CN107986540A - 一种氟化硅氧烷废液资源化处理方法 - Google Patents

一种氟化硅氧烷废液资源化处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氟化硅氧烷废液资源化处理方法，包括以下步骤：(1)废液水解：将氟化硅氧烷废液和碱液反应，分离，得水解产物和废碱液；(2)催化重排：水解产物催化反应，减压蒸馏，得二甲基硅氧烷混合环体；(3)废碱液再生：废碱液中加入固体碱，过滤，得氟化盐和再生碱液；(4)碱液循环利用：再生碱液作为水解用碱液进行循环利用。本发明氟化硅氧烷废液处理方法工艺简单，将废液转化为有机硅工业的基础原料(二甲基硅氧烷混合环体)，实现了废液资源化处理及废液循环利用。

Description

一种氟化硅氧烷废液资源化处理方法
技术领域
本发明涉及废液处理领域，具体涉及一种氟化硅氧烷废液资源化处理方法。
背景技术
氟化硅氧烷废液是工业生产中八甲基环四硅氧烷(简称D4)脱氟产生的氟封端聚二甲基硅氧烷废液(结构式如下：FSi(CH3)2[OSi(CH3)2]nF(n＝0,1,2,3 等))。目前对于该废液处理的报道尚未见到，因此对于氟化硅氧烷废液处理方法的研究很有必要。
中国专利CN102532547B公开了一种有机硅高沸物制备硅油的方法，包括以下步骤：1)向有机硅高沸物中滴加乙醇与催化剂混合液，在50-70℃下回流，得第一反应物料；2)将第一反应物料置于中和反应釜中，加入尿素、助溶剂、碳酸氢铵中和物料中的氟化氢，搅拌，过滤，得硅油。该处理工艺针对的是氯硅烷高废物，不是氟化硅氧烷高废物。
中国专利申请CN103292332A公开了一种含氟有机废液、废气负压焚烧处理系统及方法，其包括焚烧炉，含氟有机废液、废气供应系统，燃料供应系统，负压供风系统，烟气急冷与HF回收系统，碱洗系统；先将含氟废液、废气分别同时送入焚烧炉的燃烧室；在有氧气存在的条件下，焚烧炉内反应温度为 1100-1200℃，压力维持在-50Pa，含氟废液、废气进行高温分解反应；通过向焚烧炉内加H2或CH4来促进多余的有机氟转化成无机氟化氢，最终保证全部有机氟转化成无机氟化氢；从焚烧炉的燃烧室排放出的反应产物，经处理后反应产物通过烟囱排入大气。该焚烧处理系统在处理过程中会产生氟化氢对设备有强腐蚀性，设备要求高，同时将氟化有机硅废液直接焚烧会造成资源的浪费。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种氟化硅氧烷废液资源化处理方法的技术方案，本发明提供的氟化硅氧烷废液处理方法可以将氟化有机硅废液转化为二甲基硅氧烷混合环体和氟化盐产品，方法简单，且循环利用碱液，避免了环境污染和资源浪费，效节约成本，降低能耗，提高了经济效益。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种氟化硅氧烷废液资源化处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)废液水解：
将氟化硅氧烷废液和碱液加入反应釜中，加热至30-90℃，搅拌反应 30-60min后，进入分层装置分离，得水解产物和废碱液；
(2)催化重排：
将步骤(1)所得的水解产物置于催化重排反应器内，加热至130-140℃，搅拌加入催化剂，反应0.5-2h，减压蒸馏，得二甲基硅氧烷混合环体；
(3)废碱液再生：
向步骤(1)产生的废碱液中加入固体碱，搅拌反应10-40min，过滤，得到氟化盐和再生碱液；
(4)碱液循环利用：
将步骤(3)所得的再生碱液作为步骤(1)的碱液进行循环利用。
进一步，步骤(1)中的氟化硅氧烷废液和碱液的质量比为1:(3-6)。
进一步，步骤(1)中的碱液为氢氧化钾溶液，氢氧化钾的质量浓度为8-25％。
进一步，步骤(2)中的催化剂的加入量为水解产物重量的0.1-3％。
进一步，步骤(2)中的催化剂为氢氧化钾或氢氧化钠。
进一步，步骤(2)中减压蒸馏的压力为0.06-0.1MPa，温度为140-200℃。
