CN102898646A - 一种硅油的连续化生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅油的连续化生产工艺，一，将原料有机硅封头剂和环硅氧烷经计量槽计量后在配料釜中混合均匀得到混合原料；二，向带有氮气压缩循环搅拌的平衡聚合反应器Ⅰ和反应器Ⅱ中加入催化剂，并一次性向反应器Ⅰ中加入步骤一中的混合原料 1500 — 2000kg ，开启压缩机进行氮气鼓泡搅拌，将混合好的原料连续送入反应器Ⅰ中进行一级反应；三，将一级反应后的反应物再通过溢流到反应器Ⅱ中继续反应；四，从反应器Ⅱ出来的产物通过一级粗过滤器和二级精密过滤器进行两级过滤去除固体杂质；五，然后将过滤后的产物送至刮板式薄膜蒸发器和短程蒸馏器进行两级脱低处理即得产品硅油。
Description
技术领域
本发明涉及一种硅油的连续化生产工艺。
背景技术
有机硅是一种性能优异而独特的功能性化工新材料，其应用遍及国防、国民经济乃至人民日常生活的各个领域，属国家重点鼓励发展的产业范畴。当前国内下游应用极广的有机硅制品却发展很不充分，高档高附加值产品的技术和市场均被国外公司垄断且远远落后于市场需求，尤其是其中占主导地位的高性能硅油更是依赖进口。
硅油是由二官能团或二官能团与单官能团单体经水解缩聚得到的线型或支链型的聚有机硅氧烷，其为无色透明的油状液体，不易燃烧，对金属没有腐蚀性，绝缘性及化学稳定性良好，常用作精密仪器的润滑剂，高级变压器油，还可作为热载体，硅油的表面张力小，所以又是良好的消泡剂。
目前国内硅油生产厂家均采用间歇生产方式，工艺为：先将有机硅封头剂、环硅氧烷和催化剂加入反应釜中进行反应，反应完成后在釜内进行中和、水洗或者升温破媒去除催化剂，再在反应釜中进行脱低分子。这种间歇法生产不但产能小、能耗高、周期长、操作繁琐，而且产品的分子量分布宽、品质不高、质量不稳定，挥发份、酸值、闪点等指标得不到保证，故产品只适用于品质要求不高的普通市场。《有机硅合成工艺及产品应用》（幸松民、王一璐，化学工业出版社，2000.09，P375～376）介绍了两种硅油的连续合成工艺，但它们也存在着某些不足，如采用下进上出的固定床反应器，反应效率低，产能小；采用传统的脱低沸物塔，产品的高闪点、低挥发份等性能得不到保证。因此开发硅油的生产新工艺，提高生产效率和改进硅油产品质量，是一项极有意义的工作。
发明内容
本发明提供了一种硅油的连续化生产工艺，它不但生产过程易控制，操作稳定，而且所得硅油质量稳定、性能优越。
本发明采用了以下技术方案：一种硅油的连续化生产工艺，它包括如下步骤：步骤一，将原料有机硅封头剂和环硅氧烷经计量槽计量后在配料釜中混合均匀得到混合原料，其中有机硅封头剂的质量比占1—40%，环硅氧烷占60—99%；步骤二，向带有氮气压缩循环搅拌的平衡聚合反应器Ⅰ和反应器Ⅱ中加入催化剂，并一次性向反应器Ⅰ中加入步骤一中的混合原料1500—2000kg，反应器Ⅰ内催化剂的加入量为反应器Ⅰ内混合原料加入质量的5%～10%，反应器Ⅱ内催化剂的加入量为反应器Ⅰ内混合原料加入质量的5%～10%，开启压缩机进行氮气鼓泡搅拌，反应3—4小时，再以200～350kg/h的流速将混合好的原料连续送入反应器Ⅰ中进行一级反应；步骤三，将一级反应后的反应物再通过溢流到反应器Ⅱ中继续反应；平衡聚合反应器Ⅰ和