CN103524550A

CN103524550A - 直接法合成有机硅混合单体的分离工艺

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Publication number: CN103524550A
Application number: CN201310533143.4A
Authority: CN
Inventors: 王勇武; 周宏伟; 李弘晔; 李欣璐
Original assignee: Luzhou Beifang Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Luzhou Beifang Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2033-10-31
Also published as: CN103524550B

Abstract

本发明公开了一种可降低能耗的机硅混合单体分离工艺，属于化学工程与技术领域。本发明工艺在现有有机硅混合单体九塔分离工艺的基础上，通过调整一甲基三氯硅烷和二甲基二氯硅烷的采出顺序和采出点，取消高沸塔，不需要对塔进行大幅更换或调整，然后结合各塔工艺参数的调整，特别是针对脱高塔、脱低塔、一甲塔和二甲塔工艺参数的调整，在保证产品质量及系统产能的前提下，实现了大幅降低粗单体分离过程中的蒸汽能耗，提高了企业竞争力。本发明工艺适于在本领域推广运用。

Description

直接法合成有机硅混合单体的分离工艺

技术领域

本发明属于化学工程与技术领域，具体涉及一种直接法合成有机硅混合单体的分离工艺。

背景技术

2000年初，有机硅市场逐渐升温，有机硅装置随之兴建，至2009年金融危机，有机硅市场受之影响较大，供过于求。为提高企业竞争力，各企业从节能降耗及拉长产业链等方面着手降低产品成本。有机硅精馏装置能耗较高，设备投入资金较大。所以减少设备资金投入及降低精馏工艺能耗对于减少DMC产品成本尤为重要。

有机硅生产装置主要为合成与精馏，合成工艺一般采用硅粉与氯甲烷在铜做催化剂的条件下直接合成甲基氯硅烷混合单体（即本发明所述直接法合成有机硅混合单体）。

有机硅混合单体成分较为复杂，含有二甲基二氯硅烷(CH₃)₂SiCl₂（简称M2）、一甲基三氯硅烷CH₃SiCl₃（简称M1)、三甲基氯硅烷(CH₃)₃SiCl（简称M3）、甲基二氯硅烷CH₃HSiCl₂（简称MH）、四氯化硅SiCl₄、高沸物（沸点高于M2的组分）、低沸物（沸点低于MH的组分）、共沸物（M3与SiCl₄混合物）。M2为主产品，各组分在混合单体中的比重通常为：M2为87wt%左右、M1为6.5wt%左右、M3为3wt%左右、MH为2wt%左右、SiCl₄为0.5wt%左右、高沸物为0.5wt%左右、低沸物为0.5wt%左右，上述组分也会因各企业的合成水平不同而不同。

有机硅混合单体精馏分离工艺，产品纯度要求较高，如利用传统分离工艺，不仅流程长，能耗高，而且设备投入资金较大。有机硅混合单体分离方法有许多种，应用多组分分离序列基本原则及模拟计算，对其分离效率、能耗、操作难易度及设备投入进行综合考虑，确定分离顺序。

申请人以前采用的有机硅混合单体分离工艺是比较传统的分离工艺，如图2所示：

A、脱高塔工艺：来自合成车间的有机硅混合单体经进料泵，计量后进入脱高塔，在常压精馏下，塔顶采出液经冷却后进入脱低塔，塔顶采出液控制高沸物≤0.01wt%；塔釜采出液经冷却后进入脱高塔釜液槽，塔底采出液控制高沸物≥82.5wt%、M2≤17.5wt%。

B、高沸塔工艺：脱高塔釜液槽中的物料经机料泵进入高沸塔，在常压精馏下，塔顶采出液经冷却后进入次二甲储槽，塔顶采出液（次二甲）控制高沸物≤0.23wt%、M2≥99.7wt%、M1≤0.07wt%；塔釜采出液经冷却后进入高沸物储槽，塔釜采出液控制高沸物≥94.28wt%、M2≤5.72wt%。

C、脱低塔工艺：脱高塔顶采出液送至脱低塔，在常压下精馏下，塔顶采出液经冷却后送至轻组分缓冲罐，脱低塔顶采出液控制M1+M2≤1.5wt%；塔釜采出物经冷却后送入脱低塔釜液槽，塔釜采出液控制M3+SiCl₄≤0.02wt%、高沸物≤0.02wt%。

