CN101007820B - 一种连续法合成苯基氯硅烷的成套设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续法合成苯基氯硅烷的成套设备。它需要解决的技术问题是，提供一种不使用催化剂，合成路线短，且产率较高的连续法所需要的成套设备，以及解决在线清除积炭和反应装置只有单独一个温度区等技术问题。该成套设备，其特征在于由预热装置(A)，管式反应装置(B)和过滤净化装置(C1、C2)以管道串联组成；预热装置上进口(A2)为物料进口，其下出口(A3)与管式反应装置的下进口(B2)连通，反应装置的上出口(B3)与过滤净化装置的进口连通；三装置所带夹套以管路与导热介质源连。

Description

一种连续法合成苯基氯硅烷的成套设备

技术领域

本发明涉及一种化工合成设备，具体是一种连续法合成苯基氯硅烷的成套设备。

背景技术

主要技术内容是利用含氢甲基氯硅烷和氯苯等液体原料，通过高温气化，气相合成苯基氯硅烷，继而经纯化、精馏等工序，制备原料级含苯基的氯硅烷，根据国内外技术资料检索和市场调研，苯基氯硅烷的主要制备方法及设备有：

①美国DOW CORNING公司采用格氏法生产(中国专利号CN3811629.4)：

该生产工艺采用釜式反应器。

②俄罗斯采用直接法工艺生产：

(注：反应条件：催化剂：Cu/Zn/Cd    温度350-450℃)

该方法催化剂用量大，占体系总量的35％，粗产品的组份复杂，纯化困难，生产过程中消耗大量的水、电、煤，同时还有联苯、多氯联苯等强致癌物质生成。在350-450℃下的固气相反应，反应器为搅拌床，搅拌密封、耐酸要求高，导致连续生产周期短。

③直接法合成苯基氯硅烷(化学工业部晨光化工研究院一分院，专利号CN85102880)

应用新型催化体系--铜合金粉改进直接法苯基氯硅烷的方法。该合金粉粒度为5-100微米，组成除Cu外，尚含有数种金属助催化剂，这些助催化剂可选择Zn、Cd、Hg、Sn、Pb、Sb、Fe、Ni等，以Zn、Sn、Pb、Sb为好。用此合金粉与硅粉组成触体参与反应，苯基氯硅烷产率可达60～220克/公斤小时，其中苯基三氯硅烷占85～95％，二苯二氯硅烷占5～15％，硅利用系数3～7公斤/公斤硅，氯苯利用系数1.0～1.3公斤/公斤氯苯。该方法产率还有待提高。

以硅粉和氯苯为主要原料直接合成苯基氯硅烷的方法，其特点是：应用多元组分铜合金粉为催化体系，与硅粉组成触体，在钢质流化床或搅拌床中进行直接合成反应。

④德国采用热缩法生产(德国瓦克化学有限公司，申请专利号CN951066900)

本发明是关于制备烷基或芳基二氯硅烷的方法，包括使烷基或芳基三氯硅烷与至少一种含有Si-连接的甲基、氢和/或氯原子的硅烷在催化剂存在下互成比例反应，生产设备未见报道。该方法催化剂容易中毒。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，克服背景技术不足，提供一种不使用催化剂，合成路线短，且产率较高的连续法所需要的合成苯基氯硅烷的成套设备。

由于现有技术中反应装置中的积炭需要停产清除，本发明需要解决的另一技术问题是，在线清除积炭而不影响连续生产。

本发明还需要解决反应装置只有单独一个温度区的问题，提供一种多温区反应装置。

本发明的连续法合成苯基氯硅烷的化工成套设备，其特征在于由预热装置A，管式反应装置B和过滤净化装置C1、C2以管道串联组成；耐酸预热装置上进口为物料进口，其下出口与管式反应装置的下进口连通，反应装置的上出口与过滤净化装置的进口连通；三装置所带夹套以管路与导热介质源连通。在预热装置中物流方向自上而下，而在反应装置中物流方向自下而上，使得物流方向最为合理。

1)所述的预热装置为立式管状腔体，腔体上部和下部有物料进口和出口，腔体底部有废液废渣清除口，腔体外有加热夹套；腔体内顶部有与物料进口连通的物料喷淋头，喷淋头下有分配帽，分配帽和腔体底部的支架之间是填料。装置中设喷淋头和分配帽有利于使物料分散得更均匀。