进一步，步骤(3)中的固体碱为氢氧化钠或氢氧化钙。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的氟化硅氧烷废液处理方法，工艺简单，合理的将废液转化为有机硅工业的基础原料(二甲基硅氧烷混合环体)和氟化盐产品，实现了废液处理及废液利用。
(2)本发明提供的氟化硅氧烷废液处理方法，水解产生的废碱液再生得到氟化盐产品和再生碱液，再生碱液循环利用，氟化盐可作为产品外销，实现了资源循环利用。
本发明提供了一种氟化硅氧烷废液资源化处理方法的技术方案，将氟化有机硅废液转化为二甲基硅氧烷混合环体和氟化盐产品，方法简单，且循环利用碱液，避免了环境污染和资源浪费，效节约成本，降低能耗，提高了经济效益。
具体实施方式
本发明一种氟化硅氧烷废液资源化处理方法，包括以下步骤：
(1)废液水解：
将氟化硅氧烷废液和碱液加入反应釜中，氟化硅氧烷废液和碱液的质量比为1:(3-6)，碱液为氢氧化钾溶液，氢氧化钾溶液的质量浓度为8-25％，加热至 30-90℃，搅拌反应30-60min后，进入分层装置分离，得水解产物和废碱液；
(2)催化重排：
将步骤(1)所得的水解产物置于催化重排反应器内，加热至130-140℃，搅拌加入催化剂，催化剂的加入量为水解产物重量的0.1-3％，催化剂为氢氧化钾或氢氧化钠，反应0.5-2h，减压蒸馏，减压蒸馏的压力为0.06-0.1MPa，温度为140-200℃，得二甲基硅氧烷混合环体；
(3)废碱液再生：
向步骤(1)产生的废碱液中加入固体碱，固体碱为氢氧化钠或氢氧化钙，搅拌反应10-40min，过滤，得到氟化盐和再生碱液；
(4)碱液循环利用：
将步骤(3)所得的再生碱液作为步骤(1)的碱液进行循环利用。
下面通过具体的实施例对本发明做进一步解释，这些实施例仅用于例证的目的，并不限制本发明的保护范围。
实施例1
(1)废液水解：
将氟化硅氧烷废液和质量浓度为8％的氢氧化钾溶液按质量比1：3加入反应釜中，加热至30℃，搅拌反应30min后，进入分层装置分离，得水解产物和废碱液；
(2)催化重排：
将步骤(1)所得水解产物置于催化重排反应器内，加热至130℃，搅拌加入催化剂，催化剂的加入量为水解产物重量的0.1％，反应0.5h，在压力为 0.06MPa，温度为140-200℃下减压蒸馏，得二甲基硅氧烷混合环体；
(3)废碱液再生：
向步骤(1)所得废碱液中加入氢氧化钠或氢氧化钙，搅拌反应10min，过滤，得氟化盐和再生碱液；
(4)碱液循环利用：
将步骤(3)所得再生碱液作为步骤(1)的碱液进行循环利用。
本发明氟化硅氧烷废液处理方法制得的二甲基硅氧烷混合环体(即DMC)，环体含量大于98％，组成为六甲基环三硅氧烷(D3)：13.69％；八甲基环四硅氧烷(D4)：81.44％；十甲基环五硅氧烷(D5)：3.87％；其它：1％。
增加采用再生碱液处理废液的实施例，用实例说明再生碱液可以循环利用。
实施例2
(1)废液水解：
将氟化硅氧烷废液和实施例1中得到再生碱液按质量比1：5加入反应釜中，加热至50℃，搅拌反应55min后，进入分层装置分离，得水解产物和废碱液；
(2)催化重排：
将步骤(1)所得水解产物置于催化重排反应器内，加热至135℃，搅拌加入催化剂，催化剂的加入量为水解产物重量1.5％，反应1.2h，在压力为0.08MPa，温度为140-200℃下减压蒸馏，得二甲基硅氧烷混合环体；
(3)废碱液再生：
向步骤(1)所得废碱液中加入氢氧化钠或氢氧化钙，搅拌反应35min，过滤，得氟化盐和再生碱液；
(4)碱液循环利用：
将步骤(3)所得再生碱液作为步骤(1)的碱液进行循环利用。
本发明氟化硅氧烷废液处理方法制得的二甲基硅氧烷混合环体(即DMC)，环体含量大于98％，组成为六甲基环三硅氧烷(D3)：13.64％；八甲基换环四硅氧烷(D4)：80.77％；十甲基环五硅氧烷(D5)：4.35％；其它：1.24％。
实施例3
(1)废液水解：
将氟化硅氧烷废液和质量浓度为16.5％的氢氧化钾溶液按质量比1：4.5加入反应釜中，加热至60℃，搅拌反应45min后，进入分层装置分离，得水解产物和废碱液；
(2)催化重排：
将步骤(1)所得水解产物置于催化重排反应器内，加热至130-140℃，搅拌加入催化剂，催化剂的加入量为水解产物重量的1.5％，反应1.2h，在压力为 0.08MPa，温度为140-200℃下减压蒸馏，得二甲基硅氧烷混合环体；
