氯化石蜡(Chlorinated Paraffin,CP)是石蜡烃的氯化衍生物,是一类重要的精细化工产品,广泛用作聚氯乙烯(PVC)的辅助增塑剂(替代部分邻苯二甲酸酯(DOP、DBP))、阻燃剂(添加型阻燃剂,用于PVC、聚氨酯(PU)、涂料、橡胶)、润滑油极压添加剂(金属加工液)、防水剂(织物、纸张)、涂料(防火涂料)。氯化石蜡按氯含量分为:CP-42(Cl 40%-44%,低氯,作增塑剂)、CP-52(Cl 50%-54%,中氯,作阻燃增塑剂)、CP-70(Cl 68%-72%,高氯,作阻燃剂)。氯化石蜡的生产以石蜡(C₁₄-C₁₇或C₂₀-C₂₈烷烃,熔点45-60℃)为原料,在紫外光(UV,汞灯或LED灯)或热引发剂作用下,通入氯气(Cl₂)进行氯化反应。反应副产大量氯化氢(HCl)气体(每吨氯化石蜡产0.4-0.8吨HCl),HCl尾气若直接排放,会形成酸雾、腐蚀设备、污染环境。生石灰(石灰乳)是HCl尾气吸收的常用碱剂,生成氯化钙(CaCl₂)溶液(可回收用于融雪剂、干燥剂、防尘剂),同时吸收残余氯气(Cl₂),保证尾气达标排放。在粗氯化石蜡的精制(脱酸)中,石灰乳中和残余的HCl和游离氯,降低产品的酸值,提高热稳定性(防止氯化石蜡在储存和使用中分解产生HCl)。生石灰是氯化石蜡“环境友好、产品优质”的双效助剂。

氯化石蜡(CP-52)的“光氯化-石灰吸收尾气-脱酸”生产工艺:石蜡(C₁₄-C₁₇,熔点45-55℃,含油量≤0.5%)在氯化反应釜(带搅拌、紫外灯、回流冷凝器、尾气出口)中加热至50-80℃,通入氯气(Cl₂,气态,钢瓶或液氯汽化),在紫外光(波长365nm,功率1-3kW)照射下,石蜡分子中的氢被氯自由基取代:CₙH₂ₙ₊₂ + mCl₂ → CₙH₂ₙ₊₂₋ₘClₘ + mHCl↑。反应过程中,氯化反应放热(约150kJ/mol Cl₂),需夹套冷却水控制温度(50-80℃),尾气(HCl+Cl₂+石蜡蒸气)经水洗(回收工业盐酸,HCl浓度20%-25%),再进入碱洗塔(或喷淋塔),用石灰乳(5%-10% Ca(OH)₂)循环喷淋吸收残余的HCl和Cl₂:2HCl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2H₂O;2Cl₂ + 2Ca(OH)₂ → CaCl₂ + Ca(ClO)₂ + 2H₂O。吸收液(CaCl₂浓度10%-20%,含次氯酸钙)排入储池(可作为融雪剂、漂白剂),尾气达标排放(HCl<10mg/m³,Cl₂<5mg/m³,GB 14554-93(恶臭污染物排放标准))。氯化反应终点通过反应时间(4-12小时)和反应釜增重(氯含量)控制,当氯含量达到50%-54%(CP-52)时,停止通氯,氮气吹扫(赶走残余氯气)。粗氯化石蜡(含HCl、游离氯、少量未反应石蜡)加入石灰乳(0.5%-2%,以粗品计),在70-80℃下搅拌30-60分钟,中和残余的HCl和游离氯:2HCl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2H₂O;Cl₂ + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + Ca(ClO)₂ + H₂O。中和后,加入热水(80-90℃)水洗(去除CaCl₂、次氯酸钙、未反应石蜡),静置分层(或离心分离),下层水相排掉(含CaCl₂、次氯酸钙),上层油相(氯化石蜡)在80-100℃下真空脱水(-0.095MPa,1-2小时),得氯化石蜡产品(CP-52,氯含量50%-54%,酸值≤0.05mg KOH/g,色泽≤100APHA,热稳定性(180℃,2h HCl释放量≤0.5%),密度1.2-1.4g/cm³)。反应收率(以石蜡计)为90%-95%。石灰的用量(尾气吸收+脱酸)需精确控制:石灰不足则尾气HCl超标(酸雾),脱酸不彻底,产品酸值高(>0.1mg KOH/g),储存中易分解(颜色变深、发黄、腐蚀设备);石灰过量则产品中残留CaCl₂(灰分>0.5%),影响产品的透明度和电绝缘性能(用于电线电缆料)。石灰的品质要求:CaO≥85%,MgO≤3%(镁盐影响氯化钙纯度),Fe≤100ppm(铁使产品着色),细度-200目≥90%。

氯化石蜡的应用:PVC增塑剂中,CP-42(Cl 42%)与DOP(邻苯二甲酸二辛酯)复配(CP:DOP=1:1-1:3),用于PVC软管、薄膜、电缆料、人造革,降低增塑剂成本(CP价格约为DOP的1/3-1/2),提高制品的阻燃性和耐油性。阻燃剂中,CP-52和CP-70用于PVC、聚氨酯(PU)、聚丙烯(PP)的添加型阻燃剂,与三氧化二锑(Sb₂O₃)协效,提高材料的氧指数(LOI)。润滑油中,CP-52用作极压添加剂(金属加工液、切削液),提高润滑油的抗磨性和极压性。防水剂中,CP-42用于织物和纸张的防水处理。
生石灰在氯化石蜡生产中的应用,是“环保-品质”双驱动的化工实践。氯碱/精细化工工程师评价:“石蜡氯化产HCl,石灰吸收尾气净;脱酸水洗除游离氯,氯化石蜡品质优。”——生石灰为氯化石蜡产业提供“尾气达标、产品合格”的环保与质控方案。