对反应工艺条件进行优化,取得了较好的效果。1实验部分1.1亚磷酸酯的合成,首先把hci结合在微放热反应中做三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯是由2.4--二叔丁基苯酚(简称2.4-酚)与PCl3在催化剂存在下反应制得的。首先生成亚磷酸一酯二氯化物(一酯),接着生成亚磷酸二酯氯化物(二酯),最后得到三亚磷酸酯产品。三步反应都是微放热反应,由于反应中生成的HCl的蒸发潜热比三步反应的反应热大,所以反应过程需要加热。前二步是以离子反应速度完成的,最后一步则是一个平衡反应过程。三步反应过程如下:第一步:C14H21OH+PCl3→(C14H21O)PCl2+HCl↑第二步:C14H21OH+(C14H21O)PCl2→(C14H21O)2PCl+HCl↑第三步:因此,为了使平衡向有利于生成三酯的方向移动,减少产品中二酯的含量,反应过程中必需尽可能将生成的HCI除净。此外,反应中2.4--酚过量,也有利于减少二酯,获得高纯度的产品。1.2氯化磷的生产2.4-二叔丁基苯酚,含量≥99%,有兰化有机厂采用MTBE法生产制备;三氯化磷,含量≥96%,工业品;催化剂,工业品;甲苯,工业品。1.3氯化磷的制备在装有温度计、滴液漏斗及回流冷凝器的三口烧瓶中,分别加入计算量的甲苯、催化剂和熔融的2,4-二叔丁基苯酚,开动搅拌,待物料降温到40℃一下,开始滴加预先加入滴液漏斗里的三氯化磷,一定时间内滴加完毕,保温一段时间,加热升温至反应体系到回流温度。在负压条件下回流一定时间,然后在提高反应体系真空度,均匀的把甲苯从三口烧瓶中蒸出。降温,加入配好的结晶溶剂,并进一步降低反应温度,是产品抗氧剂168结晶析出,过滤洗涤,烘干得产品。1.4产品颜色、气相色谱分析抗氧剂168的的熔点采用GB3143-82《液体化学产品颜色测定法》;含量采用仪器SP-3400GC气相色谱仪,气相色谱分析;熔融色度执行GB3143-82《液体化学产品颜色测定法》2均匀设计方法由于本反应考虑的因素较多,若应用常规的试验方法,试验批次很多、试验周期长。为此,采用均匀设计的方法。该方法考虑如何将设计点均匀的散布在试验范围内,使得能用较少的试验点获得最多的信息。其优点是大大压缩了试验批次。且试验结果数据点也有较强的优越性。2.1最佳反应条件的确定结合兰化公司原有工艺条件,确定了下反应条件为优化的因素:n2.4-酚:n三氯化磷、三氯化磷滴加时间、一段保温时间、二段保温时间、催化剂加入量、甲苯加入量。优化的目标是抗氧剂168的熔点,在较大范围内对反应条件进行优化。反应因素与范围见下表:假设以上试验数据的拟和方程为Y=b0+∑biXi+∑bijXiYj+∑biiXii2+ε用二次逐步回归,取F=0.05回归得结果为:Y=176.9268+0.0516X1X2-0.0009X22-0.001X2X3-0.007X2X4-0.0092X4X5+0.0005X4X6-0.0003X62以上结果回归结果方差分析如下表:服从f1=7,f2=2的F的统计量FF=1.5217≥Fa(0.0500)=4.74显著,即我们所确定的模型对试验的结果,在本试验所设计的范围内,预测有一定的准确性.对数学模型在实验数据包括的范围采用拉格朗日乘子法,优化得到的最佳反应条件为:配比为3.05,滴加时间18min,一段保温时间120min,二段保温时间200min,催化剂加入量:1.6ml,甲苯加入量55ml。在次条件下作验证实验。2.2产品质量指标分析应用以上条件作验证实验得如下结果:从反应结果可以看出,采用优化结果熔点都大于183℃,结合其他各项指标,产品质量指标已经达到中油集团总公司企业标准的优级品。而且结果具有一定的稳定性,没有出现熔点低的结果出现,说明优化的工艺条件是可靠的。2.3产品熔点不合格的原因从原工艺对比结果可以看出,优化后的工艺条件解决了原工艺存在的产品熔点不合格的问题,对自产2、4一配合成氧剂168有一定的指导作用。优化后的工艺条件改变了原工艺存在的产品熔点,产品不合格的问题,对自产2,4-酚合成抗氧剂168有一定的指导作用。3催化剂用量的确定在原工艺条件基础上对自产2,4-酚,进行优化,优化条件是:配比为3.05,滴加时间18min,一段保温时间120min,二段