CN102079753B - 一种甲基三丁酮肟基硅烷的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种甲基三丁酮肟基硅烷的制备方法，包括以下步骤：a.将一甲基三氯硅烷、丁酮肟和120#溶剂分别由进料泵经流量计连续的打入到釜式带搅拌的反应器中，反应出料一部分循环到釜式反应器中，另一部分采出，采出的物料经过两相分离器沉降分离分层后，上层为溶剂和甲基三丁酮肟基硅烷、以及未反应的丁酮肟和少量夹带的丁酮肟盐酸盐的粗品，下层为丁酮肟盐酸盐沉淀物；b.上层粗品与氨气在中和器中中和得到氯化铵固体并过滤，滤后的粗品液经薄膜蒸发器蒸馏，蒸出的溶剂循环到萃取塔使用，薄膜蒸发器釜底可得到高纯度的甲基三丁酮肟基硅烷成品。本方法可实现甲基三丁酮肟基硅烷的连续生产，反应转化率高，产品回收率高，对环境无污染。其所得产品收率达到95％，其甲基三丁酮肟其硅烷的含量超过97％。
Description
技术领域
本发明涉及一种硅烷交联剂的制备方法，尤其涉及一种甲基三丁酮肟基硅烷的制备方法。
背景技术
甲基三丁酮肟基硅烷主要是用作室温硫化硅橡胶的交联剂。现有的甲基三丁酮肟基硅烷的制备方法是：在反应釜中投入丁酮肟和溶剂，通过高位槽慢慢滴加甲基三氯硅烷；滴完继续反应一段时间，静置分层；上层物料中和后蒸发溶剂得到成品，下层物料去回收丁酮肟。上述工艺存在如下缺点：
(1)反应为间歇性生产，效率低，产量小，且品质不稳定。
(2)反应为间歇操作，接触空气机会多，造成产物水解，因此产品品质较差。
(3)反应过程溶解在下层沉淀物中的成品无法回收，造成产品浪费，收率低。
(4)生产成本高，生产1吨甲基三丁酮肟基硅烷需要消耗0.9-1.1吨丁酮肟，丁酮肟回收过程中，能耗大，易流失。
(5)生产过程中产生大量溶解有丁酮肟和产品的废水无法处理，污染环境。
(6)副产品氯化铵中含有丁酮肟和硅氧烷的杂质，利用价值低。
发明内容
本发明的目的是提供一种甲基三丁酮肟基硅烷的连续生产方法，具有反应转化率高、产品回收率高、丁酮肟消耗小、且副产物氯化铵纯度高、对环境无污染等优点。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案为：
一种甲基三丁酮肟基硅烷的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
a.将一甲基三氯硅烷、丁酮肟和120#溶剂按进料质量比为1∶3.55-3.6∶1分别由进料泵经流量计连续的打入到釜式带搅拌的反应器(1)中，反应温度控制在30-40℃，反应出料由泵(2)打入循环冷却器(3)冷却后一部分循环到釜式反应器(1)中，循环量控制在20-30m3/h；另一部分采出，采出的物料经过两相分离器(4)沉降分离分层后，上层为溶剂和甲基三丁酮肟基硅烷、以及未反应的丁酮肟和少量夹带的丁酮肟盐酸盐的粗品，下层为丁酮肟盐酸盐沉淀物；
b.上层粗品经泵(5)打入与氨气在中和器(6)中中和，使粗品中夹带的丁酮肟盐酸盐和氯离子转化为氯化铵固体，再经过滤器(7)将反应生成氯化铵固体过滤出来，滤后的粗品液经薄膜蒸发器(8)蒸馏，蒸出溶剂和未反应的丁酮肟，薄膜蒸发器(8)釜底即可得到高纯度的甲基三丁酮肟基硅烷成品。