D、一甲塔工艺：脱低塔釜液槽中的物料经进料泵进入一甲塔，在常压精馏下，塔顶采出一甲产品，经冷却后送至一甲产品储槽，一甲产品控制M1≥99.5wt%、M2≤0.4wt%、M3+SiCl4≤0.1wt%；塔釜采出物经进料泵去二甲塔，塔釜采出液控制M2≥99.5wt%、M1≤0.48wt%、高沸物≤0.02wt%。

E、二甲塔工艺：一甲塔釜采出液经进料泵进入二甲塔，在常压下精馏下，塔顶采出液经冷却后送入脱低釜液槽，塔顶采出液控制M1＞7.43wt%、M2＜92.57wt%、高沸物＜0.01wt%；塔釜侧线采出二甲产品：M2≥99.95wt%、M1≤0.03wt%、高沸物≤0.02wt%。

F、轻分塔工艺：轻组分缓冲罐中的物料经进料泵进入轻分塔，在常压下精馏下，塔顶采出液经冷却后送至低沸储槽；塔釜采出液经冷却后，送入含氢塔。

G、含氢塔工艺：轻分塔塔釜物料经进料泵进入含氢塔，在常压下精馏下，塔顶采出液经冷却后送至一甲含氢产品中间槽；塔釜采出物经冷却后送入共沸塔。

H、共沸塔工艺：含氢塔塔釜物料经进料泵进入共沸塔，在常压下精馏下，塔顶采出液经冷却后送至共沸物储槽。

I、三甲塔工艺：共沸塔塔釜物料经进料泵进入三甲塔，在常压下精馏下，塔顶采出液经冷却后送至三甲产品中间槽；塔釜采出物经冷却后送入进料储槽。

上述工艺中塔器作用说明：

脱高塔：其作用是将混合单体中沸点高于二甲基二氯硅烷的组分（高沸物）分离出来，经塔釜采出；

脱低塔：其作用是将脱高塔回流中沸点低于一甲基三氯硅烷的组分（轻组分）分离出来，经塔顶采出；

一甲塔：其作用是将组分中的一甲基三氯硅烷（M1）分离出来，经塔顶采出一甲产品；

二甲塔：其作用是将组分中的二甲基二氯硅烷（M2）分离出来，经塔侧线采出；

轻分塔：其作用是将轻组分中沸点低于一甲含氢（MH）的组分（低沸物）分离出来，经塔顶采出；

含氢塔：其作用是将轻分塔釜采出物中的一甲含氢分离出来，经塔顶采出；

共沸塔：其作用是将含氢塔釜采出物中的四氯化硅分离出来，经塔顶采出；

三甲塔：其作用是将共沸塔釜采出物种的三甲单体分离出来，经塔顶采出；

高沸塔：其作用是将脱高塔釜采出物种的二甲基二氯硅烷分离出，减少二甲单体浪费，采出的二甲又称为次二甲，经塔顶采出。

上述有机硅混合单体精馏分离工艺虽然较为成熟，但是在提倡节能减排的今天，能耗过高，利润水平过低，上述工艺的应用已不利于企业长期健康发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可降低能耗的机硅混合单体分离工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：直接法合成有机硅混合单体的分离工艺，包括如下步骤：

a、将储槽中的有机硅混合单体送入脱高塔，经常压蒸馏，控制塔顶采出液中高沸物含量≤0.01％、塔釜采出液中高沸物含量≥99％；

b、脱高塔塔顶采出液经冷却后送入脱低塔，经常压蒸馏，塔顶采出液经冷却后送至轻组分缓冲罐；控制塔顶采出液中一甲基三氯硅烷和二甲基二氯硅烷的总含量≤1.5％、塔釜采出液中三甲基氯硅烷和四氯化硅的总含量≤0.02％；

c、将步骤b中脱低塔塔釜采出液送入二甲塔，经常压蒸馏，控制塔顶采出液中一甲基三氯硅烷含量≥85％，塔釜侧线采出二甲产品；控制二甲产品中二甲基二氯硅烷含量≥99.95％、一甲基三氯硅烷含量≤0.03％；

d、步骤c中塔顶采出液经冷却后送入一甲塔，经常压蒸馏，塔顶采出一甲产品，控制一甲产品中一甲基三氯硅烷含量≥99.5％、二甲基二氯硅烷含量≤0.4％；控制塔釜采出液中一甲基三氯硅烷含量≤15％，塔釜采出液经冷却后随脱低塔塔釜采出液一同送入二甲塔。

