Способ производства огнестойкой жидкости Российский патент 2017 года по МПК C07F9/12 C07F9/14 C10M177/00 

Изобретение относится к области химии фосфорорганических соединений и может быть использовано для получения гидравлических и смазочных огнестойких жидкостей, применяемых в энергетической, металлургической, угольной, машиностроительной и других отраслях промышленности, например в системах регулирования и смазки паровых турбин, гидросистемах угледобывающих машин, гидравлических системах машин литья под давлением и т.п.

При способе получения огнестойкой жидкости, включающем этерификацию фосфорсодержащих соединений смесью 3,5 и 3,4-ксиленола в присутствии катализатора, указанную смесь составляют при соотношении компонентов: 3,5 и 3,4 ксиленол (65-75 мас. ч. и 20-25 мас. ч.) и примеси - остальное (ок. 5 мас. ч.)

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности полного исключения из состава сырья фенола и ограничение токсичных фракций 2,3-2,6 ксиленола при сохранении у конечного продукта физико-химических, эксплуатационных и токсикологических свойств, отвечающих всем требованиям, предъявляемым к огнестойким гидравлическим и смазочным материалам.

К огнестойким жидкостям, применяемым в указанных системах, предъявляются жесткие требования по ряду показателей, в том числе по устойчивости к воздействию воды (гидролитической стабильности), термоокислительной стабильности, температуре самовоспаления, деаэрирующим свойствам, определяемым временем деаэрации (освобождения жидкости от воздуха), вязкости, температуре застывания, что особенно важно при эксплуатации огнестойкой жидкости в зимних условиях.

Из уровня техники известны различные способы получения огнестойких жидкостей.

Из SU 325872, опубл. 05.05.1972, известен способ получения огнестойкой жидкости на основе триксенилфосфата, который получают взаимодействием фракции, содержащей, преимущественно, 3,4- и 3,5-ксиленола с хлорокисью фосфора. В документе не представлены условия проведения реакции.

Из SU 987971 известно, что введение в исходное сырье для получения огнестойкой жидкости фенола существенно уменьшает образование активных частиц (радикалов) из-за отсутствия в его молекуле алкильных остатков. Следовательно, недостатком является то, что способность самовоспламенения жидкости уменьшается, вследствие чего температура ее самовоспламенения увеличивается.

Известен способ получения огнестойкой жидкости на основе триксиленил фосфата [RU 2016057]. По этому способу соединение фосфора (например, хлороксид фосфора, ортофосфорную кислоту и т.п.) этерифицируют в присутствии катализатора ксиленольной фракцией продукта переработки органического топлива с температурным интервалом кипения в пределах 212-222°С (фракцией коксохимических ксиленолов, содержащей 65-75% 3,5 ксиленола с последующим выделением из образовавшегося продукта фракции конечного продукта, после очистки которой получают огнестойкую жидкость, практически удовлетворяющую всем перечисленным требованиям, включая токсичность, уровень которой не превышает уровня токсичности минеральных турбинных масел.

К недостаткам известного способа можно отнести то, что один из важнейших эксплуатационных показателей получаемого продукта - вязкость не может регулироваться в широких пределах в зависимости от требований заказчика, так как в основном он определяется свойствами выбранного коксохимического сырья. Кроме того, из-за высокой дефицитности коксохимического сырья, связанного с уменьшением добычи и переработки органического топлива необходимого качества указанный известный способ не может обеспечить производство огнестойкой жидкости в объемах, отвечающих потребностям промышленности.

Известен способ получения огнестойкой жидкости, включающий этерификацию фосфорсодержащих соединений смесью синтетического 3,5 ксиленола, фенола и фракции коксохимических ксиленолов (той же, что и в способе [RU 2016057]) в присутствии катализатора [RU 2081877]. Этот известный способ путем вариации соотношения компонентов сырья позволяет регулировать вязкость конечного продукта (представляющего собой смесь триарилфосфатов различного состава) при обеспечении высоких значений других эксплуатационных показателей и существенном сокращении использования коксохимического сырья (фракция коксохимических ксиленолов составляет 19-22 мас.% от общего объема сырья). Вместе с тем полного исключения из состава сырья указанной фракции данный известный способ не предусматривает.