在上述的步骤中120#溶剂在反应过程中的作用为：萃取甲基三丁酮肟基硅烷产品，使物料能更好的溶解，降低混合物的粘度，传热传质效果好。反应采用釜式搅拌器反应、泵打循环的反应系统，搅拌能更好的使物料分散，充分接触反应；采用泵打循环的目的是一来可以使反应过程中的热量及时的通过泵后冷却器带走而保持反应温度在30-40℃，二来循环的物料以较大流量进入到反应器中可以使反应器中物料充分返混，更进一步反应从而得到高的转化率。
作为优选，所述步骤a中的下层丁酮肟盐酸盐沉淀物由泵(11)打入涡轮萃取塔(12)上部，所述步骤b中经薄膜蒸发器(8)蒸发出的溶剂和未反应的丁酮肟由泵(9)打入溶剂储罐(10)后再进入萃取塔(12)下部循环使用。
作为优选，萃取塔(12)中使用的物料有丁酮肟盐酸盐沉淀物、薄膜蒸发器(8)蒸发出的溶剂和未反应的丁酮肟，其中溶剂粗品和丁酮肟盐酸盐沉淀物的进料体积流量比为1∶2-3，溶剂粗品与丁酮肟盐酸盐沉淀物在萃取塔(12)内进行液液传质，充分萃取出丁酮肟盐酸盐沉淀物中夹带的成品，萃取出的带甲基三丁酮肟基硅烷成品的溶剂由萃取塔顶部溢出，收集在溶剂储罐(19)中，由溶剂输送泵(13)打入反应器(1)循环使用。
萃取塔(12)内有很多转盘，搅拌带动转盘高速旋转产生脉冲，使两相在轴向产生推动力，因而可显著提高两相的液泛流速，同时又可保持高传质效率，两相塔内进行传质传热，沉淀物中的产品能充分溶解在溶剂中，由萃取塔顶部溢流出来，回收率极高。
作为优选，丁酮肟盐酸盐被萃取后从萃取塔(12)底部出来进入中和器(14)与液氨，氯化铵结晶器(16)中打过来循环使用的氯化铵母液一起中和反应，中和后进入油水分离器(15)分成上下两层，分离出上层的丁酮肟和少量溶剂，送往精馏单元回收丁酮肟；下层的氯化铵饱和溶液进入氯化铵结晶器(16)，结晶出氯化铵固体，再经干燥器(18)干燥即可得到高纯度的氯化铵固体，结晶产生的氯化铵母液经泵(17)打回到中和器中循环使用。
本发明的整个过程，物料都可以充分循环使用，无任何废液产生，不污染环境；釜式搅拌反应器泵打循环系统使平均反应转化率高，达97％以上，产品中甲基三丁酮肟基硅烷含量超过97％；丁酮肟盐酸盐中带有的甲基三丁酮肟基硅烷成品通过涡轮搅拌萃取塔可以很完全的萃取出来，萃取率达92％以上；溶解有丁酮肟的水溶液在经过氯化铵结晶器后打回中和器再循环使用，使丁酮肟消耗量小，生产1吨甲基三丁酮肟基硅烷消耗丁酮肟在0.88-0.89吨，反应过程甲基三丁酮肟基硅烷收率达95％以上，附值产品氯化铵纯度高达96％；经过结晶器结晶、干燥得到的氯化铵固体不含有丁酮肟等杂质，纯度高，可以当做高附值产品出售。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
图1为本发明的生产流程图。
具体实施方式
反应平均转化率指一甲基三氯硅烷转化率和丁酮肟转化率的平均值，此反应中一甲基三氯硅烷在丁酮肟过量下转化率达99.5％以上甚至为100％，丁酮肟转化率计算方法为理论上生产1吨甲基三丁酮肟基硅烷所需要的丁酮肟质量与实际上所需要的丁酮肟质量的比值。产品含量是指蒸馏出产品后，对产品进行色谱分析得出的含量值。萃取效率是指单位时间内萃取塔顶溢出的溶剂中产品的质量与萃取前单位时间内丁酮肟盐酸盐沉淀物中含产品的质量比值。丁酮肟总消耗量是指整个过程反应结束后对实际产品进行产量核算，即生产1吨产品所需消耗的实际丁酮肟量。氯化铵纯度是指测定氯化铵中含氮量从而再换算得出的。
