[發(fā)明專利]一種烷基氯硅烷飽和酸水解工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110407937.7
• 申請日: 2011-12-09
• 公開（公告）號: CN102492144A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊積志;李海波
• 申請（專利權(quán)）人: 上海安賜機(jī)械設(shè)備有限公司
• 主分類號: C08G77/06
• 分類號: C08G77/06;C08G77/10
• 代理公司: 上海天翔知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在飽和酸條件下，烷基氯硅烷經(jīng)過三步水解工藝生成氯化氫氣體和聚烷基硅氧烷的裝置及水解工藝。

背景技術(shù)

烷基氯硅烷水解生成烷基硅醇和氯化氫，其反應(yīng)本身為吸熱反應(yīng)，但是由于HX溶于水中產(chǎn)生大量熱，故使烷基氯硅烷水解為放熱過程。有機(jī)硅烷水解反應(yīng)的速率，隨Si-X鍵極性增強(qiáng)及數(shù)量增加而加快，但隨有機(jī)基位阻增加和數(shù)量增多而減慢。烷基氯硅烷在不足水量中水解時(shí)，可得到氯封端的聚硅氧烷。

以二甲基二氯硅烷，Me₂SiCl₂為例，簡稱二甲的水解縮合得到的Me₂Si(OH)₂，先進(jìn)性分子間縮合生成低聚合度的線性硅氧烷。后者可以進(jìn)行分子間和分子內(nèi)的兩種聚合反應(yīng)，最終分別得到線性聚二有機(jī)硅氧烷[HO(Me₂SiO)_nH]及環(huán)狀聚二有機(jī)硅氧烷[(Me₂SiO)_n]兩類產(chǎn)物。反應(yīng)示意式如下：

nMe₂SiCl₂+2nH₂O→nMe₂Si(OH)₂+2nHCl????(1)

nMe₂Si(OH)₂→HO(Me₂SiO)nH+(n-1)H₂O????(2)

nMe₂Si(OH)₂→(Me₂SiO)n+nH₂O???????????(3)

Me₂SiCl₂水解縮合反應(yīng)分兩個(gè)階段進(jìn)行，即先生成Me₂SiClOH及Me₂Si(OH)₂，在質(zhì)子作用下，它們進(jìn)一步發(fā)生自身和相互間縮合反應(yīng)，形成SiOSi鍵。尚若在不足量水中水解或反應(yīng)條件過分溫和，則可得到α，ω-二氯聚二甲基硅氧烷[C1Me₂SiO(Me₂SiO)_nSiMe₂C1].

氯硅烷水解工藝有過量水水解工藝和恒沸酸水解工藝，生成端基含烴基的線狀聚硅氧烷和環(huán)狀聚硅氧烷的水解物及鹽酸。因?yàn)樗馍陕然瘹淙苡谒蛳∷嶂幸懦龃罅康臒幔绻玫酱蟊壤h(huán)狀聚硅氧烷，則需保持水解反應(yīng)工藝溫度，即應(yīng)將熱量移出。兩種方法生成的鹽酸濃度不同，得到用于甲醇合成氯甲烷的氯化氫都需要脫析操作，增加了設(shè)備及能量消耗。

飽和鹽酸與氯硅烷反應(yīng)生成水解物、飽和鹽酸和氯化氫，但仍然有30％左右的氯化氫以飽和鹽酸的形式存在，這種方法仍需要脫析氯化氫操作，還會增加設(shè)備及能量消耗。

飽和酸水解：循環(huán)酸濃度36％～37％的常壓水解，循環(huán)酸濃度可達(dá)到40％～50％加壓飽和酸水解工藝方法雖然解決了增加設(shè)備及能量的消耗的氯化氫脫析操作等上述的問題，但實(shí)際生產(chǎn)中存在的情況是：每噸二甲基硅氯烷水解需要0.139535噸水，產(chǎn)生約0.55噸氯化氫。氯硅烷遇到水就發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生的氯化氫沒有水溶解就會以氣體形式溢出。雖然氯硅烷水解反應(yīng)是不可逆的，并不因?yàn)槁然瘹錃怏w濃度增加而使水解反應(yīng)不能進(jìn)行。但困擾產(chǎn)生的問題是：

1.在高氯化氫濃度下，有機(jī)氯硅烷粒子表面會形成一層氯化氫氣體膜，使得水分子不易與有機(jī)氯硅烷分子充分接觸，因而會降低水解反應(yīng)速度。

2.水解反應(yīng)未完全之前，有機(jī)氯硅烷的分子就會擴(kuò)散至氯化氫氣體中被帶出。因此，降低收率的同時(shí)也影響到氯化氫氣體的純度，給氯甲烷合成造成一定的影響。

3.飽和酸水解還可能產(chǎn)生末端含氯的線性硅氧烷，影響水解物的質(zhì)量，進(jìn)而影響后續(xù)下游產(chǎn)品的質(zhì)量。

專利US4609751飽和酸水解反應(yīng)分多級進(jìn)行，烷基氯硅烷在一級水解循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)過靜態(tài)混合反應(yīng)和相分離器后，得到帶壓的氣相氯化氫，氣相氯化氫經(jīng)過冷卻除油、去雜質(zhì)和干燥后，可以直接用于合成率氯甲烷或用水吸收制得工業(yè)用鹽酸。這種靜態(tài)混合反應(yīng)物料混合效率低，氯化氫氣體難以揮發(fā)，易使得反應(yīng)后濃酸呈現(xiàn)過飽和狀態(tài)。

針對以上過程中攪拌效率過低，混合不均勻，反應(yīng)時(shí)間長，產(chǎn)物純度低以及物耗能耗大的缺點(diǎn)，提供一種烷基氯硅烷飽和酸水解工藝。

發(fā)明內(nèi)容