反应器Ⅱ顶部压力为0.02～0.06MPa，反应温度为70～90℃；步骤四，从反应器Ⅱ出来的产物通过一级粗过滤器和二级精密过滤器进行两级过滤去除固体杂质，所述粗过滤器孔目大小为50～100um，精密过滤器孔目大小为1～5um；步骤五，然后将过滤后的产物送至刮板式薄膜蒸发器和短程蒸馏器进行两级脱低处理即得产品硅油，脱除的低分子可返至配料釜重复使用，所述薄膜蒸发器温度为180～300℃，真空度为50～100Pa，短程蒸馏器温度为180～300℃，真空度为2～20Pa。
本发明步骤一中有机硅封头剂的质量比为1%、1.7%、3%、10%或30%，有机硅封头剂为六甲基二硅氧烷、含氢双封头或乙烯基双封头；环硅氧烷的质量比为70%、90%、97%、98.3%或99%，环硅氧烷为甲基环硅氧烷、乙基环硅氧烷、甲基乙烯基环硅氧烷、甲基氢环硅氧烷或甲基苯基环硅氧烷。本发明步骤二中催化剂为阳离子树脂型催化剂，阳离子树脂型催化剂德粒径为0.4～1.2mm，当混合原料为1500 kg，反应器Ⅰ和反应器Ⅱ内催化剂的加入量为75 kg、90kg或150kg，当混合原料为2000 kg，反应器Ⅰ和反应器Ⅱ内催化剂的加入量为100kg或160kg。本发明步骤三平衡聚合反应器Ⅰ和反应器Ⅱ顶部压力为0.02、0.03、0.04、0.05或0.06Mpa，反应温度为70℃、75℃、85℃或90℃。本发明步骤四中粗过滤器孔目大小为60um，精密过滤器孔目大小为5um。本发明步骤五中薄膜蒸发器温度为180℃、250℃、280℃或300℃，真空度为50 Pa、60 Pa、80 Pa或100Pa，短程蒸馏器温度为180℃、250℃、280℃或300℃，真空度为2 Pa、5 Pa、10 Pa、15 Pa或18Pa。所述的带有氮气压缩循环搅拌的平衡聚合反应器为顶部带有压缩气体出口，底部带有压缩气体入口，并带有反应物溢流口的反应器。
本发明具有以下有益效果：采用了以上技术方案后，本发明采用两级带有氮气压缩循环搅拌的平衡聚合反应器，反应效率高，反应过程平稳，且反应充分，硅油产品质量稳定；本发明选用阳离子树脂作催化剂，省去水洗步骤，节能降耗，减少污染；本发明采用刮板式薄膜蒸发和短程蒸馏连续工艺，物料在高温的停留时间短，得到的硅油外观颜色好，且硅油的品质高，闪点、挥发份等得到保证；本发明采用连续的生产工艺，生产效率高，能耗低，易实现大规模生产。
附图说明
图1为本发明连续化生产工艺流程的示意图。
具体实施方式
在图1中，本发明提供了一种硅油的连续化生产工艺，它包括如下步骤：步骤一，将原料有机硅封头剂和环硅氧烷经计量槽计量后在配料釜中混合均匀得到混合原料，其中有机硅封头剂的质量比占1—40%，环硅氧烷占60—99%，有机硅封头剂的质量比为1%、1.7%、3%、10%或30%，有机硅封头剂为六甲基二硅氧烷、含氢双封头或乙烯基双封头；环硅氧烷的质量比为70%、90%、97%、98.3%或99%，环硅氧烷为甲基环硅氧烷、乙基环硅氧烷、甲基乙烯基环硅氧烷、甲基氢环硅氧烷或甲基苯基环硅氧烷；