实施例1：
首先投丁酮肟1.8t，120#溶剂汽油0.5t进反应器，开启搅拌，启动循环泵进行全回流，开启一甲进料泵以1t/h流量打入反应釜，打开循环泵泵后冷却器冷却水，保持温度在30℃，反应30min后，打开丁酮肟进料泵使丁酮肟以3.6t/h的流量打入反应釜，打开溶剂进料泵使溶剂以1t/h流量打入反应釜，并同时打开泵的采出阀门，保持泵循环流量为20m3/h，采出流量为5.6t/h；萃取塔顶丁酮肟下层沉淀物进料流量为2.55m3/h，塔底溶剂进料流量控制为0.85m3/h，萃取出产品的溶剂由泵打回反应器循环使用，萃取塔塔底沉淀物和溶剂去中和器中和后，上层丁酮肟粗品去精馏回收丁酮肟，下层氯化铵溶液去结晶器结晶干燥得氯化铵纯品，产生的溶解有丁酮肟的氯化铵母液打回中和器循环使用。反应系统稳定后，连续运行72小时，经统计，整个运行过程中消耗一甲基三氯硅烷72.8t，消耗丁酮肟124.1t，生产出甲基三丁酮肟基硅烷137.88t，氯化铵纯品77.4t。经分析衡算：反应原料平均转化率达97.08％，产品中甲基三丁酮肟基硅烷含量为97.8％，涡轮萃取塔产品萃取率为92％，丁酮肟消耗小、生产1吨甲基三丁酮肟基硅烷总消耗丁酮肟892kg，反应过程甲基三丁酮肟基硅烷收率达95.2％，附值产品氯化铵纯度为96.0％。
实施例2：
首先投丁酮肟1.8t，120#溶剂汽油0.5t进反应器，开启搅拌，启动循环泵进行全回流，开启一甲进料泵以1t/h流量打入反应釜，打开循环泵泵后冷却器冷却水，保持温度在40℃，反应30min后，打开丁酮肟进料泵使丁酮肟以3.6t/h的流量打入反应釜，打开溶剂进料泵使溶剂以1t/h流量打入反应釜，并同时打开泵的采出阀门，保持泵循环流量为30m3/h，采出流量为5.6t/h；萃取塔顶丁酮肟下层沉淀物进料流量为2.55m3/h，塔底溶剂进料流量控制为1.25m3/h，萃取出产品的溶剂由泵打回反应器循环使用，萃取塔塔底沉淀物和溶剂去中和器中和后，上层丁酮肟粗品去精馏回收丁酮肟，下层氯化铵溶液去结晶器结晶干燥得纯品，产生的溶解有丁酮肟的氯化铵母液打回中和器循环使用。反应系统稳定后，连续运行72小时，经统计，整个运行过程中消耗一甲基三氯硅烷71.7t，消耗丁酮肟122t，生产出甲基三丁酮肟基硅烷137.92t，氯化铵纯品76.2t经分析衡算：反应原料平均转化率达97.9％，产品中甲基三丁酮肟基硅烷含量为98.2％，涡轮萃取塔产品萃取率为93.4％，丁酮肟消耗小、生产1吨甲基三丁酮肟基硅烷总消耗丁酮肟884kg，反应过程甲基三丁酮肟基硅烷收率达95.7％，附值产品氯化铵纯度为95.8％。
实施例3：
首先投丁酮肟1.8t，120#溶剂汽油0.5t进反应器，开启搅拌，启动循环泵进行全回流，开启一甲进料泵以1t/h流量打入反应釜，打开循环泵泵后冷却器冷却水，保持温度在35℃，反应30min后，打开丁酮肟进料泵使丁酮肟以3.55t/h的流量打入反应釜，打开溶剂进料泵使溶剂以1t/h流量打入反应釜，并同时打开泵的采出阀门，保持泵循环流量为30m3/h，采出流量为5.55t/h；萃取塔顶丁酮肟下层沉淀物进料流量为2.55m3/h，塔底溶剂进料流量控制为1.0m3/h，萃取出产品的溶剂由泵打回反应器循环使用，萃取塔塔底沉淀物和溶剂去中和器中和后，上层丁酮肟粗品去精馏回收丁酮肟，下层氯化铵溶液去结晶器结晶干燥得纯品，产生的溶解有丁酮肟的氯化铵母液打回中和器循环使用。