CN103951693A - 监控二甲基二氯硅烷水解产物裂解反应的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及监控二甲基二氯硅烷水解产物裂解反应的方法。本发明所要解决的技术问题是现有技术中利用干法对二甲基二氯硅烷水解产物进行裂解，不仅在生产过程中存在较高的安全风险，而且不能保证产品的质量。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：监控二甲基二氯硅烷水解产物裂解反应的方法，包括以下步骤：在二甲基二氯硅烷水解产物的裂解反应过程中，获取裂解反应生成的不凝气；利用气相色谱仪对所述不凝气进行检测，获得一检测结果；基于所述检测结果，对所述裂解反应的反应条件进行控制。本发明的有益效果是：利用色谱仪对裂解反应中获得的不凝气进行检测，根据检测结果控制裂解反应的反应条件，降低了反应的安全风险，提高了产品的质量。

Description

监控二甲基二氯硅烷水解产物裂解反应的方法

技术领域

本发明涉及二甲基二氯硅烷水解产物的裂解过程，尤其是涉及监控二甲基二氯硅烷水解产物裂解反应的方法。

背景技术

二甲基硅氧烷混合环体(DMC)是有机硅产品中的主要原料，目前，其主要生产方法是：将二甲基二氯硅烷水解，并将水解物在碱性催化剂作用下裂解收集环体，之后，进行再分离，从而得到DMC。而水解物的裂解是将水解物在碱性催化剂作用下进行裂解重排反应，以制得含80％左右的D4、5％左右的D3和15％左右的D5的裂解物，其中，裂解反应过程中将含(CH₃)SiO_1.5或Si-H等的硅氧烷转化为硅醇钾盐留于反应器底，带离产品，使产品得到净化。

二甲基二氯硅烷水解物裂解目前存在两种裂解方法，即干法裂解和湿法裂解。由于湿法裂解存在溶剂处理困难、污染环境等问题。因此，通常采用干法裂解，其原理为：将二甲基二氯硅烷水解物和氢氧化钾在裂解反应器内进行重排得到环体。

干法裂解在反应过程中，裂解副反应存在Si-C键的断裂，从而会产生甲烷、氢气及烃类等易燃易爆气体，在氧气达到一定量的条件下，则会出现爆炸等安全事故，而，由于裂解副反应属于放热反应，当热量没有及时移除而累积到一定程度时，又会加剧副反应的发生，产生大量易燃易爆气体，造成反应器的超温超压，从而更加容易发生爆炸等安全事故；

另外，裂解反应在反应器局部过热的情况下会发生歧化反应，从而，会导致产品质量的降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中，利用干法对二甲基二氯硅烷水解产物进行裂解，不仅在生产过程中存在较高的安全风险，而且不能保证产品的质量。

为解决上述问题，本发明提供监控二甲基二氯硅烷水解产物裂解反应的方法，包括以下步骤：

在二甲基二氯硅烷水解产物的裂解反应过程中，获取裂解反应生成的不凝气；

利用气相色谱仪对所述不凝气进行检测，获得一检测结果；

基于所述检测结果，对所述裂解反应的反应条件进行控制。

进一步的，所述裂解反应为干法裂解。

进一步的，当所述气相色谱仪包括色谱柱和检测器时，利用气相色谱仪对所述不凝气进行检测，获得一检测结果，包括以下步骤：

利用载气将不凝气带入色谱柱，以对不凝气进行分离；

将不凝气分离后得到的各组分气体依次导入检测器；

通过所述检测器对所述各组分气体的检测，获得用于对不凝气中各组分气体定性和定量的色谱图。

进一步的，基于所述检测结果，对所述裂解反应的反应条件进行控制，包括以下步骤：

基于所述色谱图，控制所述裂解反应中的加料系统和/或加热系统。

进一步的，在获得一检测结果之后，包括步骤：

基于所述检测结果，判断所述不凝气中是否含有易燃气体；

当不凝气中含有所述易燃气体时，判断易燃气体的含量和/或比例是否达到门限值；

当易燃气体的含量和/或比例达到所述门限值时，发出报警信号，以对用户进行提示。

本发明的有益效果是：通过获取裂解反应中的不凝气，利用气相色谱仪对不凝气进行检测，并根据检测结果相应的控制裂解反应的反应条件，例如，根据检测结果，监控到有易燃气体产生，通过控制反应温度或加料系统等反应条件，使得易燃气体的含量得到控制，从而，大大的降低了反应的安全风险，若根据检测结果，监控到有歧化反应发生，通过控制反应条件，还能够控制歧化反应的发生程度，从而，提高了反应所得到的产品的质量；