本发明技术方案中各物质含量都为重量百分比含量。

其中，上述方法步骤b中，控制塔釜采出液中高沸物含量≤0.02％。

其中，上述方法步骤c中，控制二甲产品中高沸物含量≤0.02％。

其中，上述方法步骤d中，控制一甲产品中三甲基氯硅烷和四氯化硅总含量≤0.1％。

其中，上述方法还包括步骤e：将步骤b中所述轻组分缓冲罐中的物料送入轻分塔，经常压蒸馏，塔顶采出液经冷却后送至低沸物储槽，控制塔顶采出液中甲基二氯硅烷含量≤10％，控制塔釜采出液中三氯氢硅和二甲基一氯硅烷的总含量≤0.01％。

其中，上述方法还包括步骤f：将步骤e中轻分塔塔釜采出液冷却后送入含氢塔，经常压蒸馏，塔顶采出液经冷却后送至甲基二氯硅烷储槽，控制塔顶采出液中甲基二氯硅烷的含量≥99.72％、四氯化硅和三甲基氯硅烷的总含量≤0.08％、轻组分含量≤0.2％，控制塔釜采出液中甲基二氯硅烷含量≤0.16％。

其中，上述方法还包括步骤g：将步骤f中含氢塔塔釜采出液冷却后送入共沸塔，经常压蒸馏，塔顶采出液经冷却后送至共沸物储槽，控制塔顶采出液中四氯化硅含量≥64.84％、三甲基氯硅烷含量≤34.26％、甲基二氯硅烷含量≤0.9％，控制塔釜采出液中四氯化硅含量≤0.1％。

其中，上述方法还包括步骤h：将步骤g中共沸塔塔釜采出液冷却后送入三甲塔，经常压蒸馏，塔顶采出液经冷却后送至三甲产品储槽，控制三甲产品中三甲基氯硅烷含量≥99.9％、一甲基三氯硅烷含量≤0.1％，塔釜采出液经冷却后与有机硅混合单体一同送入脱高塔。

本发明的有益效果是：通过调整一甲基三氯硅烷和二甲基二氯硅烷的采出顺序和采出点，取消高沸塔，通过各塔工艺参数的调整，不需要对塔设备进行更换，在保证产品质量及系统产能的前提下，实现了大幅降低粗单体分离过程中的蒸汽能耗。

附图说明

图1为本发明直接法合成有机硅混合单体的分离工艺流程图；

图2为现有直接法合成有机硅混合单体的分离工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明工艺具体可以按照以下方式实施：

b、脱高塔塔顶采出液经冷却后送入脱低塔，经常压蒸馏，塔顶采出液经冷却后送至轻组分缓冲罐；控制塔顶采出液中一甲基三氯硅烷和二甲基二氯硅烷的总含量≤1.5％、塔釜采出液中三甲基氯硅烷和四氯化硅的总含量≤0.02％、高沸物含量≤0.02％；

c、将步骤b中脱低塔塔釜采出液送入二甲塔，经常压蒸馏，控制塔顶采出液中一甲基三氯硅烷含量≥85％，塔釜侧线采出二甲产品；控制二甲产品中二甲基二氯硅烷含量≥99.95％、一甲基三氯硅烷含量≤0.03％、高沸物含量≤0.02％；

d、步骤c中塔顶采出液经冷却后送入一甲塔，经常压蒸馏，塔顶采出一甲产品，控制一甲产品中一甲基三氯硅烷含量≥99.5％、二甲基二氯硅烷含量≤0.4％、三甲基氯硅烷和四氯化硅总含量≤0.1％；控制塔釜采出液中一甲基三氯硅烷含量≤15％，塔釜采出液经冷却后随脱低塔塔釜采出液一同送入二甲塔。

e、将步骤b中所述轻组分缓冲罐中的物料送入轻分塔，经常压蒸馏，塔顶采出液经冷却后送至低沸物储槽，控制塔顶采出液中甲基二氯硅烷含量≤10％，控制塔釜采出液中三氯氢硅和二甲基一氯硅烷的总含量≤0.01％。

f、将步骤e中轻分塔塔釜采出液冷却后送入含氢塔，经常压蒸馏，塔顶采出液经冷却后送至甲基二氯硅烷储槽，控制塔顶采出液中甲基二氯硅烷的含量≥99.72％、四氯化硅和三甲基氯硅烷的总含量≤0.08％、轻组分含量≤0.2％，控制塔釜采出液中甲基二氯硅烷含量≤0.16％。

g、将步骤f中含氢塔塔釜采出液冷却后送入共沸塔，经常压蒸馏，塔顶采出液经冷却后送至共沸物储槽，控制塔顶采出液中四氯化硅含量≥64.84％、三甲基氯硅烷含量≤34.26％、甲基二氯硅烷含量≤0.9％，控制塔釜采出液中四氯化硅含量≤0.1％。

h、将步骤g中共沸塔塔釜采出液冷却后送入三甲塔，经常压蒸馏，塔顶采出液经冷却后送至三甲产品储槽，控制三甲产品中三甲基氯硅烷含量≥99.9％、一甲基三氯硅烷含量≤0.1％，塔釜采出液经冷却后与有机硅混合单体一同送入脱高塔。

