CN102372733B - 一种甲基三烷氧基硅烷的连续制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所要解决的问题在于克服现有甲基三烷氧基硅烷生产工艺的缺陷，提供一种甲基三烷氧基硅烷的连续制备方法，包括如下步骤：醇解步骤、深化醇解步骤、中和步骤、精馏分离步骤。本发明的一种甲基三烷氧基硅烷的连续生产方法由于采用带醇解塔的连续搅拌反应釜与薄膜反应器相结合的醇解装置，在甲基三烷氧基硅烷制备过程中，不仅实现连续化生产，提高效率，且过程简单、设备投资少。
Description
技术领域
本发明涉及烷氧基硅烷单体合成生产技术领域，具体涉及一种甲基三烷氧基硅烷的连续制备方法。
背景技术
甲基三烷氧基硅烷是制备聚硅氧烷的重要中间体，主要用作脱醇型有机硅密封胶的交联剂、玻璃纤维的表面疏水处理剂及塑料层压制品的表面处理剂，具有很大的应用价值及广阔的市场，其在有机硅工业中的重要性仅次于有机卤硅烷。
甲基三烷氧基硅烷制备方法较多，有醇解法、酯交换法、格利雅法、钠缩合法及直接法等，其中又以醇解法为主。
工业上，通常采用釜式间歇法来制备甲基三烷氧基硅烷。近年来，国内外专利（ZL200810048996.8、US49524022等）公开了烷氧基硅烷单塔式及双塔式制备工艺。该类工艺使用塔式醇解反应装置，可强化物料汽提过程，获得较好的反应效果。但物料醇解仅在反应塔流动过程中完成，为保证足够的醇解时间，必须采用超高长径比的填料塔，从而增加了设备投资额及设备安装费用与难度。
发明内容
本发明所要解决的问题在于克服现有甲基三烷氧基硅烷生产工艺的缺陷，提供一种甲基三烷氧基硅烷的连续制备方法，该方法利用带醇解塔的连续搅拌反应釜与薄膜反应器相结合的醇解装置，不仅实现甲基三烷氧基硅烷的连续化生产，且简化过程，降低设备投资额，减小设备安装难度。
为了解决上述的技术问题，本发明采用的技术方案为：一种甲基三烷氧基硅烷的连续制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
⑴醇解步骤：将甲基三氯硅烷与溶剂混合，重量比为1~5：1，另外加入与甲基三氯硅烷摩尔比为1：3的脂肪醇，从醇解塔上部分别将两者连续加入，两者在塔柱中混合，初步醇解，物料在醇解反应釜内平均停留时间为50min~80min；醇解物流至连续搅拌反应釜中，持续回流，进一步醇解30min~100min，反应温度为10℃~60℃，并脱除HCl气体；
⑵深化醇解步骤：醇解反应釜中的物料流入降膜反应器中，深化醇解与解吸HCl气体2min~20min，温度为50℃~120℃；
⑶中和步骤：将上述醇解物料泵入中和反应釜中，与中和剂发生中和反应10min~30min，PH值达到6~7；
⑷精馏分离步骤：将中和好的物料泵入脱低沸物塔，塔顶冷凝回收低沸物后，塔底物则进一步泵入脱高沸物塔，塔顶冷凝回收产物，塔釜排出高沸物及盐。
优选地，所述醇解步骤中，所述溶剂为沸程60-90℃的石油醚；甲基三氯硅烷和溶剂重量比优选为1 ~ 2：1。溶剂的使用不仅使得产物与生成的HCl气体接触机会减少，还可更好地分散后面中和步骤中生产的盐。
优选地，所述脂肪醇选自C1-C5醇。
优选地，所述脂肪醇为甲醇、乙醇、丙醇。
优选地，连续搅拌反应釜内的温度优选为20℃~40℃，由于醇解反应一开始比较激烈，控制反应釜适当的温度，以使得反应较平缓进行，并可减少生成的HCl气体与未反应脂肪醇之间发生的副反应。
优选地，降膜反应器的温度优选为60℃~100℃，物料在降膜反应器内平均停留时间为3min~10min。经连续搅拌反应釜内的初步醇解，物料中氯元素被部分取代，但醇解反应程度有限，故物料需进入降膜反应器内，升高温度，深化醇解，并进一步解吸反应体系内溶解的HCl气体，减少后期中和剂用量。
优选地，物料在中和反应釜内平均停留时间控制在15min~25min，所述中和剂选自甲醇钠、乙醇钠、三乙胺、尿素。由于位阻作用，醇解过程中，甲基三氯硅烷中的氯元素无法完全被取代，故醇解后需采用中和剂进一步中和，其加入量以使得中和后产物PH值达到6~7为准。
本发明的合成产物分离处理采用常规精馏方法进行。
本发明的一种甲基三烷氧基硅烷的连续生产方法由于采用带醇解塔的连续搅拌反应釜与薄膜反应器相结合的醇解装置，在甲基三烷氧基硅烷制备过程中，不仅实现连续化生产，提高效率，且过程简单、设备投资少。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为一种甲基三烷氧基硅烷的连续生产方法的流程图。