步骤二，向带有氮气压缩循环搅拌的平衡聚合反应器Ⅰ和反应器Ⅱ中加入催化剂，并一次性向反应器Ⅰ中加入步骤一中的混合原料1500—2000kg，反应器Ⅰ内催化剂的加入量为反应器Ⅰ内混合原料加入质量的5%～10%，反应器Ⅱ内催化剂的加入量为反应器Ⅰ内混合原料加入质量的5%～10%，开启压缩机进行氮气鼓泡搅拌，反应3—4小时，再以200～350kg/h的流速将混合好的原料连续送入反应器Ⅰ中进行一级反应，催化剂为阳离子树脂型催化剂，阳离子树脂型催化剂德粒径为0.4～1.2mm，当混合原料为1500 kg，反应器Ⅰ和反应器Ⅱ内催化剂的加入量为75 kg、90kg或150kg，当混合原料为2000 kg，反应器Ⅰ和反应器Ⅱ内催化剂的加入量为100kg或160kg，带有氮气压缩循环搅拌的平衡聚合反应器为顶部带有压缩气体出口，底部带有压缩气体入口，并带有反应物溢流口的反应器；步骤三，将一级反应后的反应物再通过溢流到反应器Ⅱ中继续反应；平衡聚合反应器Ⅰ和反应器Ⅱ顶部压力为0.02～0.06MPa，反应温度为70～90℃，平衡聚合反应器Ⅰ和反应器Ⅱ顶部压力为0.02、0.03、0.04、0.05或0.06Mpa，反应温度为70℃、75℃、85℃或90℃；步骤四，从反应器Ⅱ出来的产物通过一级粗过滤器和二级精密过滤器进行两级过滤去除固体杂质，所述粗过滤器孔目大小为50～100um，精密过滤器孔目大小为1～5um，粗过滤器孔目大小为60um，精密过滤器孔目大小为5um；步骤五，然后将过滤后的产物送至刮板式薄膜蒸发器和短程蒸馏器进行两级脱低处理即得产品硅油，脱除的低分子可返至配料釜重复使用，所述薄膜蒸发器温度为180～300℃，真空度为50～100Pa，短程蒸馏器温度为180～300℃，真空度为2～20Pa，薄膜蒸发器温度为180℃、250℃、280℃或300℃，真空度为50 Pa、60 Pa、80 Pa或100Pa，短程蒸馏器温度为180℃、250℃、280℃或300℃，真空度为2 Pa、5 Pa、10 Pa、15 Pa或18Pa。
本发明通过以下实施例进一步说明：
实施例一：将1350kg六甲基二硅氧烷和3150kg八甲基环四硅氧烷经计量后在配料釜中混合均匀；向带有氮气压缩循环搅拌的平衡聚合反应器1和反应器2中各加入催化剂100kg，并一次性向反应器1中加入混合好的原料2000kg，开启压缩机进行氮气鼓泡搅拌，反应3小时；再以350kg/h的流速将混合好的原料连续送入反应器1中进行一级反应，反应物再通过溢流经一级反应中间槽到反应器2中继续反应，控制平衡聚合反应器1和2顶部压力为0.02MPa，反应温度为80℃；从反应器2出来的产物通过一级粗过滤器和二级精密过滤器进行两级过滤去除固体杂质，粗过滤器孔目大小为60um，精密过滤器孔目大小为5um；然后将过滤后的产物送至刮板式薄膜蒸发器和短程蒸馏器进行两级脱低处理即得产品硅油，控制薄膜蒸发器温度为180℃，真空度为100Pa，短程蒸馏器温度为180℃，真空度为18Pa。
实施例二：将450kg六甲基二硅氧烷和4050kg八甲基环四硅氧烷经计量后在配料釜中混合均匀；向带有氮气压缩循环搅拌的平衡聚合反应器1和反应器2中各加入催化剂75kg，并一次性向反应器1中加入混合好的原料1500kg，开启压缩机进行氮气鼓泡搅拌，反应4小时；再以300kg/h的流速将混合好的原料连续送入反应器1中进行一级反应，反应物再通过溢流经一级反应中间槽到反应器2中继续反应，平衡聚合反应器1和2顶部压力为0.04MPa，反应温度为75℃；从反应器2出来的产物通过一级粗过滤器和二级精密过滤器进行两级过滤去除固体杂质，粗过滤器孔目大小为60um，精密过滤器孔目大小为5um；然后将过滤后的产物送至刮板式薄膜蒸发器和短程蒸馏器进行两级脱低处理即得产品硅油，控制薄膜蒸发器温度为250℃，真空度为80Pa，短程蒸馏器温度为250℃，真空度为15Pa。
