CN102019155A - 热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器，包括反应器本体，反应器本体内设置有位于反应器本体下部的辐射区和中部的对流区，反应器本体上部还设置有烟囱；辐射区内设有加热段炉管，对流区内设有反应段炉管，反应段炉管外围设有夹套；烟囱与对流区交界处还设有用于回收烟气热量的原料预热炉管；原料预热炉管一端设置有原料进口，原料预热管与夹套相连通，夹套与辐射段炉管相连通，辐射段炉管末端又与反应段炉管相连通，反应段炉管末端设置有物料出口。本发明具有结构简单，安全节能的效果。

Description

热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器 
技术领域
本发明属于化工设备领域，具体涉及一种制备苯基氯硅烷的反应器。 
背景技术
目前制造苯基氯硅烷的方法有三种分别为格式法、直接法及缩合法。 
方法一：格式法。采用氯苯及三氯氢硅或甲基二氯硅烷为原料，以格式试剂为催化剂，并加入一定量的溶剂，控制一定的温度及压力反应制的苯基氯硅烷产品。该工艺具有流程简单，原料易得；其缺点有：格式试剂制备过程要求较高，有时在反应过程中控制不当易引起冲料或爆炸；副产物氯化镁及溶剂处理较为复杂；生产效率较低；随着直接法的出现，格式法已基本被淘汰。反应器主要以搪瓷搅拌釜为主。 
方法二：直接法。以氯苯及硅粉为原料，以铜作催化剂，控制反应温度500-600℃下，反应生产苯基氯硅烷混合物，经分离制的苯基氯硅烷产品及副产物（主要为苯、四氯化硅、二氯二苯基硅烷、多氯联苯等）。该方法原料氯苯及硅粉易得，生产效率较格式法生产苯基氯硅烷大大提高，氯苯的转化率30%（质量比）左右，主要产品苯基三氯硅烷收率35%左右。其缺点：催化剂铜的用量为硅粉用量的30～50%（质量比），催化剂用量较大；副产物中含有多氯联苯为剧毒及致癌物质。反应器主要有立式搅拌床、转床、流化床。其中以流化床反应器为主。 
方法三：缩合法 。以氯苯及三氯氢硅为原料，在650-750℃高温的空管中进行反应生成苯基氯硅烷混合物，经分离制的苯基氯硅烷产品及副产物（主要为苯、四氯化硅）。产品收率高达50%左右。该法具有设备流程简单，原料易得、操作稳定及目的产物收率较高等优点，因而生产苯基氯硅烷的成本远比其他两种方法低。以管式反应器为主。 
目前国内现有的苯基氯硅烷生产中，主要以直接法为主，其反应器主要为流化床。该生产工艺使用原料为硅粉与氯苯，在催化剂铜的作用下，控制反应温度500-600℃，反应生成苯基氯硅烷混合单体，经分离得到苯基氯硅烷产品及副产物。此方法系统物料副反应较多，并有副产物多氯联苯致癌物质生成，硅粉对设备的磨损较大，存在周期性更换设备现象，且床内积碳现象，需经常周期性停车检修设备。催化剂铜的用量为硅粉用量的30～50%（质量比），催化剂用量较大。 
发明内容
本发明为解决直接法生产苯基氯硅烷的缺陷，提供一种更加安全节能的热缩合法生产苯基氯硅烷反应器。 
本发明采用的技术方案如下：一种热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器，包括反应器本体，反应器本体内设置有位于反应器本体下部的辐射区和中部的对流区，反应器本体上部还设置有烟囱；辐射区内设有加热段炉管，对流区内设有反应段炉管，反应段炉管外围设有夹套；烟囱与对流区交界处还设有用于回收烟气热量的原料预热炉管；原料预热炉管一端设置有原料进口，原料预热管与夹套相连通，夹套与辐射段炉管相连通，辐射段炉管末端又与反应段炉管相连通，反应段炉管末端设置有物料出口。 
本发明的热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器，所述辐射区两侧分别设置有无火焰燃烧器。 
本发明的热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器，辐射区加热段采用清洁燃料天然气作为燃料 
本发明的热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器，所述辐射区开设有蒸汽管接口和氮气管接口，用于发生安全事故时灭火。
本发明的热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器，所述辐射区大小如下：长：6000～9000mm   宽：4000～6000mm    高：4000～6000mm。 
本发明的热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器，所述对流区大小如下：长：6000～9000mm   宽：2000～4000mm    高：6000～9000mm。 
本发明具有如下有益效果： 
1）、辐射区加热段采用清洁燃料天然气作为燃料，与直接法生产苯基氯硅烷用电相比更具有安全性。
2）、辐射区设置蒸汽管口及氮气管口，以备发生安全事故时用。 
3）、采用无火焰燃烧器，通过对燃烧器的调节可改变燃料用量及火焰的强度，有利于加热温度的控制；无火焰燃烧器可避免火焰对炉管的损伤。 
4）、反应段采用夹套管，反应前物料走夹套，反应中物料走管内，可及时移出系统反应热，使反应更加平稳。 
5）、在烟气出口处设置原料预热管，利用烟气热量使反应前物料被预热到一定的温度，减少了反应前物料加热用燃料，从而达到节能降耗效果。 
附图说明
图1是本发明热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器的结构示意图。 
图2是图1的左侧透视图。
具体实施方式
如图所示，本发明热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器，包括反应器本体。反应器本体内设置有位于本体下部的辐射区1（即加热段）和位于本体中部的对流区2（即反应段）。反应器本体上部还设置有烟囱3。辐射区1内设有加热段炉管8，且整个辐射区1整体呈长方形状，实际使用时可根据需要，设计成如下尺寸：长：6000mm，宽：4000mm，高：4000mm或长：7500mm，宽：5000mm ，高：5000mm或长： 9000mm ，宽：6000mm，高：6000mm。由于设计成如上尺寸，使得辐射区1的热辐射空间更加合适，辐射效果更佳。辐射区1的两侧还设有无火焰燃烧器9及火焰观测孔10，。无火焰燃烧器9可连接外部天然气作为燃料对辐射区进行加热。同时辐射区1的两侧下方还设置有氮气管接口12、蒸汽管接口11。当发生安全事故时，这两个接口可连接外部氮气和蒸汽对内部进行灭火，从而有效处理安全事故的发生。 
位于反应器本体上部的烟囱3与位于本体中部对流区2的交界处设有用于回收烟气热量的原料预热炉管6。对流区2内设有反应段炉管7，反应段炉管7上设有夹套。位于下部的辐射区1内设置有辐射段炉管8。原料预热炉管6与反应段炉管7上的夹套相连通，夹套又与辐射段炉管8的一端相连通，辐射段炉管8的另一端又与反应段炉管7相连通。反应段炉管7的末端设置有物料出口5。原料预热炉管进料端设置有原料进口4。 
使用时，混合后的反应前物料由进料口4处进入反应器，通过原料预热管6将温度预热到一定的温度，再进入对流区2内的反应段炉管7的夹套内，通过反应段炉管管道的换热，将原料再预热到一定温度。预热后的反应前物料再进入辐射区内的辐射段炉管8进行加热，通过天然气加热到反应需要的温度后进入到反应段炉管，此时物料在引发剂的作用下开始反应，反应后物料从物料出口5离开反应器后进入冷却系统。 