1为脂肪醇储罐；2为甲基氯硅烷/溶剂混合物储罐；3为醇解塔；4为连续搅拌反应釜；5、6、10、14为冷凝器；7为降膜反应器；8为中和反应釜；9为脱低沸物塔；11为低沸物储罐；12为蒸馏釜；13为脱高沸物塔；15为过渡馏分；16为产品储罐。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
下面结合实施例详细说明本发明，应当理解，此处所描述的举例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
控制甲基三氯硅烷：甲醇=1：3（摩尔比），将甲基三氯硅烷/溶剂混合物（重量比为1：1）与甲醇，从醇解塔顶部连续加入，两者在塔柱中混合醇解，醇解物流至连续搅拌反应釜中，持续回流，平均停留时间50min，反应温度控制在30℃，脱除的HCl气体通过塔顶冷凝器进入盐酸吸收塔回收提浓。连续搅拌反应釜中的物料进而流入降膜反应器中，温度控制在100℃，平均停留时间4min，深化醇解及HCl气体解吸。醇解好的物料连续泵入中和反应釜中，与原料总量1%的甲醇钠进行中和反应，平均停留时间15min。中和好的物料进入脱低沸物塔，塔顶冷凝回收低沸物，泵入甲基三氯硅烷-溶剂储罐，回收循环利用，塔底物则进一步泵入脱高沸物塔，塔顶冷凝回收产物，塔釜排出高沸物及盐。
制备的甲基三甲氧基硅烷产品：得率为88.3%，纯度99.5%。
实施例2：
控制甲基三氯硅烷：乙醇=1：3（摩尔比），将甲基三氯硅烷/溶剂混合物（重量比为1：1）与甲醇，从醇解塔顶部连续加入，两者在塔柱中混合 醇解，醇解物流至连续搅拌反应釜中，持续回流，平均停留时间50min，反应温度控制在40℃，脱除的HCl气体通过塔顶冷凝器进入盐酸吸收塔回收提浓。连续搅拌反应釜中的物料进而流入降膜反应器中，温度控制在120℃，平均停留时间4min，深化醇解及HCl气体解吸。醇解好的物料连续泵入中和反应釜中，与原料总量1.3%的甲醇钠进行中和反应，平均停留时间15min。中和好的物料进入脱低沸物塔，塔顶冷凝回收低沸物，泵入甲基三氯硅烷-溶剂储罐，回收循环利用，塔底物则进一步泵入脱高沸物塔，塔顶冷凝回收产物，塔釜排出高沸物及盐。
制备的甲基三乙氧基硅烷产品：得率为84.1%，纯度99.3%。
实施例3：
控制甲基三氯硅烷：甲醇=1：3（摩尔比），将甲基三氯硅烷/溶剂混合物（重量比为1：1）与甲醇，从醇解塔顶部连续加入，两者在塔柱中混合醇解，醇解物流至连续搅拌反应釜中，持续回流，平均停留时间60min，反应温度控制在50℃，脱除的HCl气体通过塔顶冷凝器进入盐酸吸收塔回收提浓。连续搅拌反应釜中的物料进而流入降膜反应器中，温度控制在120℃，平均停留时间4.8min，深化醇解及HCl气体解吸。醇解好的物料连续泵入中和反应釜中，与原料总量0.7%的甲醇钠进行中和反应，平均停留时间18min。中和好的物料进入脱低沸物塔，塔顶冷凝回收低沸物，泵入甲基三氯硅烷-溶剂储罐，回收循环利用，塔底物则进一步泵入脱高沸物塔，塔顶冷凝回收产物，塔釜排出高沸物及盐。
制备的甲基三甲氧基硅烷产品：得率为85.4%，纯度99.1%。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种甲基三烷氧基硅烷的连续制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
控制甲基三氯硅烷：甲醇=1：3摩尔比，将甲基三氯硅烷/溶剂混合物，重量比为1：1，与甲醇从醇解塔顶部连续加入，两者在塔柱中混合醇解，醇解物流至连续搅拌反应釜中，持续回流，平均停留时间50min，反应温度控制在30℃，脱除的HCl气体通过塔顶冷凝器进入盐酸吸收塔回收提浓；连续搅拌反应釜中的物料进而流入降膜反应器中，温度控制在100℃，平均停留时间4min，深化醇解及HCl气体解吸；醇解好的物料连续泵入中和反应釜中，与原料总量1%的甲醇钠进行中和反应，平均停留时间15min；中和好的物料进入脱低沸物塔，塔顶冷凝回收低沸物，泵入甲基三氯硅烷-溶剂储罐，回收循环利用，塔底物则进一步泵入脱高沸物塔，塔顶冷凝回收产物，塔釜排出高沸物及盐。
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