下面通过实施例对本发明具体实施方式做进一步的说明，但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例之中。

实施例一采用本发明分离工艺

该实施例中各工艺参数的控制见具体实施方式，该实施例中主要针对蒸汽用量作对比说明。

如图1所示，进料储槽中的甲基氯硅烷混合单体经一甲塔釜液冷却器换热、计量（进料量为5.5t/h）后进入脱高塔，在常压精馏下（使用1.0MPa中压蒸汽，蒸汽流量为5.2t/h），塔釜采出高沸产品，高沸物含量≥95wt%；塔顶采出送至脱低塔，在常压下精馏下（使用0.5MPa低压蒸汽，蒸汽流量为2.2t/h），塔顶采出液经冷却后送至轻组分缓冲罐。塔釜采出物经冷却后送入脱低塔釜液槽，脱低塔釜液槽中的物料经二甲塔进料泵进入二甲塔，在常压精馏下（使用0.5MPa低压蒸汽，蒸汽流量为5.6t/h），二甲塔顶采出液经冷却后送至一甲产品中间槽，塔釜采出二甲产品，一甲产品中间槽中的物料经一甲塔进料泵送入一甲塔，在常压下精馏下（使用0.5MPa低压蒸汽，蒸汽流量为3.6t/h），塔顶采出一甲产品，经冷却后送入一甲产品储槽，塔釜物料返回二甲塔进料；

轻组分缓冲罐中的物料经轻分进料泵进入轻分塔，在常压下精馏下（使用0.5MPa低压蒸汽，蒸汽流量为0.56/h），塔顶采出低沸物，经冷却后送至低沸储槽，塔釜采出液经冷却后，经含氢进料泵进入含氢塔，在常压下精馏下（使用0.5MPa低压蒸汽，蒸汽流量为0.15t/h），塔顶采出含氢产品，液经冷却后送至一甲含氢产品中间槽，塔釜采出物经冷却后，经共沸进料泵进入共沸塔，在常压下精馏下（使用0.5MPa低压蒸汽，蒸汽流量为1.2t/h），塔顶采出共沸物，经冷却后送至共沸物储槽。塔釜采出物冷却后，经三甲进料泵进入三甲塔，在常压下精馏下（使用0.5MPa低压蒸汽，蒸汽流量为0.15t/h），塔顶采出三甲产品，经冷却后送至三甲产品中间槽，塔釜采出物经冷却后送入脱高塔进料储槽。

实施例二现有分离工艺

该实施例各工艺参数见背景技术部分；对于轻分塔、含氢塔、共沸塔和三甲塔的工艺参数同本发明工艺；该实施例所用到的各塔同实施例一；该实施例中主要针对蒸汽用量作对比说明。

如图2所示，进料储槽中的甲基氯硅烷混合单体经计量（进料量为5.5t/h）后进入脱高塔，在常压精馏下（脱高塔使用1.0MPa中压蒸汽，蒸汽流量为6.6t/h），塔釜采出物经冷却后进入脱高塔釜液槽，后经高沸塔进料泵进入高沸塔，在常压下精馏下（高沸塔使用1.0MPa中压蒸汽，蒸汽流量为0.5t/h），塔釜采出高沸产品，经冷却后进入高沸物储槽，塔顶采出次二甲产品，经冷却后进入次二甲产品储槽；脱高塔顶采出物料经脱低塔进料泵送入脱低塔，在常压下精馏下（脱低塔使用0.5MPa低压蒸汽，蒸汽流量为2.2t/h），塔顶采出液经冷却后送至轻组分缓冲罐。塔釜采出物经冷却后送入脱低塔釜液槽，脱低塔釜液槽中的物料经一甲塔进料泵进入一甲塔，在常压精馏下（使用0.5MPa低压蒸汽，蒸汽流量为5.6t/h），一甲塔顶采出一甲产品，经冷却后送至一甲产品储槽，塔釜采出物料经二甲塔进料泵送入二甲塔，在常压下精馏下（使用0.5MPa低压蒸汽，蒸汽流量为5.8t/h），塔顶采出物料返回脱低塔釜液槽，塔釜侧线采出二甲产品。

