CN101982485B - 一种饱和酸水解二甲基二氯硅烷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及甲基氯硅烷的水解工艺，具体涉及在饱和酸中水解二甲基二氯硅烷制备高含量环硅氧烷和低氯离子的水解物工艺。其特征是包括：汽化后的二甲基二氯硅烷与浓盐酸溶液混合后进行水解反应，反应液进入相分离器分离，分离后的粗水解物再次与浓盐酸进行第二次水解，进入相分离器分离出水解物和酸水，水解物水洗，水洗物进入相分离器分离得聚二甲基硅氧烷和酸水；第一次水解分离出的浓盐酸进入液膜反应器分离出氯化氢气体，浓盐酸则返回水解反应器，参与循环反应，其它步骤分离后的酸水也参与循环反应。本发明复方简化了操作工艺，节省了能耗，降低了生产成本。

Description

一种饱和酸水解二甲基二氯硅烷的方法
技术领域
本发明涉及甲基氯硅烷的水解工艺，具体涉及的是在饱和酸中水解二甲基二氯硅烷制备高含量环硅氧烷和低氯离子的水解物工艺。
背景技术
二甲基二氯硅烷是有机硅单体生产中的重要产品，其水解生成的聚二甲基硅氧烷是生产有机硅下游产品如硅油、硅橡胶等的主要原料。
二甲基二氯硅烷的水解可以按两种方法进行，一种就是采用大量水水解或者恒沸酸(约20％的盐酸)水解工艺，该生产工艺的优点是水解产物中的聚硅氧烷环体的含量高，水解产物与盐酸分离容易。缺点是反应生成的氯化氢溶于水或者稀酸中要放出大量的热，并且需要通过蒸馏装置再获得气相氯化氢来重复利用，该工艺需要消耗大量的能量；另一种水解工艺就是在缺水条件下水解，可以直接获得气相氯化氢，但是所得粗水解产物中的线性硅氧烷具有Cl末端基，进一步中和会导致氯损失并由此产生大量的废酸水，同时所得产物中的环硅氧烷的含量低，造成水解物与酸水的分离难。
与甲基氯硅烷的水解有关文献有：
CN85100433B公开了有机氯硅烷水解工艺，采用静态混合器，在饱和盐酸条件下循环操作，该水解工艺中氯化氢收率高，但是水解物中环体含量低，并且没有涉及对带有Cl末端基的线性硅氧烷的处理工艺。
CN1090580A公开了有机基二氯硅烷的水解方法，在水解反应中加入水解助剂，使中和硅氧烷中残留HCl不乳化而提高水解物种环硅氧烷的含量，该水解工艺中不能直接得到气态氯化氢。
CN1037002C公开了制备聚二甲基硅氧烷的方法，采用两步水解制备：第一步，二甲基二氯硅烷与存在于盐酸中的水反应得到包括环状和线状含氯聚二甲基硅氧烷的粗水解产物和气态氯化氢。第二步，用蒸汽处理粗水解产物以减少含氯量，并生盐酸。该方法中因第二步采用高温水蒸汽处理，水解物的粘度难于控制。
发明内容
本发明主要针对现有技术存在的缺陷，提供一种在饱和酸中水解二甲基二氯硅烷制备高含量环硅氧烷和低氯离子的水解物工艺，并回收可以直接用于氯甲烷合成的氯化氢气体。
本发明制备方法的主要步骤包括：
经汽化后的二甲基二氯硅烷与浓盐酸溶液混合后进行水解反应，反应液进入相分离器分离，分离后的粗水解物再次与浓盐酸进行第二次水解，进入相分离器分离出水解物和酸水，水解物水洗，水洗物进入相分离器分离得聚二甲基硅氧烷和酸水；第一次水解分离出的浓盐酸进入液膜反应器分离出氯化氢气体，浓盐酸则返回水解反应器，参与循环反应，其它步骤分离后的酸水也参与循环反应。
下面对本发明制备方法进行详细的描述：
1)第一级水解二甲基二氯硅烷经汽化器汽化后与浓盐酸溶液一起进入汽液混合器中混合后进入水解反应器中进行水解反应，反应体系中二甲基二氯硅烷与浓盐酸重量之比为1∶15～35(wt)，浓盐酸浓度优选37～55％，反应温度优选20～45℃，反应压力优选0.2～0.8Mpa(G)，反应物在反应器中的停留时间即反应时间优选20～90s；水解反应后混合物进入相分离器进行分离，分离出粗水解物和浓盐酸，其中分离后的浓盐酸浓度为40～55％，分离后的浓盐酸进入液膜反应器分离出氯化氢气体，浓度为37～55％的盐酸则返回水解反应器，参与循环反应。
2)第二级水解从一级水解来的粗水解物进入二级水解反应器进行水解，反应体系中酸水与水解物之比优选5～15(wt)，反应温度优选30～50℃，反应压力优选0～0.05MPa(G)；反应后的混合物进入相分离器进行分离，分离后的酸水部分进入本次水解中循环反应，部分补充一次水解反应器中水解损失的水，循环酸的浓度范围优选15～35％；反应物在反应器中的停留时间即反应时间优选50～150s。
3)一级水洗从二级水解出来的水解物进入水洗釜，系统压力为常压，反应温度优选为30～60℃，然后混合物进入相分离器分离，分离后的酸水部分进入本次水洗中循环反应，部分补充二级水解反应器中损失的水，系统中循环稀酸浓度范围优选为3～8％；循环稀酸与水解物之比优选大于2(wt)，更优选2～10(wt)；
4)n+1级水洗与一级水洗相同，只是分离后的酸水部分进入本次水洗中循环反应，部分补充上级水洗釜中损失的水，稀酸浓度逐级降低，温度逐级升高，其余比例范围同上，其中n优选为1～6，更优选2～3。
5)最后一次水洗，从n+1级水洗来的水解物进入水洗釜，本次水洗中补充软水，该反应体系为常压反应，反应温度优选为80～95℃，反应后混合物进入相分离器中分离，分离后的酸水部分进入本次水洗中循环反应，部分补充上级水洗釜中损失的水，补充的软水为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。
本发明工艺不采用碱来中和水解物中的盐酸，直接采用软水洗涤，避免含盐废水的产生，且合理设计并控制每个水解/水洗单元补充的水量即盐酸浓度，并使用相分离器使油相与酸水的分离高效进行，并且整个系统中基本上不产生多余的稀盐酸。
本发明工艺中二甲基二氯硅烷采用汽相进料，加强了两相的混合效果，并使一级水解过程中水解反应更彻底，粗水解物中Cl末端基的线性硅氧烷的含量降低，使得到的最终聚二甲基硅氧烷中的氯离子含量低。
本发明工艺采用饱和盐酸水解，水解反应所生产的氯化氢经过液膜反应器直接获得，并直接用于氯甲烷合成，简化了操作工艺，节省了能耗，降低了生产成本。
本发明采用优选的二级水解反应中的盐酸浓度、反应温度、停留时间、循环比可以控制成品水解物中环体含量，并得到满意的低黏度水解物。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图
具体实施方式
实施例1
第一级水解
1500kg/hr二甲基二氯硅烷经过气化后与18000kg/hr、48％循环浓盐酸一起进入汽液混合器，水解反应系统温度保持在25±5℃，压力为0.21Mpa(G)，反应物在反应系统中的停留时间为40s，反应后的混合物在相分离器中进行分离，分离后的浓酸进入液膜反应器分离出HCL气体。得到粗水解物910kg/hr进入二级水解。
第二级水解
910kg/hr粗水解物与8000kg/hr、浓度32％的循环盐酸一起进入二级水解反应器，反应系统的温度为30℃，压力为常压，水解物在反应系统中的停留时间为55s，反应后的混合物进入相分离器，得到882kg/hr水解物，得到的酸水循环使用。
第一级水洗
882kg/hr水解物与5000kg/hr、浓度5％的稀酸一起进入静态混合器，经充分混合洗涤后进入液膜洗涤器，系统温度控制在40±5℃，混合物经相分离器分离得水解物873kg/hr，得到的酸水循环使用。
第二级水洗
873kg/hr水解物与4000kg/hr、浓度2％的稀酸一起进入静态混合器，经充分混合洗涤后进入液膜洗涤器，系统温度控制在50±5℃，混合物经相分离器分离得水解物865kg/hr，得到的酸水循环使用。
第三级水洗
865kg/hr水解物与3879kg/hr 0.1％的稀酸、121kg/hr软水一起进入静态混合器，经充分混合洗涤后进入液膜洗涤器，系统温度控制在90±5℃，混合物经相分离器分离得水解物862kg/hr，得到的酸水循环使用。
得到的水解物成品经测定所得二甲基二氯硅烷水解物即聚二甲基硅氧烷中环硅氧烷含量为51.2％，氯含量5ppm，粘度12mpa.s。