Claims (6)

1.一种热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器，包括反应器本体，其特征在于：反应器本体内设置有位于反应器本体下部的辐射区和中部的对流区，反应器本体上部还设置有烟囱；辐射区内设有加热段炉管，对流区内设有反应段炉管，反应段炉管外围设有夹套；烟囱与对流区交界处还设有用于回收烟气热量的原料预热炉管；原料预热炉管一端设置有原料进口，原料预热管与夹套相连通，夹套与辐射段炉管相连通，辐射段炉管末端又与反应段炉管相连通，反应段炉管末端设置有物料出口。
2.根据权利要求1所述苯基氯硅烷的反应器，其特征在于：所述辐射区两侧分别设置有无火焰燃烧器。
3.根据权利要求1所述苯基氯硅烷的反应器，其特征在于：辐射区加热段采用清洁燃料天然气作为燃料。
4.根据权利要求1所述苯基氯硅烷的反应器，其特征在于：所述辐射区开设有蒸汽管接口和氮气管接口，用于发生安全事故时灭火。
5.根据权利要求1所述苯基氯硅烷的反应器，其特征在于：所述辐射区大小如下：长：6000～9000mm   宽：4000～6000mm    高：4000～6000mm。
6.根据权利要求1所述苯基氯硅烷的反应器，其特征在于：所述对流区大小如下：长：6000～9000mm   宽：2000～4000mm    高：6000～9000mm。
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