專(zhuān)利名稱(chēng)：一種飽和酸水解二甲基二氯硅烷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及甲基氯硅烷的水解工藝，具體涉及的是在飽和酸中水解二甲基二氯硅 烷制備高含量環(huán)硅氧烷和低氯離子的水解物工藝。
背景技術(shù)：
二甲基二氯硅烷是有機(jī)硅單體生產(chǎn)中的重要產(chǎn)品，其水解生成的聚二甲基硅氧烷 是生產(chǎn)有機(jī)硅下游產(chǎn)品如硅油、硅橡膠等的主要原料。二甲基二氯硅烷的水解可以按兩種方法進(jìn)行，一種就是采用大量水水解或者恒沸 酸(約20%的鹽酸)水解工藝，該生產(chǎn)工藝的優(yōu)點(diǎn)是水解產(chǎn)物中的聚硅氧烷環(huán)體的含量高， 水解產(chǎn)物與鹽酸分離容易。缺點(diǎn)是反應(yīng)生成的氯化氫溶于水或者稀酸中要放出大量的熱， 并且需要通過(guò)蒸餾裝置再獲得氣相氯化氫來(lái)重復(fù)利用，該工藝需要消耗大量的能量；另一 種水解工藝就是在缺水條件下水解，可以直接獲得氣相氯化氫，但是所得粗水解產(chǎn)物中的 線(xiàn)性硅氧烷具有Cl末端基，進(jìn)一步中和會(huì)導(dǎo)致氯損失并由此產(chǎn)生大量的廢酸水，同時(shí)所得 產(chǎn)物中的環(huán)硅氧烷的含量低，造成水解物與酸水的分離難。與甲基氯硅烷的水解有關(guān)文獻(xiàn)有CN85100433B公開(kāi)了有機(jī)氯硅烷水解工藝，采用靜態(tài)混合器，在飽和鹽酸條件下循 環(huán)操作，該水解工藝中氯化氫收率高，但是水解物中環(huán)體含量低，并且沒(méi)有涉及對(duì)帶有Cl 末端基的線(xiàn)性硅氧烷的處理工藝。CN1090580A公開(kāi)了有機(jī)基二氯硅烷的水解方法，在水解反應(yīng)中加入水解助劑，使 中和硅氧烷中殘留HCl不乳化而提高水解物種環(huán)硅氧烷的含量，該水解工藝中不能直接得 到氣態(tài)氯化氫。CN1037002C公開(kāi)了制備聚二甲基硅氧烷的方法，采用兩步水解制備第一步，二 甲基二氯硅烷與存在于鹽酸中的水反應(yīng)得到包括環(huán)狀和線(xiàn)狀含氯聚二甲基硅氧烷的粗水 解產(chǎn)物和氣態(tài)氯化氫。第二步，用蒸汽處理粗水解產(chǎn)物以減少含氯量，并生鹽酸。該方法中 因第二步采用高溫水蒸汽處理，水解物的粘度難于控制。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種在飽和酸中水解二甲基二氯硅烷 制備高含量環(huán)硅氧烷和低氯離子的水解物工藝，并回收可以直接用于氯甲烷合成的氯化氫 氣體。本發(fā)明制備方法的主要步驟包括經(jīng)汽化后的二甲基二氯硅烷與濃鹽酸溶液混合后進(jìn)行水解反應(yīng)，反應(yīng)液進(jìn)入相分 離器分離，分離后的粗水解物再次與濃鹽酸進(jìn)行第二次水解，進(jìn)入相分離器分離出水解物 和酸水，水解物水洗，水洗物進(jìn)入相分離器分離得聚二甲基硅氧烷和酸水；第一次水解分離 出的濃鹽酸進(jìn)入液膜反應(yīng)器分離出氯化氫氣體，濃鹽酸則返回水解反應(yīng)器，參與循環(huán)反應(yīng)， 其它步驟分離后的酸水也參與循環(huán)反應(yīng)。
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下面對(duì)本發(fā)明制備方法進(jìn)行詳細(xì)的描述1)第一級(jí)水解二甲基二氯硅烷經(jīng)汽化器汽化后與濃鹽酸溶液一起進(jìn)入汽液混合 器中混合后進(jìn)入水解反應(yīng)器中進(jìn)行水解反應(yīng)，反應(yīng)體系中二甲基二氯硅烷與濃鹽酸重量之 比為1 15 35 (Wt)，濃鹽酸濃度優(yōu)選37 55%，反應(yīng)溫度優(yōu)選20 45°C，反應(yīng)壓力優(yōu)選 0. 2 0. 8Mpa(G)，反應(yīng)物在反應(yīng)器中的停留時(shí)間即反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選20 90s ；水解反應(yīng)后混 合物進(jìn)入相分離器進(jìn)行分離，分離出粗水解物和濃鹽酸，其中分離后的濃鹽酸濃度為40 55%，分離后的濃鹽酸進(jìn)入液膜反應(yīng)器分離出氯化氫氣體，濃度為37 55%的鹽酸則返回 水解反應(yīng)器，參與循環(huán)反應(yīng)。