Claims (9)

1.一种水解二甲基二氯硅烷制备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与浓盐酸溶液混合后进行水解反应，反应液进入相分离器分离，分离后的粗水解物再次与浓盐酸进行第二次水解，进入相分离器分离出水解物和酸水，水解物水洗，水洗物进入相分离器分离得聚二甲基硅氧烷和酸水；第一次水解分离出的浓盐酸进入液膜反应器分离出氯化氢气体，浓盐酸则返回水解反应器，参与循环反应，其它步骤分离后的酸水也参与循环反应，其中水洗包括：水解物与稀盐酸进入水洗釜，水洗后混合物进入相分离器分离，循环水洗2～6次，最后补充软水再次水洗，再分离。
2.权利要求1的方法，其中第一次水解中，二甲基二氯硅烷与浓盐酸的重量比为1∶15～35，浓盐酸浓度为37～55％，为重量百分比。
3.权利要求1的方法，其中第二次水解中，粗水解物与浓盐酸的重量比为1∶5～15，浓盐酸浓度为15～35％，为重量百分比。
4.权利要求1的方法，其中水洗温度为30～60℃，系统中循环稀酸浓度范围为3～8％；循环稀酸与水解物重量比为2～10。
5.权利要求1的方法，其中用软水洗时温度为80～95℃。
6.权利要求1的方法，其中软水的量为二甲基二氯硅烷水解中所消耗的水量。
7.权利要求1的方法，其中第一次水解的反应时间为20～90s；第二次水解的反应时间为50～150s。
8.权利要求1的方法，其中第一次水解的温度为20～45℃；第二次水解的温度为30～50℃。
9.权利要求1的方法，其中第一次水解的压力为0.2～0.8MPa；第二次水解的压力为0～0.05MPa。
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