[發(fā)明專利]一種連續(xù)制備含特殊基團(tuán)有機(jī)硅單體的裝置以及使用該裝置的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410147449.0
• 申請日: 2014-04-14
• 公開（公告）號: CN103936783B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張招貴;楊暉宇
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東信翼科技有限公司
• 主分類號: C07F7/18
• 分類號: C07F7/18;C07F7/08;B01J19/18;B01J19/00;B01D29/56;B01D29/27;B01D29/66
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司44102
• 代理人: 任重

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化工原料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種連續(xù)制備含特殊基團(tuán)有機(jī)硅單體的裝置以及使用該裝置的制備方法。

背景技術(shù)

目前，國內(nèi)外普遍采用的格氏合成法生產(chǎn)有機(jī)硅單體的工藝，其優(yōu)缺點(diǎn)表現(xiàn)如下，優(yōu)點(diǎn)在于：產(chǎn)物組分較少，可以把大部分烷基、芳基、不飽和基團(tuán)（烯類，炔類）等引入到硅原子上以制備特殊的有機(jī)硅單體，也可以制得在一個硅原子上連有不同有機(jī)基團(tuán)的混合烴基硅烷，能副產(chǎn)金屬鹽；缺點(diǎn)在于：反應(yīng)時(shí)需要大量使用易燃的乙醚或其他溶劑，不僅消耗量大，且易燃易爆，生產(chǎn)不安全；工藝步驟多而復(fù)雜；原料格氏試劑價(jià)格昂貴，成本高，不宜于進(jìn)行工業(yè)大生產(chǎn)。所以，在有機(jī)硅膠領(lǐng)域中，主要的硅膠原材料如：甲基硅烷單體和苯基硅烷單體等，均不采用格氏法合成，已經(jīng)被其他方法代替。但是，要合成特種有機(jī)硅單體，非格氏法合成還不可，可見格氏合成法仍具有其非常的重要地位。

通過格氏合成原理，無溶劑的情況下，一步法制備含特殊基團(tuán)有機(jī)硅單體，是在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將氯代烴、鎂屑、烷氧基硅烷和一定量的催化劑加入到反應(yīng)釜中，充分?jǐn)嚢枋蛊浞磻?yīng)；反應(yīng)結(jié)束后過濾，對濾液進(jìn)行減壓蒸餾，就可以得到含不同取代基的烷氧基硅烷單體，其通式表示為：R_X（R¹)_YSi(OR²)_4-X-Y ，

式中R、R¹及R²表示烴基和芳基，0≦X＜4，0≦Y＜4，X、Y不能同時(shí)為零。

R、R¹及R²=Alkyl（烷基、烴基），H（氫），Vl（烯基），Allyl（烯丙基），Ar（芳基）， 其中R’=H，Cl，F(xiàn)，CH₃，OCH₃

利用這種原理進(jìn)行各種有機(jī)物合成應(yīng)用的文獻(xiàn)，在國內(nèi)外都可以有許多參考，但是他們解決不了工業(yè)化大生產(chǎn)的相關(guān)設(shè)備應(yīng)用問題。引發(fā)和散熱是鹵代烴工業(yè)上合成格氏試劑的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。中國專利文獻(xiàn)CN200510025651.7 中提出的方法是先在實(shí)驗(yàn)室制得少量格氏試劑，然后加入到反應(yīng)釜中引發(fā)反應(yīng) ；中國專利文獻(xiàn)CN200410051433.6 提出用超聲波來引發(fā)反應(yīng)；中國專利文獻(xiàn) CN200610127730.3 中提出通過微波輻射來引發(fā)反應(yīng)。以上引發(fā)方法均存在明顯缺陷，采用超聲波或微波輻射來引發(fā)反應(yīng)，由于超聲波和微波穿透金屬的能力有限，無法在工業(yè)裝置上應(yīng)用；采用實(shí)驗(yàn)室制備的格氏試劑轉(zhuǎn)移到工業(yè)反應(yīng)釜中必然要增加相應(yīng)的加料系統(tǒng)。此外，當(dāng)反應(yīng)引發(fā)時(shí)和反應(yīng)進(jìn)行過程中，由于以氣體鹵代烴生產(chǎn)格氏試劑的反應(yīng)放熱比較劇烈，容易發(fā)生沖料現(xiàn)象 ( 反應(yīng)的原料從反應(yīng)釜沖出)，甚至直接爆炸。可見，為了實(shí)現(xiàn)格氏反應(yīng)的安全進(jìn)行，必須根據(jù)格氏反應(yīng)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)制備裝置。以氣態(tài)鹵代烴在工業(yè)上生產(chǎn)格氏試劑時(shí)，通常是在一定壓力狀態(tài)下進(jìn)行的，還要向反應(yīng)系統(tǒng)中通入大過量的鹵代烴，其原因是 ：(1) 促使價(jià)格較高的金屬鎂盡量的轉(zhuǎn)化為格氏試劑 ；(2) 該反應(yīng)為固液反應(yīng)，反應(yīng)開始階段速度一般較慢 ；(3) 反應(yīng)進(jìn)行過程中，因溫度上升導(dǎo)致的鹵代烴在溶液中溶解度降低。為了解決以上問題，中國專利文獻(xiàn) CN200710112884.X 提出一種經(jīng)過改進(jìn)的以氯甲烷生產(chǎn)甲基氯化鎂的方法，該反應(yīng)釜中的壓力0.25MPa，但由于反應(yīng)是在一套密閉的系統(tǒng)中進(jìn)行的，格氏反應(yīng)劇烈的溫升容易造成釜中壓力急劇增大，導(dǎo)致沖料或爆炸事故。格氏反應(yīng)完成以后，由于格氏試劑有一定的粘度，且一旦溫度降低，很容易結(jié)晶 析出，所以剩余原料鎂屑既不便于過濾而出，也會沉積到管道以及閥門中，導(dǎo)致生產(chǎn)不能 順利進(jìn)行，分離格氏試劑和剩余原料鎂屑也是一個難題。為解決上述難題，中國專利文獻(xiàn) CN200910272217.7 設(shè)計(jì)了一套氣態(tài)鹵代烴工業(yè)化生產(chǎn)格氏試劑的設(shè)備系統(tǒng)，包括兩個反應(yīng)釜通過導(dǎo)管以串聯(lián)形式進(jìn)行格氏試劑的制備。THF或其它醚類溶劑與氯乙烯分別通過流量計(jì)計(jì)量后進(jìn)入兩個釜，鎂加料倉通過快開法蘭單獨(dú)和反應(yīng)釜連接。該方法中氣態(tài)氯乙烯可以通過導(dǎo)管進(jìn)入反應(yīng)釜，但是反應(yīng)速度慢，所用的鎂屑顆粒必須較細(xì)，增加了制備格氏試劑的成本。無獨(dú)有偶，中國專利文獻(xiàn)CN102603775 A也設(shè)計(jì)了一套氣態(tài)鹵代烴工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)格氏試劑的設(shè)備系統(tǒng)，其提到以固定床反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，由于沒有攪拌，格氏反應(yīng)是一種非常熱烈的放熱反應(yīng)，在反應(yīng)過程中，鎂屑的表面會生成大量的固體把鎂屑包裹，存在反應(yīng)突然中止的危險(xiǎn)，而且反應(yīng)收率也會大大降低。