实施例三：将135kg六甲基二硅氧烷和4365kg八甲基环四硅氧烷经计量后在配料釜中混合均匀；向带有氮气压缩循环搅拌的平衡聚合反应器1和反应器2中各加入催化剂160kg，并一次性向反应器1中加入混合好的原料2000kg，开启压缩机进行氮气鼓泡搅拌，反应3小时；再以280kg/h的流速将混合好的原料连续送入反应器1中进行一级反应，反应物再通过溢流经一级反应中间槽到反应器2中继续反应，平衡聚合反应器1和2顶部压力为0.03MPa，反应温度为85℃；从反应器2出来的产物通过一级粗过滤器和二级精密过滤器进行两级过滤去除固体杂质，粗过滤器孔目大小为60um，精密过滤器孔目大小为5um；然后将过滤后的产物送至刮板式薄膜蒸发器和短程蒸馏器进行两级脱低处理即得产品硅油，控制薄膜蒸发器温度为280℃，真空度为60Pa，短程蒸馏器温度为280℃，真空度为10Pa。
实施例四：将76.5kg六甲基二硅氧烷和4423.5kg八甲基环四硅氧烷经计量后在配料釜中混合均匀；向带有氮气压缩循环搅拌的平衡聚合反应器1和反应器2中各加入催化剂150kg，并一次性向反应器1中加入混合好的原料1500kg，开启压缩机进行氮气鼓泡搅拌，反应4小时；再以250kg/h的流速将混合好的原料连续送入反应器1中进行一级反应，反应物再通过溢流经一级反应中间槽到反应器2中继续反应，平衡聚合反应器1和2顶部压力为0.06MPa，反应温度为90℃；从反应器2出来的产物通过一级粗过滤器和二级精密过滤器进行两级过滤去除固体杂质，粗过滤器孔目大小为60um，精密过滤器孔目大小为5um；然后将过滤后的产物送至刮板式薄膜蒸发器和短程蒸馏器进行两级脱低处理即得产品硅油，控制薄膜蒸发器温度为300℃，真空度为50Pa，短程蒸馏器温度为300℃，真空度为5Pa。
实施例五：将45kg六甲基二硅氧烷和4455kg八甲基环四硅氧烷经计量后在配料釜中混合均匀；向带有氮气压缩循环搅拌的平衡聚合反应器1和反应器2中各加入催化剂90kg，并一次性向反应器1中加入混合好的原料1500kg，开启压缩机进行氮气鼓泡搅拌，反应4小时；再以200kg/h的流速将混合好的原料连续送入反应器1中进行一级反应，反应物再通过溢流经一级反应中间槽到反应器2中继续反应；平衡聚合反应器1和2顶部压力为0.05MPa，反应温度为85℃；从反应器2出来的产物通过一级粗过滤器和二级精密过滤器进行两级过滤去除固体杂质，粗过滤器孔目大小为60um，精密过滤器孔目大小为5um；然后将过滤后的产物送至刮板式薄膜蒸发器和短程蒸馏器进行两级脱低处理即得产品硅油，控制薄膜蒸发器温度为300℃，真空度为50Pa，短程蒸馏器温度为300℃，真空度为2Pa。
表1为硅油性能检测方法，表2为本发明实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5中技术方案制备的不同粘度硅油的性能指标。
表1 硅油性能检测方法
| 性能 | 检测方法 |
| 外观 | 目测 |
| 粘度 | HG/T 2363 |
| 密度 | GB 4427 |