所述的填料可以是丝、块、环、锥、网、板状填料，其材质可以为陶瓷、金属。

2)所述的管式反应装置为立式管状腔体，腔体下部有排渣口、物料进口，上部有物料出口，腔体外有二至三个独立的夹套；腔体内有马达驱动的转轴，转轴上设有若干对互错排列的刮板。采用分段式夹套，可根据工艺需求方便地加热或降温，实现对反应器内温度的分段控制。

转轴-刮板结构，可在线清除反应装置内壁积炭。被清除的积炭从下部的排渣口排出。

3)所述的过滤净化装置为已经公开使用的多篮式管道过滤器。由于滤网采用折叠式结构特殊，故该过滤器的过滤面积为相同规格过滤器过滤面积的三倍以上。

作为优选，刮板相邻的两块长度在垂直方向上的投影重叠。以保证反应器腔壁需要清理的部分能全部刮到。刮板与腔体内壁之(高温下的)工作距离小于10mm，以保证未被刮下的积炭不至于过厚而影响导热。

过滤净化装置可以单台使用，作为优选，过滤净化装置为两台，与管式反应装置出口并联。需要时进行切换，确保成套设备长周期连续运转。

控制夹套温度的导热介质源按照生产温度可以有彼此独立的多个，作为优选，导热介质源为190～200℃的低温导热介质源和750～770℃的高温导热介质源(高于反应温度)；其中低温导热介质源与预热装置，管式反应装置和过滤净化装置的夹套连通，高温导热介质源在管式反应装置的夹套进口与低温导热介质源并联。高、低温导热介质源根据需要打开、关闭或关小，以调整夹套的工作温度。

作为优选，多篮式管道过滤器的夹套进口也采用高、低温导热介质源并联。

导热介质的加热方式为电热(包括电加热铜块加热、电感加热及远红外加热等)或夹套内热媒加热(包括烟道气、其他可利用的工艺介质及熔盐等)。

本发明具有合成路线短，合成效率高，高温条件使用寿命长的优点，比较适合与工业化生产。

附图说明

图1是本发明的成套设备示意图，其中T1为温度计，P1为压力表；

图2是预热装置中分配帽结构示意图，a为主视图，b为俯视图；

图3是反应装置转轴-刮板结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例。见图1，本发明的连续法合成苯基氯硅烷的化工成套设备，由耐酸预热装置A，管式反应装置B和过滤净化装置C1、C2以管道串联组成；耐酸预热装置下出口A3与管式反应装置的下进口B2连通，反应装置的上出口B3与滤净化装置——两个多篮式管道过滤器C1、C2并联。三装置的夹套均按照现有技术与190～200℃的低导热介质源(熔融盐)连通。

主要设备的材质要求在200～700℃范围内对工艺介质稳定，可以选用如含Cr0.4-0.6％、Mo0.25-1.2％为特点，并含有适量W、B、V、Si、Mn等的耐热钢，如12CrMo，15CrMo，12CrMoV，12Cr2MoWVB，12Cr3MoVS，1Cr5Mo等和含Mo1.8-4％，Ti5.8XC％-0.8％为特点的低含炭量不锈钢，如：Ocr17Ni13Mo2Ti，Ocr17Ni13MoTi，Cr18Ni13Mo2Ti，0Ocr17Ni14Mo2，O0Cr17Ni14Mo3等。本例采用Cr18Ni13Mo2Ti低含炭量不锈钢，预热装置A直径在φ100～φ800mm最优；设备高度在3～6m最为适用，本例预热装置A高5m，直径φ180mm。

预热装置A为立式管状耐酸腔体A1，腔体上部和下部有物料进口和出口A2、A3，腔体底部有废液废渣清除口A4，腔体外有加热夹套A5；腔体内顶部有与物料进口A2连通的物料喷淋头A6，喷淋头下有分配帽A7(见图2)，分配帽和腔体底部的支架A8之间是金属马鞍环填料A9，计6.3m³。