(3)废碱液再生：
向步骤(1)所得废碱液中加入氢氧化钠或氢氧化钙，搅拌反应25min，过滤，得氟化盐和再生碱液；
(4)碱液循环利用：
将步骤(3)所得再生碱液作为步骤(1)的碱液进行循环利用。
本发明氟化硅氧烷废液处理方法制得的二甲基硅氧烷混合环体(即DMC)，环体含量大于98％，组成为六甲基环三硅氧烷(D3)：12.44％；八甲基换环四硅氧烷(D4)：85.77％；十甲基环五硅氧烷(D5)：1.55％；其它：0.24％。
实施例4
(1)废液水解：
将氟化硅氧烷废液和质量浓度为25％的氢氧化钾溶液按质量比1：6加入反应釜中，加热至90℃，搅拌反应60min后，进入分层装置分离，得到水解产物和废碱液；
(2)催化重排：
将步骤(1)所得的水解产物置于催化重排反应器内，加热至140℃，搅拌加入催化剂，催化剂的加入量为水解产物重量的3％，反应2h，在压力为0.1MPa，温度为140-200℃下减压蒸馏，得二甲基硅氧烷混合环体；
(3)废碱液再生：
向步骤(1)所得废碱液中加入氢氧化钠或氢氧化钙，搅拌反应40min，过滤，得氟化盐和再生碱液；
(4)碱液循环利用：
将步骤(3)所得再生碱液作为步骤(1)的碱液进行循环利用。
本发明氟化硅氧烷废液处理方法制得的二甲基硅氧烷混合环体(即DMC)，环体含量大于98％，组成为六甲基环三硅氧烷(D3)：15.44％；八甲基环四硅氧烷(D4)：82.77％；十甲基环五硅氧烷(D5)：1.33％；其它：0.46％。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的氟化硅氧烷废液处理方法，工艺简单，合理的将废液转化为有机硅工业的基础原料(二甲基硅氧烷混合环体)和氟化盐产品，实现了废液处理及废液利用。
(2)本发明提供的氟化硅氧烷废液处理方法，水解产生的废碱液再生得到氟化盐产品和再生碱液，再生碱液循环利用，氟化盐可作为产品外销，实现了资源循环利用。
本发明提供了一种氟化硅氧烷废液资源化处理方法的技术方案，将氟化有机硅废液转化为二甲基硅氧烷混合环体和氟化盐产品，方法简单，且循环利用碱液，避免了环境污染和资源浪费，效节约成本，降低能耗，提高了经济效益。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种氟化硅氧烷废液资源化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)废液水解：
将氟化硅氧烷废液和碱液加入反应釜中，加热至30-90℃，搅拌反应30-60min后，进入分层装置分离，得水解产物和废碱液；
(2)催化重排：
将步骤(1)所得的水解产物置于催化重排反应器内，加热至130-140℃，搅拌加入催化剂，反应0.5-2h，减压蒸馏，得二甲基硅氧烷混合环体；
(3)废碱液再生：
向步骤(1)产生的废碱液中加入固体碱，搅拌反应10-40min，过滤，得到氟化盐和再生碱液；
(4)碱液循环利用：
将步骤(3)所得的再生碱液作为步骤(1)的碱液进行循环利用。
2.根据权利要求1所述的一种氟化硅氧烷废液资源化处理方法，其特征在于：
所述步骤(1)中的所述氟化硅氧烷废液和所述碱液的质量比为1:(3-6)。
3.根据权利要求1所述的一种氟化硅氧烷废液资源化处理方法，其特征在于：
所述步骤(1)中的所述碱液为氢氧化钾溶液，所述氢氧化钾溶液的质量浓度为8-25％。
4.根据权利要求1所述的一种氟化硅氧烷废液资源化处理方法，其特征在于：
所述步骤(2)中的所述催化剂的加入量为水解产物重量的0.1-3％。
5.根据权利要求1所述的一种氟化硅氧烷废液资源化处理方法，其特征在于：
所述步骤(2)中的所述催化剂为氢氧化钾或氢氧化钠。
6.根据权利要求1所述的一种氟化硅氧烷废液资源化处理方法，其特征在于：
所述步骤(2)中减压蒸馏的压力为0.06-0.1MPa，温度为140-200℃。
7.根据权利要求1所述的一种氟化硅氧烷废液资源化处理方法，其特征在于：
所述步骤(3)中的所述固体碱为氢氧化钠或氢氧化钙。
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