| 折光率 | GB 6488 |
| 闪点 | GB 267 |
| 挥发份 | GB 6740 |
表2 硅油性能
Claims (7)
1.一种硅油的连续化生产工艺，它包括如下步骤：
步骤一，将原料有机硅封头剂和环硅氧烷经计量槽计量后在配料釜中混合均匀得到混合原料，其中有机硅封头剂的质量比占1—40%，环硅氧烷占60—99%；
步骤二，向带有氮气压缩循环搅拌的平衡聚合反应器Ⅰ和反应器Ⅱ中加入催化剂，并一次性向反应器Ⅰ中加入步骤一中的混合原料1500—2000kg，反应器Ⅰ内催化剂的加入量为反应器Ⅰ内混合原料加入质量的5%～10%，反应器Ⅱ内催化剂的加入量为反应器Ⅰ内混合原料加入质量的5%～10%，开启压缩机进行氮气鼓泡搅拌，反应3—4小时，再以200～350kg/h的流速将混合好的原料连续送入反应器Ⅰ中进行一级反应；
步骤三，将一级反应后的反应物再通过溢流到反应器Ⅱ中继续反应；平衡聚合反应器Ⅰ和反应器Ⅱ顶部压力为0.02～0.06MPa，反应温度为70～90℃；
步骤四，从反应器Ⅱ出来的产物通过一级粗过滤器和二级精密过滤器进行两级过滤去除固体杂质，所述粗过滤器孔目大小为50～100um，精密过滤器孔目大小为1～5um；
步骤五，然后将过滤后的产物送至刮板式薄膜蒸发器和短程蒸馏器进行两级脱低处理即得产品硅油，脱除的低分子可返至配料釜重复使用，所述薄膜蒸发器温度为180～300℃，真空度为50～100Pa，短程蒸馏器温度为180～300℃，真空度为2～20Pa。
2.根据权利要求1所述的硅油的连续化生产工艺，其特征是步骤一中有机硅封头剂的质量比为1%、1.7%、3%、10%或30%，有机硅封头剂为六甲基二硅氧烷、含氢双封头或乙烯基双封头；环硅氧烷的质量比为70%、90%、97%、98.3%或99%，环硅氧烷为甲基环硅氧烷、乙基环硅氧烷、甲基乙烯基环硅氧烷、甲基氢环硅氧烷或甲基苯基环硅氧烷。
3.根据权利要求1所述的硅油的连续化生产工艺，其特征是步骤二中催化剂为阳离子树脂型催化剂，阳离子树脂型催化剂德粒径为0.4～1.2mm，当混合原料为1500 kg，反应器Ⅰ和反应器Ⅱ内催化剂的加入量为75 kg、90kg或150kg，当混合原料为2000 kg，反应器Ⅰ和反应器Ⅱ内催化剂的加入量为100kg或160kg。
4.根据权利要求1所述的硅油的连续化生产工艺，其特征是步骤三平衡聚合反应器Ⅰ和反应器Ⅱ顶部压力为0.02、0.03、0.04、0.05或0.06Mpa，反应温度为70℃、75℃、85℃或90℃。
5.根据权利要求1所述的硅油的连续化生产工艺，其特征是步骤四中粗过滤器孔目大小为60um，精密过滤器孔目大小为5um。
6.根据权利要求1所述的硅油的连续化生产工艺，其特征是步骤五中薄膜蒸发器温度为180℃、250℃、280℃或300℃，真空度为50 Pa 、60 Pa、80 Pa或100Pa，短程蒸馏器温度为180℃、250℃、280℃或300℃，真空度为2 Pa、5 Pa、10 Pa、15 Pa或18Pa。
7.根据权利要求1所述的硅油的连续化生产工艺，其特征是所述的带有氮气压缩循环搅拌的平衡聚合反应器为顶部带有压缩气体出口，底部带有压缩气体入口，并带有反应物溢流口的反应器。
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