反应系统稳定后，连续运行72小时，经统计，整个运行过程中消耗一甲基三氯硅烷72.1t，消耗丁酮肟123.2t，生产出甲基三丁酮肟基硅烷139.1t，氯化铵纯品76.6t。经分析衡算：反应原料平均转化率达97.7％，产品中甲基三丁酮肟基硅烷含量为98.3％，涡轮萃取塔产品萃取率为92.8％，丁酮肟消耗小、生产1吨甲基三丁酮肟基硅烷总消耗丁酮肟886kg，反应过程甲基三丁酮肟基硅烷收率达96.0％，附值产品氯化铵纯度为96.2％。
Claims (4)
1.一种甲基三丁酮肟基硅烷的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
a.将一甲基三氯硅烷、丁酮肟和120#溶剂汽油按进料质量比为1∶3.55-3.6∶1分别由进料泵经流量计连续的打入到釜式带搅拌的反应器(1)中，反应温度控制在30-40℃，反应出料由第一泵(2)打入循环冷却器(3)冷却后一部分循环到反应器(1)中，循环量控制在20-30m3/h；另一部分采出，采出的物料经过两相分离器(4)沉降分离分层后，上层为溶剂和甲基三丁酮肟基硅烷、以及未反应的丁酮肟和少量夹带的丁酮肟盐酸盐的粗品，下层为丁酮肟盐酸盐沉淀物；
b.上层粗品经第二泵(5)打入与氨气在第一中和器(6)中中和，使粗品中夹带的丁酮肟盐酸盐和氯离子转化为氯化铵固体，再经过滤器(7)将反应生成的氯化铵固体过滤出来，滤后的粗品液经薄膜蒸发器(8)蒸馏，蒸出溶剂和未反应的丁酮肟，薄膜蒸发器(8)釜底即可得到高纯度的甲基三丁酮肟基硅烷成品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：权利要求1步骤a中的下层丁酮肟盐酸盐沉淀物由第三泵(11)打入涡轮萃取塔(12)上部，权利要求1步骤b中经薄膜蒸发器(8)蒸发出的溶剂和未反应的丁酮肟由第四泵(9)打入第一溶剂储罐(10)后再进入萃取塔(12)下部循环使用。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于：萃取塔(12)中使用的物料有丁酮肟盐酸盐沉淀物、薄膜蒸发器(8)蒸发出的溶剂和未反应的丁酮肟，其中溶剂粗品和丁酮肟盐酸盐沉淀物的进料体积流量比为1∶2-3，溶剂粗品与丁酮肟盐酸盐沉淀物在萃取塔(12)内进行液液传质，萃取出的带甲基三丁酮肟基硅烷成品的溶剂由萃取塔顶部溢出，收集在第二溶剂储罐(19)中，由溶剂输送泵(13)打入反应器(1)循环使用。
4.根据权利要求2所述方法，其特征在于：萃取塔(12)中的丁酮肟盐酸盐沉淀物被萃取后从萃取塔底部出来进入第二中和器(14)与液氨，氯化铵结晶器(16)中打过来循环使用的氯化铵母液一起中和反应，中和后进入油水分离器(15)分成上下两层，分离出上层的丁酮肟和少量溶剂，送往精馏单元回收丁酮肟；下层的氯化铵饱和溶液进入氯化铵结晶器(16)，结晶出氯化铵固体，再经干燥器(18)干燥即可得到高纯度的氯化铵固体，结晶产生的氯化铵母液经第五泵(17)打回到第二中和器(14)中循环使用。
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