2)第二級(jí)水解從一級(jí)水解來(lái)的粗水解物進(jìn)入二級(jí)水解反應(yīng)器進(jìn)行水解，反應(yīng)體 系中酸水與水解物之比優(yōu)選5 15 (wt)，反應(yīng)溫度優(yōu)選30 50°C，反應(yīng)壓力優(yōu)選0 0. 05MPa(G)；反應(yīng)后的混合物進(jìn)入相分離器進(jìn)行分離，分離后的酸水部分進(jìn)入本次水解中 循環(huán)反應(yīng)，部分補(bǔ)充一次水解反應(yīng)器中水解損失的水，循環(huán)酸的濃度范圍優(yōu)選15 35% ； 反應(yīng)物在反應(yīng)器中的停留時(shí)間即反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選50 150s。3) 一級(jí)水洗從二級(jí)水解出來(lái)的水解物進(jìn)入水洗釜，系統(tǒng)壓力為常壓，反應(yīng)溫度優(yōu) 選為30 60°C，然后混合物進(jìn)入相分離器分離，分離后的酸水部分進(jìn)入本次水洗中循環(huán)反 應(yīng)，部分補(bǔ)充二級(jí)水解反應(yīng)器中損失的水，系統(tǒng)中循環(huán)稀酸濃度范圍優(yōu)選為3 8% ；循環(huán) 稀酸與水解物之比優(yōu)選大于2 (wt)，更優(yōu)選2 10 (wt)；4)n+l級(jí)水洗與一級(jí)水洗相同，只是分離后的酸水部分進(jìn)入本次水洗中循環(huán)反應(yīng)， 部分補(bǔ)充上級(jí)水洗釜中損失的水，稀酸濃度逐級(jí)降低，溫度逐級(jí)升高，其余比例范圍同上， 其中η優(yōu)選為1 6，更優(yōu)選2 3。5)最后一次水洗，從η+1級(jí)水洗來(lái)的水解物進(jìn)入水洗釜，本次水洗中補(bǔ)充軟水，該 反應(yīng)體系為常壓反應(yīng)，反應(yīng)溫度優(yōu)選為80 95°C，反應(yīng)后混合物進(jìn)入相分離器中分離，分 離后的酸水部分進(jìn)入本次水洗中循環(huán)反應(yīng)，部分補(bǔ)充上級(jí)水洗釜中損失的水，補(bǔ)充的軟水 為二甲基二氯硅烷水解所消耗的水量。最后得二甲基二氯硅烷水解物聚二甲基硅氧烷。本發(fā)明工藝不采用堿來(lái)中和水解物中的鹽酸，直接采用軟水洗滌，避免含鹽廢水 的產(chǎn)生，且合理設(shè)計(jì)并控制每個(gè)水解/水洗單元補(bǔ)充的水量即鹽酸濃度，并使用相分離器 使油相與酸水的分離高效進(jìn)行，并且整個(gè)系統(tǒng)中基本上不產(chǎn)生多余的稀鹽酸。本發(fā)明工藝中二甲基二氯硅烷采用汽相進(jìn)料，加強(qiáng)了兩相的混合效果，并使一級(jí) 水解過(guò)程中水解反應(yīng)更徹底，粗水解物中Cl末端基的線(xiàn)性硅氧烷的含量降低，使得到的最 終聚二甲基硅氧烷中的氯離子含量低。本發(fā)明工藝采用飽和鹽酸水解，水解反應(yīng)所生產(chǎn)的氯化氫經(jīng)過(guò)液膜反應(yīng)器直接獲 得，并直接用于氯甲烷合成，簡(jiǎn)化了操作工藝，節(jié)省了能耗，降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明采用優(yōu)選的二級(jí)水解反應(yīng)中的鹽酸濃度、反應(yīng)溫度、停留時(shí)間、循環(huán)比可以 控制成品水解物中環(huán)體含量，并得到滿(mǎn)意的低黏度水解物。
圖1為本發(fā)明的工藝流程圖
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1第一級(jí)水解1500kg/hr 二甲基二氯硅烷經(jīng)過(guò)氣化后與18000kg/hr、48%循環(huán)濃鹽酸一起進(jìn)入 汽液混合器，水解反應(yīng)系統(tǒng)溫度保持在25士5°C，壓力為0. 2IMpa (G)，反應(yīng)物在反應(yīng)系統(tǒng)中 的停留時(shí)間為40s，反應(yīng)后的混合物在相分離器中進(jìn)行分離，分離后的濃酸進(jìn)入液膜反應(yīng)器 分離出HCL氣體。得到粗水解物910kg/hr進(jìn)入二級(jí)水解。第二級(jí)水解910kg/hr粗水解物與8000kg/hr、濃度32 %的循環(huán)鹽酸一起進(jìn)入二級(jí)水解反應(yīng) 器，反應(yīng)系統(tǒng)的溫度為30°C，壓力為常壓，水解物在反應(yīng)系統(tǒng)中的停留時(shí)間為55s，反應(yīng)后 的混合物進(jìn)入相分離器，得到882kg/hr水解物，得到的酸水循環(huán)使用。