CN103012460A - 一种甲基三甲氧基硅烷醇解工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种甲基三甲氧基硅烷连续醇解工艺，由双塔完成醇解，甲基三氯硅烷和甲醇同时滴加进入I塔，在室温下进行醇解反应，反应生成的不完全醇解物流入Ⅱ塔，继续与汽化后甲醇醇解，粗成品甲基三甲氧基硅烷进入粗成品接收器。本发明工艺稳定，易于操作，产品质量高，得到的粗成品甲基三甲氧基硅烷收率大于95%，含量高于96%，酸含量小于30ppm。

Description

一种甲基三甲氧基硅烷醇解工艺

技术领域

本发明涉及化工领域，尤其是一种甲基三甲氧基硅烷醇解工艺。

背景技术

甲基三甲氧基硅烷作为一种有机硅交联剂、偶联剂，一般作为硅树脂的主要原料和室温硫化硅橡胶的主要辅料，在化工其它领域也应用较广，以提高制品的机械强度、耐热性能、防潮性能。 甲基三甲氧基硅烷是由甲基三氯硅烷和甲醇醇解反应得到，其主反应为CH₃SiCl₃+3CH₃OH                                                

 CH₃Si(OCH₃)₃+3HCl。目前生产工艺为单釜操作，如申请号为200610014542.X的专利披露，氯硅烷与醇类按摩尔比1：1滴入混合反应器进行醇解反应；也有采用连续法操作的，申请号为200810048996.8的专利提到甲醇经汽化通过汽提塔进入反应塔，甲基三氯硅烷从反应塔顶部进入，二者在反应塔中醇解反应。通常的反应温度为70-104℃，而在该温度下，氯化氢与甲醇会产生副反应，HCl+ CH₃OH   

 CH₃Cl+H₂O，产生氯甲烷和水，水又与主原料甲基三氯硅烷产生水解反应，使得甲基三甲氧硅烷收率下降，只有90%左右，并且甲基三氯硅烷的水解物会造成反应器、塔的堵塞，影响甲基三甲氧基硅烷的正常生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种甲基三甲氧基硅烷醇解工艺，甲基三氯硅烷和甲醇在室温条件下反应，可减少副反应和副产物的产生，避免副产物对反应器、塔的堵塞，保证甲基三甲氧基硅烷的正常生产；且可提高甲基三甲氧基硅烷的收率。

本发明通过下述技术方案实现：

一种甲基三甲氧基硅烷醇解工艺，其主要设备包括醇解I塔、醇解Ⅱ塔、甲醇气化器、再沸器、粗成品接收器；

其中，醇解I塔、醇解Ⅱ塔中填装了非金属填料；非金属填料为：陶瓷、石墨、塑料中的一种；

一种甲基三甲氧基硅烷醇解工艺，包括下述重量配比的组分：甲基三氯硅烷150份、甲醇90～100份；

具体工艺流程如下：

1）不完全醇解反应：采用计量泵分别将150份的甲基三氯硅烷和60-74份的甲醇匀速滴加进入醇解I塔，塔内温度控制在15-35℃，甲基三氯硅烷和甲醇在填料的作用下分散、混合，在室温下进行液液相醇解反应，副产物HCl从醇解I塔塔顶溢出，反应生成的不完全醇解物流入醇解Ⅱ塔塔顶；

2）完全醇解反应：余下的甲醇经甲醇汽化器汽化后进入醇解Ⅱ塔，与醇解I塔流入的不完全醇解物继续醇解，甲醇汽化器油浴温度控制为100-110℃；同时再沸器控制温度在90-102℃，醇解Ⅱ塔顶温控制为40-50℃；醇解Ⅱ塔中产生的HCl从醇解Ⅱ塔塔顶溢出，粗成品甲基三甲氧基硅烷进入粗成品接收器，得到的粗成品甲基三甲氧基硅烷收率大于95%，含量在96～97%，酸含量小于100ppm，为下步中和、精馏创造了良好条件。

