[發明專利]一種生產及分離苯基三氯硅烷的方法和裝置

有效

• 申請號: 201410452302.2
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104311590B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 黃國強;黃友光
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C07F7/12
• 分類號: C07F7/12;C07F7/20
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本發明涉及一種生產及分離苯基三氯硅烷的方法和裝置，用氯化鋁、氯化硼、氟化硼等催化熱縮合法由三氯氫硅合成苯基三氯氫硅的單程轉化率達到了80％,并且反應溫度在250-400℃這一較溫和的條件反應，同時過量的氯苯實現了回收再利用，進一步提高了產品收率，相對于傳統的直接反應法合成苯基三氯硅烷，節約了大量能源。

背景技術

在加快培育和發展的戰略性新興產業中，有機硅不僅是七大戰略性新興產業之一，新材料的重要組成部分，而且是其它六大戰略性新興產業不可或缺的配套材料，可以說有機硅在發展戰略性新興產業中具有舉足輕重的作用。

有機硅材料除在建筑、汽車、紡織、電子電器等傳統應用領域繼續保持穩步增長，“十一五”期間，有機硅在新能源、安全環保、醫療衛生及高端制造等方面不斷開發出新的用途，擴大了有機硅的應用領域。特別是在太陽能電池、LED、個人護理用品、軌道交通以及替代石油基產品等方面，有機硅的應用得到快速發展。

業內人士認為，在有機硅產業鏈中，從最重要的基礎原料金屬硅到有機硅終端產品，可實現數倍甚至數十倍的增值，而當有機硅產品應用到其它領域時，還可產生更大的增值效應。隨著石油資源的日漸枯竭和全球能源的日益緊張，有機硅材料作為石油基產品(各種合成油和合成橡膠)的替代品，優勢十分明顯，發展空間十分巨大。替代石油基產品將成為未來有機硅材料的最大增長點。

有機硅產業鏈由原料、單體、中間體、深加工產品四個環節組成，生產有機硅的基礎原料主要有金屬硅、甲醇、氯化氫及其他配合劑。最重要的有機硅單體是甲基單體、苯基單體和乙烯基單體。苯基三氯硅烷是最重要的苯基單體之一。

相對于甲基有機硅材料，苯基有機硅材料具有力學強度高、電絕緣性能好、耐熱性能優良、難燃等優點。苯基的存在有助于改善有機聚硅氧烷的性能，使有機硅產品在航空航天、國防軍工等領域的應用更加廣泛。目前我國苯基氯硅烷單體的產能低于1×10⁴噸/年，不能滿足國內需求。苯基氯硅烷包括苯基三氯硅烷和甲基苯基二氯硅烷等，作為一種用途廣泛的有機硅單體，其用量僅次于甲基氯硅烷。

目前合成苯基三氯硅烷的方法主要用直接法，，而直接法具有生產工藝復雜，應用流化床連續生產苯基氯硅烷的工藝流程，先將氯苯與四氯化碳按比例混合備用，再將硅粉、銅粉及助催化劑按比例加入觸體干燥器，通氮氣干燥，再將Si-Cu觸體通入流化床中進行反應，得到苯基三氯硅烷，之后對產品進行分餾提純。存在原料利用率低，耗能大等問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求一種適合生產及分離苯基三氯硅烷的方法和裝置，利用氯化鋁催化劑熱縮合法由三氯氫硅生成苯基三氯硅烷，用兩個苯基氯硅烷脫輕塔實現苯基三氯硅烷的提純和過量氯苯的回收利用，為實現上述目的，本發明提出生產及分離苯基三氯硅烷的方法在反應裝置；具體技術方案如下：

一種生產及分離苯基三氯硅烷的操方法，步驟如下：

1).將氯苯和三氯氫硅同時進行氣化；

2).氣化后的三氯氫硅與氯苯進行反應，以氯化鋁或者鎳催化劑(催化劑含量是三氯氫硅摩爾含量的0.1％-15％)，反應溫度為200-400℃，反應壓力控制在0.1-0.7MPa；

3).反應后得到的產物進入苯基三氯硅烷脫輕塔，脫去氯化氫、苯、四氯化硅、二氯氫硅的輕組分雜質；

4).除去輕組分雜質后的粗產品再進入苯基三氯硅烷脫輕塔，實現氯苯與苯基三氯硅烷分離，重組分為苯基三氯硅烷產品。

所述的步驟1)中，優選氯苯與三氯氫硅的物質量之比為1.5～4.0：1；優選氣化溫度為150-250℃。

所述的步驟2)中脫輕塔優選操作壓力為常壓，優選塔頂溫度在30-80℃。

所述的步驟3)中脫輕塔優選為常壓操作，塔頂溫度優選控制在100-150℃。

本發明的生產及分離苯基三氯硅烷裝置，包括氣化室、反應器和苯基三氯硅烷脫輕塔；其特征是苯基三氯硅烷脫輕塔為兩個塔串聯，每個塔上面設置有冷凝器，塔下面設置有再沸器，第一個苯基三氯硅烷脫輕塔連接有輕組分收集罐；第二個苯基三氯硅烷脫輕塔內設置有催化劑，塔底設置有苯基三氯硅烷產品灌。

可以在第二個苯基三氯硅烷脫輕塔輕組分通過管路連接返回到氣化室中。實現氯苯的回收利用。

上述步驟中，可以先先將純度≥99％的氯苯和三氯氫硅收集于儲罐；用氮氣排除氣化室和反應器的空氣，使裝置中空氣全部被氮氣置換。

本發明一種生產及分離苯基三氯硅烷的方法和裝置具有以下優點：