第一級(jí)水洗882kg/hr水解物與5000kg/hr、濃度5 %的稀酸一起進(jìn)入靜態(tài)混合器，經(jīng)充分混 合洗滌后進(jìn)入液膜洗滌器，系統(tǒng)溫度控制在40士5°C，混合物經(jīng)相分離器分離得水解物 873kg/hr，得到的酸水循環(huán)使用。第二級(jí)水洗873kg/hr水解物與4000kg/hr、濃度2 %的稀酸一起進(jìn)入靜態(tài)混合器，經(jīng)充分混 合洗滌后進(jìn)入液膜洗滌器，系統(tǒng)溫度控制在50士5°C，混合物經(jīng)相分離器分離得水解物 865kg/hr，得到的酸水循環(huán)使用。第三級(jí)水洗865kg/hr水解物與3879kg/hr 0. 1 %的稀酸、121kg/hr軟水一起進(jìn)入靜態(tài)混合 器，經(jīng)充分混合洗滌后進(jìn)入液膜洗滌器，系統(tǒng)溫度控制在90 士 5°C，混合物經(jīng)相分離器分離 得水解物862kg/hr，得到的酸水循環(huán)使用。得到的水解物成品經(jīng)測(cè)定所得二甲基二氯硅烷水解物即聚二甲基硅氧烷中環(huán)硅 氧烷含量為51. 2%，氯含量5ppm，粘度12mpa. s。
權(quán)利要求
一種水解二甲基二氯硅烷制備聚二甲基硅氧烷的方法，其特征是包括汽化后的二甲基二氯硅烷與濃鹽酸溶液混合后進(jìn)行水解反應(yīng)，反應(yīng)液進(jìn)入相分離器分離，分離后的粗水解物再次與濃鹽酸進(jìn)行第二次水解，進(jìn)入相分離器分離出水解物和酸水，水解物水洗，水洗物進(jìn)入相分離器分離得聚二甲基硅氧烷和酸水；第一次水解分離出的濃鹽酸進(jìn)入液膜反應(yīng)器分離出氯化氫氣體，濃鹽酸則返回水解反應(yīng)器，參與循環(huán)反應(yīng)，其它步驟分離后的酸水也參與循環(huán)反應(yīng)。
2.權(quán)利要求1的方法，其中第一次水解中，二甲基二氯硅烷與濃鹽酸的重量比為 1 15 35，濃鹽酸濃度為37 55%，為重量百分比。
3.權(quán)利要求1的方法，其中第二次水解中，粗水解物與濃鹽酸的重量比為1 5 15， 濃鹽酸濃度為15 35%，為重量百分比。
4.權(quán)利要求1的方法，水洗包括水解物與稀鹽酸進(jìn)入水洗釜，水洗后混合物進(jìn)入相分 離器分離，循環(huán)水洗2 6次，最后補(bǔ)充軟水再次水洗，再分離。
5.權(quán)利要求4的方法，其中水洗溫度為30 60°C，系統(tǒng)中循環(huán)稀酸濃度范圍為3 8% ；循環(huán)稀酸與水解物重量比為2 10。
6.權(quán)利要求4的方法，其中用軟水洗時(shí)溫度為80 95°C。
7.權(quán)利要求4的方法，其中軟水的量為二甲基二氯硅烷水解中所消耗的水量。
8.權(quán)利要求1的方法，其中第一次水解的反應(yīng)時(shí)間為20 90s；第二次水解的反應(yīng)時(shí) 間為50 150s。
9.權(quán)利要求1的方法，其中第一次水解的溫度為20 45°C；第二次水解的溫度為30 50 "C。
10.權(quán)利要求1的方法，其中第一次水解的壓力為0.2 0. SMpa ；第二次水解的壓力為 0 0. 05MPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及甲基氯硅烷的水解工藝，具體涉及在飽和酸中水解二甲基二氯硅烷制備高含量環(huán)硅氧烷和低氯離子的水解物工藝。其特征是包括汽化后的二甲基二氯硅烷與濃鹽酸溶液混合后進(jìn)行水解反應(yīng)，反應(yīng)液進(jìn)入相分離器分離，分離后的粗水解物再次與濃鹽酸進(jìn)行第二次水解，進(jìn)入相分離器分離出水解物和酸水，水解物水洗，水洗物進(jìn)入相分離器分離得聚二甲基硅氧烷和酸水；第一次水解分離出的濃鹽酸進(jìn)入液膜反應(yīng)器分離出氯化氫氣體，濃鹽酸則返回水解反應(yīng)器，參與循環(huán)反應(yīng)，其它步驟分離后的酸水也參與循環(huán)反應(yīng)。本發(fā)明復(fù)方簡(jiǎn)化了操作工藝，節(jié)省了能耗，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C08G77/06GK101982485SQ20101051125
公開(kāi)日2011年3月2日 申請(qǐng)日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者嚴(yán)加高, 朱德洪, 朱恩偉, 朱恩俊, 錢(qián)芬芬 申請(qǐng)人:江蘇宏達(dá)新材料股份有限公司