又，当不凝气中含有的易燃气体达到门限值时，通过发出报警信号，提示用户当前所处环境的危险性，使得用户能够及时做好防范措施，进一步降低了发生安全事故的风险。

附图说明

图1为本发明监控二甲基二氯硅烷水解产物裂解反应的方法的工作流程图；

图2为本发明步骤S102的工作流程图；

图3a为本发明实施例一中温度为128℃时裂解反应生成的不凝气的色谱图；

图3b为本发明实施例一中温度为132℃时裂解反应生成的不凝气的色谱图；

图3c为本发明实施例一中温度为250℃时裂解反应生成的不凝气的色谱图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案进行详细描述。

本申请的监控二甲基二氯硅烷水解产物裂解反应的方法，首先，在二甲基二氯硅烷水解产物的裂解反应过程中，获取裂解反应生成的不凝气，接着，利用气相色谱仪对所述不凝气进行检测，获得一检测结果，最后，基于所述检测结果，对所述裂解反应的反应条件进行控制。

通过获取裂解反应中的不凝气，利用气相色谱仪对不凝气进行检测，并根据检测结果相应的控制裂解反应的反应条件，例如，根据检测结果，监控到有易燃气体产生，通过控制反应温度或加料系统等反应条件，使得易燃气体的含量得到控制，从而，大大的降低了反应的安全风险，若根据检测结果，监控到有歧化反应发生，通过控制反应条件，还能够控制歧化反应的发生程度，从而，提高了反应所得到的产品的质量。

在本申请中，监控二甲基二氯硅烷水解产物裂解反应的方法，所采用的是干法裂解，适用于不同工艺条件和不同粘度下的二甲基二氯硅烷水解产物裂解反应。如图1所示，所述方法包括步骤：

S101：在二甲基二氯硅烷水解产物的裂解反应过程中，获取裂解反应生成的不凝气。

在完成步骤S101之后，本申请执行步骤S102：利用气相色谱仪对所述不凝气进行检测，获得一检测结果。

在本申请中，通过在线色谱的方法，在二甲基二氯硅烷水解产物裂解过程中，实时采集裂解过程中的不凝气，并利用气相色谱仪对不凝气进行检测，其中，不凝气是指在室温条件下，裂解产物中仍为气体的组成。

具体的，在本申请中，如图2所示，S102包括步骤：

S201：利用载气将所述不凝气带入色谱柱，以对不凝气进行分离；

S202：将不凝气分离后得到的各组分气体依次导入检测器；

S203：通过所述检测器对所述各组分气体的检测，获得用于对不凝气中各组分气体定性和定量的色谱图。

在具体实施过程中，气相色谱仪至少包括色谱柱和检测器，载气用于将不凝气带入色谱柱。当载气带着不凝气连续地通过色谱柱时，亲合力大的组分气体在色谱柱中移动速度慢，亲合力小的组分气体在色谱柱中移动速度快。例如，当不凝气中包含气体A、气体B和气体C，且气体A的亲合大于气体B的亲合力，气体B的亲合力又大于气体C的亲合力时，载气带着不凝气连续地通过色谱柱后，三者分离，由于气体C的移动速度大于气体B的移动速度，气体B的移动速度又大于气体A的移动速度，因此，气体C会首先进入检测器，而后气体B和气体A会依次进入检测器。检测器对每个进入的组分都给出一个相应的信号，通过记录得到色谱图。其中，从注入载气为计时起点，到各组分经分离后依次进入检测器，检测器给出对应于各组分的最大信号(即峰值)所经历的时间为各组分的保留时间tr。在条件一定时，不同组分的保留时间tr也是一定的，因此，通过色谱图中的保留时间tr能够推断出该组分是何种气体，实现了对各组分气体的定性。而通过色谱图中色谱峰所包含的面积能够获得该组分气体的含量，实现了对各组分气体的定量。通过气相色谱仪对不凝气进行检测，即使在较小的裂解温度变化的情况下，也能够准确的检测出不凝气中各组分气体的变化。

在完成步骤S102之后，本申请执行步骤S103：基于所述检测结果，对所述裂解反应的反应条件进行控制。

具体的，在本申请中步骤S103为：基于所述色谱图，控制所述裂解反应中的加料系统和/或加热系统

在具体实施过程中，将色谱图与用于控制裂解反应的反应条件的各系统进行连锁，在获得色谱图后，根据色谱图能够获得不凝气中所包含的各组分气体的类型和其含量。进而，根据各组分气体的类型和其含量，能够预测裂解过程中副反应进行的程度，从而，根据副反应的程度，及时对裂解反应的反应条件进行控制，如控制加料系统停止进料，控制加热系统停止加热，或控制催化剂的提供等等，减低了裂解过程中因副反应而产生的安全风险。另外，根据各组分气体的类型和其含量，还能够确定是否发生歧化反应，从而，通过对裂解反应的反应条件进行控制，能够控制歧化反应的发生程度，实现了提高反应所得到的产品的质量的有益效果。