本发明将传统的甲基三甲氧基硅烷单釜或连续的一步醇解反应优化为双塔连续的两步反应，先让甲基三氯硅烷与甲醇在室温下进行不完全醇解反应，生成不完全醇解物，避免副反应的发生，降低副产物对生产的影响；再让不完全醇解物与甲醇进行完全醇解反应；增加再沸器装置，促使不完全醇解物汽化继续进入反应塔中醇解，避免醇解反应不完全。其优点在于：在低温下进行醇解反应，产品纯度得以提高；避免副反应发生，避免甲基三氯硅烷的水解物对反应器、塔造成的堵塞，同时可提高产品得率，确保甲基三甲氧基硅烷的正常生产；工艺稳定，易于操作，节省人力物力。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例1、

一种甲基三甲氧基硅烷醇解工艺，其主要设备包括醇解I塔、醇解Ⅱ塔、甲醇气化器、再沸器、粗成品接收器；

其中，醇解I塔、醇解Ⅱ塔中填装了非金属填料；非金属填料为：陶瓷；

一种甲基三甲氧基硅烷醇解工艺，包括下述重量配比的组分：甲基三氯硅烷150份、甲醇100份；

具体工艺流程如下：

1）不完全醇解反应：采用计量泵分别将150份的甲基三氯硅烷和65份的甲醇匀速滴加进入醇解I塔，塔内温度控制在28℃，甲基三氯硅烷和甲醇在填料的作用下分散、混合，在室温下进行液液相醇解反应，副产物HCl从醇解I塔塔顶溢出，反应生成的不完全醇解物流入醇解Ⅱ塔塔顶；

2）完全醇解反应：35份的甲醇经甲醇汽化器汽化后进入醇解Ⅱ塔，与醇解I塔流入的不完全醇解物继续醇解，甲醇汽化器油浴温度控制为105℃；同时再沸器控制温度在98℃，醇解Ⅱ塔顶温控制为45℃；醇解Ⅱ塔中产生的HCl从醇解Ⅱ塔塔顶溢出，粗成品甲基三甲氧基硅烷进入粗成品接收器。

实施例2、

一种甲基三甲氧基硅烷醇解工艺，包括下述重量配比的组分：甲基三氯硅烷150份、甲醇90份；

具体工艺流程如下：

1）不完全醇解反应：采用计量泵分别将150份的甲基三氯硅烷和60份的甲醇匀速滴加进入醇解I塔，塔内温度控制在15℃，甲基三氯硅烷和甲醇在填料的作用下分散、混合，在室温下进行液液相醇解反应，副产物HCl从醇解I塔塔顶溢出，反应生成的不完全醇解物流入醇解Ⅱ塔塔顶；

2）完全醇解反应：30份的甲醇经甲醇汽化器汽化后进入醇解Ⅱ塔，与醇解I塔流入的不完全醇解物继续醇解，甲醇汽化器油浴温度控制为100℃；同时再沸器控制温度在90℃，醇解Ⅱ塔顶温控制为40℃；醇解Ⅱ塔中产生的HCl从醇解Ⅱ塔塔顶溢出，粗成品甲基三甲氧基硅烷进入粗成品接收器；

其中，醇解I塔、醇解Ⅱ塔中填装了非金属填料；非金属填料为：石墨；

其余同实施例1。

实施例3、

一种甲基三甲氧基硅烷醇解工艺，包括下述重量配比的组分：甲基三氯硅烷150份、甲醇95份；

具体工艺流程如下：

1）不完全醇解反应：采用计量泵分别将150份的甲基三氯硅烷和75份的甲醇匀速滴加进入醇解I塔，塔内温度控制在35℃，甲基三氯硅烷和甲醇在填料的作用下分散、混合，在室温下进行液液相醇解反应，副产物HCl从醇解I塔塔顶溢出，反应生成的不完全醇解物流入醇解Ⅱ塔塔顶；

2）完全醇解反应：20份的甲醇经甲醇汽化器汽化后进入醇解Ⅱ塔，与醇解I塔流入的不完全醇解物继续醇解，甲醇汽化器油浴温度控制为110℃；同时再沸器控制温度在102℃，醇解Ⅱ塔顶温控制为50℃；醇解Ⅱ塔中产生的HCl从醇解Ⅱ塔塔顶溢出，粗成品甲基三甲氧基硅烷进入粗成品接收器；