Попытка полного исключения из органических составляющих сырья по известному способу [RU 2081877] фракции коксохимических ксиленолов за счет соответствующего увеличения доли 3,5 и/или 3,4 ксиленола приводит к значительному увеличению содержания в составе получаемой смеси триарилфосфатов ди-З,5 и/или 3,4-ксиленилфенилфосфата, что вызывает кристаллизацию конечного продукта.

Наиболее близким к предложенному решению является патент US 6613928 В1, опубл. 02.09.2003, из которого известен способ получения огнестойкой жидкости (2 столб., строки 40-45) реакцией производных ксиленолов по реакции этерификации с хлорокисью фосфора в присутствии катализатора при 110-120С (продолжительность ок. 10 ч), полученную реакционную массу подвергают дистилляции при пониженном давлении. Недостатком прототипа является наличие токсичных фракций у конечного продукта и неудовлетворительных токсикологических свойств.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности полного исключения из состава сырья токсичных фракций ксиленолов при сохранении у конечного продукта физико-химических, эксплуатационных и токсикологических свойств, отвечающих всем требованиям, предъявляемым к огнестойким гидравлическим и смазочным материалам.

Согласно изобретению, это достигается тем, что при способе получения огнестойкой жидкости путем реакции смеси производных ксиленолов по реакции этерификации с хлорокисью фосфора, так что смесь используют при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

3,5 ксиленол (65-75)

3,4 ксиленол (20-25)

примеси (фенол и/или m,р-крезолы и/или 2,5/2,5 ксиленолы и/или этилфенолы) до 5 в присутствии катализатора при 110-120°С в течение 9-15 часов и проводят дистилляцию полученной реакционной массы, характеризующийся тем, что дистилляцию проводят при 210-240С и пониженном давлении, затем проводят очистку или водно-щелочную очистку при температуре 120-150°С и давлении 25-40 мм рт.ст., а затем прогоняют полученный продукт через фильтр.

Предлагаемый способ получения огнестойкой жидкости осуществляют следующим образом. Хлорокись фосфора помещают в реакционный сосуд и проводят его этерификацию в присутствии катализатора смесью, состоящей из 3,5 и 3,4 ксиленола (75 и 25 мас. ч., соотв.) Примеси - фенол - 5 мас. ч. при 110-120°С. (Возможные примеси:)

В качестве катализатора может быть использован любой из известных катализаторов этерификации (продолжительность 10-15 ч), полученную реакционную массу подвергают дистилляции при давлении 2 мм рт.ст. и в температурном интервале 210-240°С.

Отбирают целевую фракцию, отпаривают ее в отпарной колонне при температуре 120-150°С, и давлении 25-40 мм рт.ст., затем прогоняют через фильтр.

Пример 1.

Предлагаемый способ получения огнестойкой жидкости осуществляют следующим образом. Хлорокись фосфора помещают в реакционный сосуд и проводят его этерификацию в присутствии катализатора смесью, состоящей из 3,5 и 3,4 ксиленола (65 и 25 мас. ч.) и 5 мас. ч. примесей (m,р-крезолы и 2,5/2,5 ксиленолы) при 110°С. В качестве катализатора - фторид бора (в других примерах использовали иные катализаторы (продолжительность 10 ч), полученную реакционную массу подвергают дистилляции при давлении 2 мм рт.ст. и в температуре 210°С. Отбирают целевую фракцию, отпаривают ее в отпарной колонне при температуре 120°С, и давлении 25 мм рт.ст., затем прогоняют через фильтр.

