طرح توجیهی مطالعات امکان سنجی مقدماتی طرح تولید پارافین صنعتی

خلاصه طرح 

مقدمه:

پارافین های صنعتی کلردار محصولاتی هستند که با انجام واکنش کلریناسیون هیدروکربنهای ٣٠-C١٠C

بدست می آیند و حاوی ٢٠ تا ٧٠ درصد وزنی کلر می باشند. میزان کلریناسیون و ترکیب نهایی محصول به نوع کاربرد محصول نهایی بستگی دارد.

این ترکیبات نخستین بار در اواسط قرن نوزدهم توسط J. B. A. Dumas شناخته شدند. وی توانست نشان دهد که پارافین های با زنجیرهای کربن طولانی که تا آن موقع تصور می گشت از نظر

شیمیایی خنثی هستند، در واقع می توانند در یکسری از واکنش های خاص شرکت نمایند. نخستین مطالعات بر روی پارافین های کلردارچند سال بعد توسط P. A. Bolley بین سالهای ١٨٥٨-١٨٥٦ انجام پذیرفت پارافین های کلرینه شده در اولین دهه ١٩٣٠ از دیدگاه صنعتی اهمیت ویژه ای پیدا کردند،

چون میزان مصرف آنها افزایش پیداکرد. به نحوی که بخصوص در طی جنگ جهانی دوم میزان تولید آنها بسرعت افزایش یافت.

امروزه بیش از ٣٠٠٠٠٠ تن انواع پارافین های کلرداردر هر سال در جهان تولید می شود و کاربردهای بسیار گسترده ای نیز پیدا کرده اند. در سال های اخیر میزان تولید آنها بطور چشمگیری افزایش یافته است. از جمله کاربردهای این مواد می توان به عامل کاهش دهنده آتش گیری، پوشش پاچه

های ضد آب، نرم کننده در صنایع پلیمری، جلوگیری کننده از خوردگی، آب بندی کننده الاستیک، بهبود دهنده خواص رنگ ها و جلاها، پرداخت کننده نهایی چرم و ... اشاره نمود.

معرفی محصولات:

١-١- معرفی کد ISIC محصول:

پارافین ها ی کلردار صنعتی ( ( CPs هیدروکربنهایی با زنجیره مستقیم میباشند که کلرینه شده اند. پارافین های کلردار بر اساس طول زنجیره و درصد کلرینه شدنشان طبقه بندی می گردند.

پارافین های کلردار از اجزاﺀ پارافین ها که از تقطیر نفت بدست آمده اند ساخته میشوند. معمول ترین خوراک اولیه مورد استفاده در تولید کلروپارافین، پارافینها با گستره کربنی ١٣-١٠C (زنجیره کوتاه ) ،

١٧– C ١٤) C زنجیره متوسط ) و ٣٠– C ١٨) C زنجیره بلند ):

در این جدول کلروپارافین های ساخته شده از هیدروکربن های ١٣-١٠C با حرف A و کلروپارافین های ساخته شده از هیدروکربن های ١٧-١٤C با حرف B و پارافین های کلردار صنعتی ساخته شده از ٣٠-١٨C با حرف C

از یکدیگر متمایز می شوند.

هیدروکربنهای فوق با کلر وارد واکنش می شوند وتولید کلروپارافین با طول زنجیره های متفاوتی از کربن و درجات مختلفی از کلریناسیون می نمایند.

پارافین های کلردار گروهی از مواد شیمیایی پیچیده می باشند و فرمول کلی آنها )Clm٢n-m+٢CnH( می باشند.

پارافین های کلردارگروهی از مواد پیچیده می باشند که می توانند به ٢٠٠ صورت تجاری درآیند. کاربرد آنها از مواد افزودنی در روغنهای روان کننده تا نرم کننده ها در رنگ ها و مواد پلاستیکی و مواد ضد آتش متغیر می باشند.

پارافین های کلرداراز نظر طول زنجیره کربنی به سه گروه زیر تقسیم بندی می شوند :

طول زنجیره کوتاه ١٣– C ١٠C

طول زنجیره متوسط ١٧– C ١٤C

طول زنجیره بلند ٣٠– C ١٨C

خواص پارافین  های کلرداربا تغییر طول زنجیره کربنی آنها در درجه کلریناسیون بشدت تغییر  می نماید.

پارافین های کلرداربا طول زنجیر متوسط ( MCCPs ) بیشترین تولید و مصرف را در منطقه آمریکای شمالی دارد. ( در حدود ٤٥% ) کلروپارافینها با طول زنجیره بلند ( ( LCCPs مقام دوم را دارد ( در حدود ٣٣% ) و پارافین های کلرداربا طول زنجیر کوتاه ( ( SCCPs کمترین میزان را بخود اختصاص داده اند.