其中，醇解I塔、醇解Ⅱ塔中填装了非金属填料；非金属填料为：塑料；

其余同实施例1。

实施例4、

一种甲基三甲氧基硅烷醇解工艺，包括下述重量配比的组分：甲基三氯硅烷150份、甲醇70份；

具体工艺流程如下：

1）不完全醇解反应：采用计量泵分别将150份的甲基三氯硅烷和50份的甲醇匀速滴加进入醇解I塔，塔内温度控制在45℃，甲基三氯硅烷和甲醇在填料的作用下分散、混合，在室温下进行液液相醇解反应，副产物HCl从醇解I塔塔顶溢出，反应生成的不完全醇解物流入醇解Ⅱ塔塔顶；

2）完全醇解反应：20份的甲醇经甲醇汽化器汽化后进入醇解Ⅱ塔，与醇解I塔流入的不完全醇解物继续醇解，甲醇汽化器油浴温度控制为90℃；同时再沸器控制温度在82℃，醇解Ⅱ塔顶温控制为35℃；醇解Ⅱ塔中产生的HCl从醇解Ⅱ塔塔顶溢出，粗成品甲基三甲氧基硅烷进入粗成品接收器；

其余同实施例1。

实施例5、

一种甲基三甲氧基硅烷醇解工艺，包括下述重量配比的组分：甲基三氯硅烷150份、甲醇120份；

具体工艺流程如下：

1）不完全醇解反应：采用计量泵分别将150份的甲基三氯硅烷和90份的甲醇匀速滴加进入醇解I塔，塔内温度控制在55℃，甲基三氯硅烷和甲醇在填料的作用下分散、混合，在室温下进行液液相醇解反应，副产物HCl从醇解I塔塔顶溢出，反应生成的不完全醇解物流入醇解Ⅱ塔塔顶；

2）完全醇解反应：30份的甲醇经甲醇汽化器汽化后进入醇解Ⅱ塔，与醇解I塔流入的不完全醇解物继续醇解，甲醇汽化器油浴温度控制为130℃；同时再沸器控制温度在122℃，醇解Ⅱ塔顶温控制为60℃；醇解Ⅱ塔中产生的HCl从醇解Ⅱ塔塔顶溢出，粗成品甲基三甲氧基硅烷进入粗成品接收器；

其余同实施例1。

对比例1、

工艺同申请号为200610014542.X的专利；

一种制备甲基三甲氧基硅烷的方法，在20℃将甲基三氯硅烷与甲醇按摩尔比为1:1.01的比例滴入混合反应器，滴加速度控制在20Kg/小时，在75℃下反应，通过回流驱赶出HCL，直到温度达到甲基三甲氧基硅烷的沸点104℃，稳定1小时；降至室温，用甲醇和金属钠的反应物中和到PH值8.0，静置，取清液蒸馏，在103.5℃开始出产品，即得到产物；得到的产物甲基三甲氧基硅烷无色透明液体，产物含量98.5%，CL含量10PPm。

对比例2、

工艺同申请号为200810048996.8的专利；

甲基三甲氧基硅烷的制备：采用计量泵分别计量甲基三氯硅烷和甲醇，所述甲基三氯硅烷和甲醇的质量比为1.5:1，甲醇进入汽化罐，汽化罐的温度控制在70-80℃之间的任意值，由于甲醇的只有沸点64.7℃，因此被迅速汽化后，至下而上通过另一装置—汽提塔，该汽提塔的塔内温度为90℃，然后甲醇气进入反应塔底部，甲基三氯硅烷则从反应塔的顶部进入并喷射而下，两者通过逆流接触发生反应，反应时产生的主产物落到反应器底部，副产物HCL气体则从反应塔顶部的气体溢流孔溢出，收集HCL；

接着采用离心泵将反应塔底部的主产物泵入汽提塔的顶部，保持汽提塔的塔内温度为90℃，同时，流经汽提塔甲醇气体对主产物中残留的HCL进行汽提而带走HCL，主产物落到汽提塔底部后，由输送泵泵入至中和釜内，将温度控制在38-42℃之间的任意值，往中和釜内滴加饱和甲醇钠溶液进行中和，当PH值为8-10之间的任意值时，结束中和，过滤，得到甲基三甲氧基硅烷粗品；

