[發(fā)明專利]一種制備甲基氯硅烷的反應(yīng)裝置及包含其的反應(yīng)系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010146669.3
• 申請日: 2010-04-12
• 公開（公告）號: CN102212080A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇發(fā)兵;高俊杰;翟世輝;許光文;朱德洪
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院過程工程研究所;江蘇宏達(dá)新材料股份有限公司
• 主分類號: C07F7/16
• 分類號: C07F7/16
• 代理公司: 北京法思騰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11318
• 代理人: 高宇;楊小蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及制備甲基氯硅烷領(lǐng)域，具體地，涉及一種制備甲基氯硅烷的反應(yīng)裝置及包含其的反應(yīng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

有機(jī)硅同時具有無機(jī)材料和有機(jī)材料的雙重性能，耐高低溫、電氣絕緣、耐候、耐腐蝕、無毒無味等優(yōu)異特性，廣泛應(yīng)用于電子、汽車、石油、化工、建筑、航空航天等領(lǐng)域。在許多尖端領(lǐng)域，有機(jī)硅材料具有不可替代的特殊作用。甲基氯硅烷是制備有機(jī)硅材料最重要也是用量最大的有機(jī)硅單體，是整個有機(jī)硅工業(yè)的基礎(chǔ)和支柱，其生產(chǎn)技術(shù)和工藝研究一直是化工領(lǐng)域的十分重要的課題，其中以一氯甲烷和硅粉在銅催化劑的作用下直接合成甲基氯硅烷的“直接法”已成為研究的熱點。

上述“直接法”合成甲基氯硅烷的反應(yīng)中，由于二甲基二氯硅烷的用途廣、用量大，成為該反應(yīng)的主要目標(biāo)產(chǎn)物。由于該反應(yīng)是一個劇烈放熱反應(yīng)，如果反應(yīng)器局部過熱，會導(dǎo)致甲基三氯硅烷等副產(chǎn)物的生成，但在合適的催化劑和操作條件下，可使二甲基二氯硅烷的選擇性大大提高。所以，為了最大限度提升直接法反應(yīng)裝置的生產(chǎn)效能和操作的連續(xù)性，反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)放熱移出方式的設(shè)計是該工藝技術(shù)的核心內(nèi)容。

目前，商業(yè)上直接法合成甲基氯硅烷基本上是基于流化床反應(yīng)器的工藝技術(shù)。以原料氣作為觸體流化介質(zhì)的流化床反應(yīng)工藝，可以使觸體分散均勻，能夠改善傳熱效率，有利于反應(yīng)熱量的移出。但是流化床存在流化死角，原料利用率低，引起局部過熱發(fā)燒，導(dǎo)致原料一氯甲烷的分解，生成一些副產(chǎn)物，并且隨著反應(yīng)的進(jìn)行，觸體的粒徑越來越小，容易被氣流帶出反應(yīng)器而成為廢觸體。專利CN2372052公開了一種合成甲基氯硅烷的流化床，能破壞大氣泡，減少硅粉帶出，防止積灰結(jié)塊、局部過熱發(fā)燒等，該專利主要是通過優(yōu)化組合內(nèi)部構(gòu)件，由筒體中心設(shè)置一根垂直套管，其外圍設(shè)置兩層環(huán)形布置的垂直套管組成的管束換熱器，并以滑動固定架、固定板和管板對其施以徑向和縱向固定，設(shè)計出的一種合成甲基氯硅烷的流化床。專利CN2923012的特征是，在導(dǎo)熱油分配器下部的筒體側(cè)面設(shè)置多個合成氣出口，在氣體分布器上部的錐體側(cè)面設(shè)置多個回料加料口，合成氣出口為2-4個，其夾角為180度-90度，回料加料口為1-4個，該改進(jìn)可減少流化死角。專利CN1382690提供了一種使微細(xì)硅粒與一氯甲烷在流化床內(nèi)反應(yīng)并連續(xù)直接合成甲基氯硅烷的方法。在該方法中，將氣態(tài)硅烷、其他氣態(tài)反應(yīng)物、未反應(yīng)的一氯甲烷及含硅粉塵的產(chǎn)物物流自流化床內(nèi)排放出去，其中，至少部分粉塵與液態(tài)硅烷、其他液態(tài)反應(yīng)物及其混合物中的物質(zhì)形成懸浮液，再送入流化床內(nèi)，進(jìn)行循環(huán)。為了延長觸體在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間，專利CN101537329設(shè)計了一種流化床反應(yīng)器，具體是在流化床反應(yīng)器的底部分布板和筒體間增設(shè)了氣體導(dǎo)流裝置，該裝置包括氣體分布管、導(dǎo)流管和氣體分布法蘭，氣體分布管至少由2段彎管組成，彎管下端與導(dǎo)流管連接，每段彎管外端中間部分與氣體進(jìn)口連接，導(dǎo)流管另一端與氣體分布法蘭連接。增加導(dǎo)流裝置后可以分流部分原料氣并將此部分氣體切向進(jìn)入流化床，切向進(jìn)氣使得流化床內(nèi)氣體在原有向上的軸向速度基礎(chǔ)上附加了切向速度，使氣體和夾帶的原料顆粒螺旋上升，形成的旋轉(zhuǎn)流場使得反應(yīng)物料接觸的時間延長。

盡管目前流化床工藝在甲基氯硅烷的工業(yè)生產(chǎn)中占絕對優(yōu)勢，每年仍然有一些專利對其進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，但是流化床反應(yīng)器設(shè)計得越來越復(fù)雜，越來越難以操作，成本也越來越高，并且不能從根本上解決流化床存在流化死角和引起局部過熱發(fā)燒，以及隨著反應(yīng)的進(jìn)行，觸體的粒徑越來越小，容易被氣流帶出反應(yīng)器等一些問題。