管式反应装置B为立式管状腔体B1，腔体下部有排渣口、物料进口B2，上部有物料出口B3，腔体外有三段独立的夹套B4，它的进口还并联有750～770℃的高导热介质源(熔融盐)。腔体内有马达驱动的转轴B5，转轴上设有若干对成90°互错排列的刮板B6，刮板为低含炭量不锈钢材质，尺寸为50×30×1cm，见图3。

两个多篮式管道过滤器也并联有750～770℃的高导热介质源。

开车生产实例：

第一步：将低温导热介质(熔融盐)预热至190～200℃，高温导热介质(熔融盐)预热至750～770℃；

第二步：打开低温导热介质(熔融盐)与预热装置夹套、过滤净化装置夹套进出连通阀门，将低温导热介质(熔融盐)通入夹套对预热装置进行预热，预热3～3.5小时，使预热装置、过滤净化装置腔内达到温度平衡；

第三步：打开反应装置三段夹套与低温导热介质各自进出连通阀门，将低温导热介质(熔融盐)通入夹套对反应装置进行预热，导入低温导热介质，预热1～1.5小时，然后打开高温导热介质(熔融盐)进出管式反应装置三段夹套各自进出阀门，预热1～1.5小时使管式反应装置三段夹套温度分别达到600℃、620℃、620℃，使管式反应装置内外达到温度平衡；

第四步：将干燥氮气通入预热装置，经管道、管式反应装置、过滤净化装置，保持0.5小时使整个装置系统达到温度稳定；

第五步将物料氯苯、甲基氯硅烷按2∶1(摩尔比)比例从进料口导入预热装置，气化后经出料口、连同管道、管式反应装置的进料口通入管式反应装置，经缩合反应，气体产物通过过滤净化装置过滤后成产品；

第六步：反应期间，通过调节高温导热介质的流量，保持管式反应装置中段夹套温度在610～620℃，底端、顶端夹套温度在600～610℃；

第七步：开车反应稳定后每12小时，开启马达除积炭刮板工作1小时，清除管式反应装置壁积炭。

Claims (7)

1.一种连续法合成苯基氯硅烷的成套设备，其特征在于由预热装置(A)，管式反应装置(B)和过滤净化装置(C1、C2)以管道串联组成；预热装置上进口(A2)为物料进口，其下出口(A3)与管式反应装置的下进口(B2)连通，反应装置的上出口(B3)与过滤净化装置的进口连通；三装置所带夹套以管路与导热介质源连通；所述的管式反应装置为立式管状腔体，腔体下部有排渣口、物料进口，上部有物料出口，腔体外有二至三个独立的夹套，腔体内有马达驱动的转轴，转轴上设有若干对互错排列的刮板。

2.根据权利要求1所述的成套设备，其特征在于，

1)所述的预热装置(A)为立式管状腔体(A1)，腔体上部和下部有物料进口(A2)和出口(A3)，腔体底部有废液废渣清除口(A4)，腔体外有加热夹套(A5)；腔体内顶部有与物料进口(A2)连通的物料喷淋头(A6)，喷淋头下有分配帽(A7)，分配帽和腔体底部的支架(A8)之间是填料(A9)；

2)所述的管式反应装置(B)为立式管状腔体(B1)，腔体下部有排渣口、物料进口(B2)，上部有物料出口(B3)，腔体外有二至三个独立的夹套(B4)；腔体内有马达驱动的转轴(B5)，转轴上设有若干对互错排列的刮板(B6)；

3)所述的过滤净化装置(C1、C2)为多篮式管道过滤器。

3.根据权利要求2所述的成套设备，其特征在于所述的刮板相邻的两块长度在垂直方向上的投影重叠。

4.根据权利要求3所述的成套设备，其特征在于所述的刮板与腔体内壁之工作距离小于10mm。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的成套设备，其特征在于所述的过滤净化装置为两台，与管式反应装置出口(B3)并联。

6.根据权利要求2或3或4所述的成套设备，其特征在于所述的导热介质源为190～200℃的低温导热介质源和750～770℃的高温导热介质源；其中低温导热介质源与预热装置(A)，管式反应装置(B)和过滤净化装置(C1、C2)的夹套连通，高温导热介质源在管式反应装置的夹套(B4)进口与低温导热介质源并联。

7.根据权利要求6所述的成套设备，其特征在于所述的高温导热介质源在多篮式管道过滤器的夹套进口与低温导热介质源并联。

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