具体的，例如，若检测结果表明不凝气中包含一定量的氧气时，则控制裂解反应的反应条件，停止进料、加热及催化剂的提供等，若检测结果表明不凝气中包含一定量的甲烷，则控制裂解反应的反应条件，降低反应温度等。

又如，在实际生产中，若裂解反应中的裂解物料的粘度较大，导热能力受到限制，在靠近裂解反应器蒸汽盘管和夹套附近的温度极高，在热量没有得到有效的分散的情况下，副反应会逐步加剧。通过本申请的方法，在检测得到不凝气中各物质的组成及含量后，及时控制裂解反应的反应条件，如控制反应温度、催化剂加入量、夹套及盘管蒸汽压力等，能够有效的控制副反应进行的程度，预防副反应进一步加剧，避免副反应所带来的安全风险。

在本申请中，在获得一检测结果之后，监控二甲基二氯硅烷水解产物裂解反应的方法还包括步骤：

基于所述检测结果，判断所述不凝气中是否含有易燃气体；

当不凝气中含有所述易燃气体时，判断易燃气体的含量和/或比例是否达到门限值；

当易燃气体的含量和/或比例达到门限值时，发出报警信号，以对用户进行提示。

在具体实施过程中，通过在裂解反应器的末端安装报警装置，如气体报警仪，以实现对不凝气中的易燃气体的含量和易燃气体中混合的多种气体之间的比例进行监控，如不凝气中氧气的含量或氢气和氧气之间的比例等，当易燃气体的含量或比例达到报警门限值时，发出报警信号，如灯光信号或声音信号，以提示用户处于危险环境。

在实际中，即便裂解温度的变化较小，裂解产物中不凝气组成的变化也会较为明显，因此，对不凝气做定性和定量分析，建立相应的监控目标和门限值，通过进行相应的优化工艺控制条件，实现裂解系统的安全操作。

实施例一

在实际中，定期或不定期的对裂解系统中的不凝气进行监测，监测目标选择性的在氢气、氧气、氮气及甲烷气体上。采用SC-3000B气相色谱分析仪对不凝气进行分析，数据的积分方法为高度外标法，检测器为FID，进样器为分流，柱温为程序升温，分别在128℃、132℃和250℃时，获得不凝气的色谱图如图3a-3c所示。而，依据保留时间的不同，图3a-3c中各个峰依次代表的组分为氢气、氧气、氮气和甲烷。

具体的，当裂解系统不凝气中氢气和甲烷的含量在门限值以上，高限值以下时，通过调整反应温度、催化剂加入量及进料量，降低氢气和甲烷的含量，直到限制以下。当含量超过高限值时，发出报警信号，通知现场巡视人员撤离，另外，也可以远程控制加入氮气，切断反应系统的供热，停止加料。

Claims (5)

1.监控二甲基二氯硅烷水解产物裂解反应的方法，其特征在于，包括以下步骤：

在二甲基二氯硅烷水解产物的裂解反应过程中，获取裂解反应生成的不凝气；

利用气相色谱仪对所述不凝气进行检测，获得一检测结果；

基于所述检测结果，对所述裂解反应的反应条件进行控制。

2.如权利要求1所述的监控二甲基二氯硅烷水解产物裂解反应的方法，其特征在于，所述裂解反应为干法裂解。

3.如权利要求1所述的监控二甲基二氯硅烷水解产物裂解反应的方法，其特征在于，当所述气相色谱仪包括色谱柱和检测器时，利用气相色谱仪对所述不凝气进行检测，获得一检测结果，包括以下步骤：

利用载气将不凝气带入色谱柱，以对不凝气进行分离；

将不凝气分离后得到的各组分气体依次导入检测器；

通过所述检测器对所述各组分气体的检测，获得用于对不凝气中各组分气体定性和定量的色谱图。

4.如权利要求3所述的监控二甲基二氯硅烷水解产物裂解反应的方法，其特征在于，基于所述检测结果，对所述裂解反应的反应条件进行控制，包括以下步骤：

基于所述色谱图，控制所述裂解反应中的加料系统和/或加热系统。

5.如权利要求1所述的监控二甲基二氯硅烷水解产物裂解反应的方法，其特征在于，在获得一检测结果之后，包括步骤：

基于所述检测结果，判断所述不凝气中是否含有易燃气体；

当不凝气中含有所述易燃气体时，判断易燃气体的含量和/或比例是否达到门限值；

当易燃气体的含量和/或比例达到所述门限值时，发出报警信号，以对用户进行提示。