Способ получения огнестойкой жидкости

 

Изобретение относится к области химии фосфороорганических 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 синтетического 3,5-и/ или 3,4-ксиленола и фенола в присутствии катализатора, указанную смесь составляют при соотношении компонентов: 3,5-и/или 3,4-ксиленол 80-85 мас.%, фенол 15-20 мас.%. Ожидаемым техническим результатом изобретения является обеспечение возможности полного исключения из состава сырья фракции коксохимических ксиленолов при сохранении у конечного продукта физико-химических, эксплуатационных и токсикологических свойств, отвечающих всем требованиям, предъявляемым к огнестойким гидравлическим и смазочным материалам. 2 табл.

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.

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.

Известен способ получения огнестойкой жидкости на основе триксиленил фосфата [1] 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^oC (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, отвечающим 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 [1]) в присутствии катализатора [2] 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 полное исключение из состава сырья указанной фракции данный известный способ не предусматривает.

Попытка полного исключения из органических составляющих сырья по известному способу [2] фракции коксохимических ксиленолов за счет соответствующего увеличения доли синтетического 3,5-и/или 3,4-ксиленола приводит к значительному увеличению содержания в составе получаемой смеси триарилфосфатов ди-3,5- и/или -3,4-ксиленилфенилфосфата, что вызывает кристаллизацию конечного продукта.

Ожидаемым техническим результатом изобретения является обеспечение возможности полного исключения из состава сырья фракции коксохимических 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, включающей этерификацию фосфорсодержащих соединений смесью синтетического 3,5- и/или 3,4-ксиленола и фенола в присутствии катализатора, указанную смесь составляют при следующем соотношении компонентов, мас. 3,5- и/или 3,4-ксиленол 80-85; фенол 15-20.

Наличие отличительных признаков по сравнению с прототипом свидетельствует о соответствии заявляемого изобретения критерию "новизна".

Причинно-следственная связь между отличительными признаками и техническим результатом заявляемого изобретения заключается в том, что, как показали экспериментальные исследования, при таком соотношении компонентов сырья содержание в конечном продукте ди-3,5- и/или -3,4-ксиленилфенилфосфата не превышает 30% что не приводит к кристаллизации конечного продукта, причем все физико-химические и эксплуатационные свойства получаемой огнестойкой жидкости отвечают предъявленным к ней требованиям.

При поиске дополнительных аналогов не выявлено известной совокупности отличительных признаков первого пункта формулы заявляемого изобретения как самостоятельного технического решения, что может свидетельствовать о соответствии его критерию "изобретательский уровень".

Возможность промышленного использования на тепловых электростанциях и других промышленных объектах свидетельствует о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

Предлагаемый способ получения огнестойкой жидкости осуществляют следующим образом. Хлороксид фосфора помещают в реакционный сосуд и проводят его этерификацию в присутствии катализатора смесью, состоящей из синтетического 3,5- и/или 3,4-ксиленола (80-85%) и фенола (остальное) при 140-160^oC. В качестве катализатора может быть использован любой из известных катализаторов этерификации (продолжительность 12-15 ч), полученную реакционную массу подвергают дисцилляции при давлении 1,3-1,5 кПа и в температурном интервале 250-270^oC отбирают целевую фракцию, промывают ее водным раствором щелочи, затем водой до нейтральной реакции и сушат при температуре 105-110^oC и давлении 1,3-2,0 кПа.

Пример 1. Хлороксид фосфора помещают в реакционный сосуд и этерифицируют его смесью, состоящей из следующих компонентов, мас. синтетический 3,5-ксиленол 80; фенол 20, при 140^oC в присутствии катализатора - тетрахлорида титана в течение 12 ч. Полученную реакционную массу дистиллируют при давлении 1,3-1,6 кПа, отбирая фракцию в температурном интервале 250-270^oC. Отобранную фракцию промывают вначале 3 мас. раствором NaOH, затем водой отмывают до нейтральной реакции, после чего сушат при 105^oc и давлении 1,3-1,6 кПа. Контроль степени очистки осуществляют по кислотному числу и содержанию свободных фенолов. Результаты испытаний конечного продукта приведены в табл. 1.

Пример 2. Заявляемый способ осуществляют аналогично примеру 1, но для этерификации хлороксида фосфора используют смесь, состоящую из следующих компонентов, мас. синтетический 3,4-ксиленол 85; фенол 15.

Результаты испытаний конечного продукта приведены в табл. 1.

Пример 3. Заявляемый способ осуществляют аналогично примеру 1, но для этерификации хлороксида фосфора используют смесь, состоящую из следующих компонентов, мас. синтетический 3,5-ксиленол 55; синтетический 3,4-ксиленол 28; фенол 17.

Результаты испытаний конечного продукта приведены в табл. 1.

Пример 4. Заявляемый способ осуществляют аналогично примеру 1, но для этерификации хлороксида фосфора используют смесь, состоящую из следующих компонентов, мас. синтетический 3,5-ксиленол 27; синтетический 3,4-ксиленол 57; фенол 16.

В табл.1 приведены результаты испытаний огнестойкости жидкостей, полученных предлагаемым способом, в табл. 2 сравнение характеристик и свойств огнестойких жидкостей, полученных предлагаемым и известным способами.

Получаемые в соответствии с предлагаемым изобретением огнестойкие жидкости, как видно из табл. 1 и 2, несмотря на отсутствие в исходном сырье фракции коксохимических ксиленолов обладают характеристиками, полностью отвечающими требованиям, предъявляемым к промышленно используемым огнестойким жидкостям аналогичного назначения.

Формула изобретения

Способ получения огнестойкой жидкости путем этерификации хлорокиси фосфора при нагревании в присутствии катализатора смесью, содержащей синтетический ксиленол и фенол, отличающийся тем, что процесс ведут при следующем соотношении компонентов смеси, мас.

Cинтетический 3,5- и/или 3,4-ксиленол 80 85 Фенол 15 20$

РИСУНКИ

Рисунок 1