最后，在常压，温度为102℃的状态下，将甲基三甲氧基硅烷粗品泵入精馏塔进行精馏，馏出物冷却，得到甲基三甲氧基硅烷成品。经气相色谱仪分析，产品中甲基三甲氧基硅烷的含量为99.403%。

 

实验例

收集实施例1-5和对比例1-2中和、精馏前的醇解物中间产物，分别测定产品收率、产品含量及酸含量，结果见表1：

        表1     各产物比较

实施例	产品收率（%）	产品含量（%）	酸含量（ppm）
				实施例1	97.09	97.34	68
实施例2	96.85	96.96	76
				实施例3	95.92	96.45	71
实施例4	96.43	96.18	79
				实施例5	92.24	95.61	84
对比例1（中和、精馏前）	90.73	93.52	213
				对比例2（中和、精馏前）	94.11	94.17	178

由上表可得，实施例中范围内的实施例1-3效果优于范围外的实施例4-5，且实施例所述制备方法制得的产品各指标明显优于对比例1-2所述方法制得的中和、精馏前的醇解物中间产物各指标，且实施例1在产品得率、产品含量和酸含量三方面，效果均最优。

Claims (5)

1.一种甲基三甲氧基硅烷醇解工艺，其特征在于：主要设备包括醇解I塔、醇解Ⅱ塔、甲醇气化器、再沸器、粗成品接收器；醇解I塔、醇解Ⅱ塔中填装了非金属填料；

其中，醇解I塔、醇解Ⅱ塔中填装了非金属填料；非金属填料为：陶瓷、石墨、塑料中的一种；

一种甲基三甲氧基硅烷醇解工艺，包括下述重量配比的组分：甲基三氯硅烷150份、甲醇90～100份；

具体工艺流程如下：

1）不完全醇解反应：采用计量泵分别将150份的甲基三氯硅烷和60-74份的甲醇匀速滴加进入醇解I塔，甲基三氯硅烷和甲醇在填料的作用下分散、混合，在室温下进行液液相醇解反应，副产物HCl从醇解I塔塔顶溢出，反应生成的不完全醇解物流入醇解Ⅱ塔塔顶；

2）完全醇解反应：余下的甲醇经甲醇汽化器汽化后进入醇解Ⅱ塔，与醇解I塔流入的不完全醇解物继续醇解，甲醇汽化器油浴温度控制为100-110℃；醇解Ⅱ塔中产生的HCl从醇解Ⅱ塔塔顶溢出，粗成品甲基三甲氧基硅烷进入粗成品接收器。

2.根据权利要求1所述的一种甲基三甲氧基硅烷醇解工艺，其特征在于：醇解I塔内温度控制在15-35℃。

3.根据权利要求1所述的一种甲基三甲氧基硅烷醇解工艺，其特征在于：再沸器控制温度在90-102℃。

4.根据权利要求1所述的一种甲基三甲氧基硅烷醇解工艺，其特征在于：醇解Ⅱ塔顶温控制为40-50℃。

5.根据权利要求1所述的一种甲基三甲氧基硅烷醇解工艺，包括下述重量配比的组分：甲基三氯硅烷150份、甲醇100份；其特征在于：

具体工艺流程如下：

1）不完全醇解反应：采用计量泵分别将150份的甲基三氯硅烷和65份的甲醇匀速滴加进入醇解I塔，塔内温度控制在28℃，甲基三氯硅烷和甲醇在填料的作用下分散、混合，在室温下进行液液相醇解反应，副产物HCl从醇解I塔塔顶溢出，反应生成的不完全醇解物流入醇解Ⅱ塔塔顶；

2）完全醇解反应：35份的甲醇经甲醇汽化器汽化后进入醇解Ⅱ塔，与醇解I塔流入的不完全醇解物继续醇解，甲醇汽化器油浴温度控制为105℃；同时再沸器控制温度在98℃，醇解Ⅱ塔顶温控制为45℃；醇解Ⅱ塔中产生的HCl从醇解Ⅱ塔塔顶溢出，粗成品甲基三甲氧基硅烷进入粗成品接收器。

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