现有工艺与本发明工艺对比：

实施例二传统工艺按5.5t/h进料量统计，全系统每小时消耗蒸汽量为22.76t/h，每小时返料量为0.36t/h，吨精单体蒸汽消耗为4.43吨蒸汽；实施例一本发明专利同样为5.5t/h进料量，全系统每小时消耗蒸汽量为18.66t/h，每小时进料量为5.5t/h，每小时返料量为0.36t/h，吨精单体蒸汽消耗为3.63吨蒸汽。则，每吨精单体节约蒸汽消耗0.8吨，按本装置生产能力，每年可节约蒸汽消耗2.4万吨，蒸汽单价在168—200元/吨，全年节约蒸汽消耗约价值约为500万元。

同时，从上述两工艺中，我们还可以得知，蒸汽消耗的减少，主要体现在一甲塔和二甲塔，因此本发明针对一甲塔和二甲塔的改进是非常成功的。同时，本发明还取消了高沸塔，也能够节约部分蒸气消耗，但这并没有影响到有机硅混合单体的整体分离，高沸塔采出的M2在本发明中集中在二甲塔采出。本发明工艺在不对设备做大幅改动的情况下实现了能耗的大幅降低，取得了预想不到的技术效果。

Claims

1.直接法合成有机硅混合单体的分离工艺，其特征在于包括如下步骤：

b、脱高塔塔顶采出液送入脱低塔，经常压蒸馏，塔顶采出液经冷却后送至轻组分缓冲罐；控制塔顶采出液中一甲基三氯硅烷和二甲基二氯硅烷的总含量≤1.5％、塔釜采出液中三甲基氯硅烷和四氯化硅的总含量≤0.02％；

2.根据权利要求1所述的直接法合成有机硅混合单体的分离工艺，其特征在于：步骤b中，控制塔釜采出液中高沸物含量≤0.02％。

3.根据权利要求1或2所述的直接法合成有机硅混合单体的分离工艺，其特征在于：步骤c中，控制二甲产品中高沸物含量≤0.02％。

4.根据权利要求1、2或3所述的直接法合成有机硅混合单体的分离工艺，其特征在于：步骤d中，控制一甲产品中三甲基氯硅烷和四氯化硅总含量≤0.1％。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的直接法合成有机硅混合单体的分离工艺，其特征在于还包括步骤e：将步骤b中所述轻组分缓冲罐中的物料送入轻分塔，经常压蒸馏，塔顶采出液经冷却后送至低沸物储槽，控制塔顶采出液中甲基二氯硅烷含量≤10％，控制塔釜采出液中三氯氢硅和二甲基一氯硅烷的总含量≤0.01％。

6.根据权利要求5所述的直接法合成有机硅混合单体的分离工艺，其特征在于还包括步骤f：将步骤e中轻分塔塔釜采出液冷却后送入含氢塔，经常压蒸馏，塔顶采出液经冷却后送至甲基二氯硅烷储槽，控制塔顶采出液中甲基二氯硅烷的含量≥99.72％、四氯化硅和三甲基氯硅烷的总含量≤0.08％、轻组分含量≤0.2％，控制塔釜采出液中甲基二氯硅烷含量≤0.16％。

7.根据权利要求6所述的直接法合成有机硅混合单体的分离工艺，其特征在于还包括步骤g：将步骤f中含氢塔塔釜采出液冷却后送入共沸塔，经常压蒸馏，塔顶采出液经冷却后送至共沸物储槽，控制塔顶采出液中四氯化硅含量≥64.84％、三甲基氯硅烷含量≤34.26％、甲基二氯硅烷含量≤0.9％，控制塔釜采出液中四氯化硅含量≤0.1％。

8.根据权利要求7所述的直接法合成有机硅混合单体的分离工艺，其特征在于还包括步骤h：将步骤g中共沸塔塔釜采出液冷却后送入三甲塔，经常压蒸馏，塔顶采出液经冷却后送至三甲产品储槽，控制三甲产品中三甲基氯硅烷含量≥99.9％、一甲基三氯硅烷含量≤0.1％，塔釜采出液经冷却后与有机硅混合单体一同送入脱高塔。