معادله عمومی واکنش بین یک مولکول پارافین و گاز کلر را می توان به صورت زیر نشان داد:

-m Clm + mHCl٢n+٢ Cn H      ٢+ mCl ٢n+٢ Cn H

طبق رابطه واکنش علاوه بر کلروپارافین، گاز هیدروﮊن کلرید نیز تولید می شود که می تواند بعنوان محصول جانبی جداسازی گردد.

خوراک بکار گرفته شده در این فرآیند بطور متوسط پارافین ٥٢H ٢٥C در نظر گرفته می شود و میتوان نوشت:

HCl٨ + ٨Cl  ٤٤H ٢٥C    ٢Cl٨ + ٥٢H ٢٥C

بررسی خواص فیزیکی پارافین های کلردار(٢) :

کلرو پارافین ها از نظر فیزیکی مایعاتی کاملاﹰ همگن، خنثی، بیرنگ یا متمایل به زرد می باشند. با افزایش درصد کلر برای یک زنجیره مشخص هیدروکربنی و نیز با افزایش تعداد اتمهای کربن برای یک درصد ثابت کلر هیدروکربنی و نیز با افزایش تعداد اتمهای کربن برای یک درصد ثابت کلر ویسکوزیته، دانسیته، پایداری حرارتی و مقاومت آنها در برابر هیدرولیز افزایش می یابد. اما از سوی دیگر فراریت آنها با افزایش طول زنجیر هیدروکربنی و میزان کلریناسیون کاهش می یابد. در شکلهای ١ و ٢ مقدار دانسیته و ویسکوزیته کلریناسیون نشان داده شده است.

پارافین های کلرداردر آب و الکلهای سبک نامحلول می باشند اما در کلروآلیفاتیکها، کلروآروماتیکها، استرها، اترها، کتون ها روغنهای معدنی یا نباتی کاملاﹰ محلول می باشد. همچنین حلالیت آنها در آلیفاتیکها و آروماتیک ها کلره نشده اندک است. انواع مختلف کلروپارافین در یکدیگر نیز محلول می باشند.

در درجه حرارتهای بالاتر از ºC ١٢٠ واکنش تجزیه کلروپارافین انجام شده و کلریدریک اسید آزاد می گردد. هیدرو کربن باقی مانده نیز ممکن است پلیمریزه شده و باعث تغییر رنگ شود. وجود کلریدریک اسید نیز باعث تسریع ورقه ورقه شدن کلروپارافین می گردد. تجزیه کلروپارافین و آزاد شدن کلریدریک اسید در درجه حرارتهای بالاتر از ºC ٣٠٠ بسیار سریع می شود اما در این درجه حرارت فراریت کلروپارافین تغییر نمی نماید.

پایداری حرارتی پارافین های کلر دار با قراردادن آنها در درجه حرارت ºC ١٧٥ به مدت چهار ساعت و اندازه گیری و تعیین میزان پوسته شدن و تجزیه آنها بدست می آید. برای تعیین پایداری حرارتی لازم است که طبق استاندارد های ارائه شده عمل شود. البته روشهای مختلفی برای افزایش پایداری حرارتی وجود دارد که اجازه می دهد که بتوان از کلروپارافین برای کاربردهای خاص در درجه حرارتهای بالا استفاده نمود.

به غیر از میزان کلر و طول زنجیرهای هیدروکربنی خاصیت فیزیکی یا فیزیکو شیمیایی خاص دیگری برای تعیین مشخصه انواع مختلف کلروپارافینها وجود ندارد.

عموماﹰ کلرو پارافین های تولید شده از خوراک تصفیه نشده ، پایداری کمی در برابر نور و گرما دارند.

لذا پارافین های مایع که به عنوان خوراک مصرف می شوند، باید با روشهای مناسبی تصفیه شوند و پارافین های جامد نیز باید حتی الامکان عاری از روغن شوند. کلرو پارافین های تجاری حاوی ٤٠ تا ٧٠ درصد وزنی کلر می باشند. اگر میزان کلر از ٥٥% وزنی کمتر باشد و پارافینهای سنگین مانند ٢٤C نیز بعنوان خوراک بکار برده شوند، محصول بدست آمده مایع خواهد بود. با افزایش مقدار کلر تا حدود ٧٠ درصد محصول بدست آمده از پارافین های سنگینتر ، کلروپارافین های جامد است. جدول ٢ نحوه تغییرات خواص فیزیکیکلروپارافین حاصل از پارافین با تعداد کربن ٢٣C یا ١٣C را بر حسب تغییر میزان کلر موجود نشان می دهد.