Физико-химические показатели в таблице 1

Токсикология:

Нейропаралитическое воздействие - отсутствие

Раздражающее действие на кожу- отсутствие

ПДК в воздухе - 5 мг/м³.

Пример 2.

Предлагаемый способ получения огнестойкой жидкости осуществляют следующим образом. Хлорокись фосфора помещают в реакционный сосуд и проводят его этерификацию в присутствии катализатора смесью, состоящей из 3,5 и 3,4 ксиленола (95 мас. ч.) (остальное) при 120°С. В качестве катализатора может быть использован любой из известных катализаторов этерификации: серная кислота (продолжительность 15 ч), полученную реакционную массу подвергают дистилляции при давлении 1,5 мм рт.ст. и в температурном интервале 240°С.Проводят водно-щелочную очистку при температуре 150°С и давлении 25 мм рт.ст., затем прогоняют через фильтр.

Физико-химические показатели в таблице 2

Токсикология:

Нейропаралитическое воздействие - отсутствие

Раздражающее действие на кожу - отсутствие

ПДК в воздухе - 5 мг/м³.

Пример 3.

Предлагаемый способ получения огнестойкой жидкости осуществляют следующим образом. Хлорокись фосфора помещают в реакционный сосуд и проводят его этерификацию в присутствии катализатора смесью, состоящей из 3,5 и 3,4 ксиленола (70 и 20 мас. ч.), примесей 5 мас. ч. при 115°С. В качестве катализатора может быть использован любой из известных катализаторов этерификации (применяли серную, фосфорную, а также хлорную кислоты, кроме того, арилсульфокислоты, фторид бора)(продолжительность 9 ч), полученную реакционную массу подвергают дистилляции при давлении 2 мм рт.ст. и в температурном интервале 235°С. Отбирают целевую фракцию, проводят очистку и затем прогоняют через фильтр.

Показатели качества полученной жидкости - физико-химические, эксплуатационные и токсикологические свойства сведены в таблицу 3.

Токсикология:

Нейропаралитическое воздействие - отсутствие

Раздражающее действие на кожу - отсутствие

ПДК в воздухе - 5 мг/м³.

Изобретение относится к области химии фосфорорганических соединений. Способ получения огнестойкой жидкости путем реакции смеси производных ксиленолов по реакции этерификации с хлорокисью фосфора. Смесь используют при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: 3,5 ксиленол (65-75), 3,4 ксиленол (20-25), примеси (фенол и/или m,р-крезолы и/или 2,5/2,5 ксиленолы и/или этилфенолы) до 5 в присутствии катализатора при 110-120°С в течение 9-15 часов и проводят дистилляцию полученной реакционной массы. Дистилляцию проводят при 210-240°С и пониженном давлении, затем проводят очистку или водно-щелочную очистку при температуре 120-150°С и давлении 25-40 мм рт.ст., а затем прогоняют полученный продукт через фильтр. Изобретение обеспечивает возможность полного исключения из состава сырья токсичных фракции ксиленолов при сохранении у конечного продукта физико-химических, эксплуатационных и токсикологических свойств, отвечающих всем требованиям, предъявляемым к огнестойким гидравлическим и смазочным материалам. 3 пр., 3 табл.

Способ получения огнестойкой жидкости путем реакции смеси производных ксиленолов по реакции этерификации с хлорокисью фосфора, так что смесь используют при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

3,5 ксиленол (65-75),

3,4 ксиленол (20-25),

примеси (фенол и/или m,p-крезолы и/или 2,5/2,5 ксиленолы и/или этилфенолы) до 5 в присутствии катализатора при 110-120°C в течение 9-15 часов и проводят дистилляцию полученной реакционной массы, характеризующийся тем, что дистилляцию проводят при 210-240°C и пониженном давлении, затем проводят очистку или водно-щелочную очистку при температуре 120-150°C и давлении 25-40 мм рт.ст., а затем прогоняют полученный продукт через фильтр.