CN112225222A - 一种氯硅烷副产盐酸的自动化生产控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氯硅烷副产盐酸的自动化生产控制方法，属于化工技术领域，本发明通过进入石墨降膜吸收器的气体压力值、进入石墨降膜吸收器的气体压力变化值、副产盐酸贮槽液位值、副产盐酸贮槽液位变化值、副产盐酸贮槽中副产盐酸的温度值、氯硅烷的消耗值、含活泼氢化合物的消耗值的一种或多种数值，判断副产盐酸的总酸度达到了标准值，可以实现副产盐酸的自动化生产控制和倒酸的联锁控制，实现氯硅烷副产盐酸的完全自动化，有效避免了人工干扰因素，并且不用现场取样副产盐酸测试总酸度，有效避免了人工操作，有效避免了因氯化氢气体的挥发，对现场环境造成的腐蚀，利于环保、节能降耗。
Description
技术领域
本发明涉及化工技术领域，更具体地说，涉及一种氯硅烷副产盐酸的自动化生产控制方法。
背景技术
氯硅烷是硅烷偶联剂的基础原材料，可用通式RR’R”SiClx表示，其中，R、R’、R”表示氢、烷基、烷氧基或其他有机基团，R、R’、R”可以相同或不同，x等于1、2、3或4。氯硅烷中的氯，能与含活泼氢化合物进行激烈反应，制成硅烷偶联剂或硅烷偶联剂的中间产品；如与水、醇、酚、硅醇、有机酸等反应，放出氯化氢气体，放出的氯化氢气体一般通过水吸收制成副产盐酸。涉及的化学反应方程式为：
RR’R”SiClx+HQ→RR’R”SiQx+HCl↑
副产盐酸属于危险化学品产品生产许可证实施细则(5)(氯碱产品部分)管控的危险化学品，其产品标准需满足行业标准HG/T 3783-2005《副产盐酸》的规定，出厂检验项目必须包含“总酸度”项目，必备的生产设备有氯化氢净化器、氯化氢吸收塔、集酸槽或按工艺设计文件规定应配备的生产设备，生产设备应满足基本的功能要求。
按照HG/T 3783-2005《副产盐酸》的规定，副产盐酸按照总酸度(HCl)项目分为三个规格I、II、III，即总酸度分别不低于31.0％(质量百分数)、20.0％(质量百分数)、10.0％(质量百分数)，因此在氯硅烷副产盐酸的生产中需要通过工艺控制或监测以满足总酸度项目指标符合要求。
根据文献查找，目前已知的使副产盐酸总酸度符合要求的方法，一般是通过现场取样检测或在线监测副产盐酸的氯化氢含量、波美度、密度等方法加以控制。现场取样检测，氯化氢挥发，对现场的设备、仪表等腐蚀度大，造成现场环境差，而且产生的无组织废气排放需要安装独立的气体收集系统，给现场环境治理增加了难度；盐酸浓度、密度等类型的在线监测仪器设备，需增加在线监测设备，该类型的在线监测设备单价少则几万元多则几十万元，增加了现场的设备投入，而且对于设备的防腐性能要求、防固渣干扰检测准确性要求高，增加了设备选型的难度。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种氯硅烷副产盐酸的自动化生产控制方法，它可以实现通过生产工艺参数自动判断副产盐酸的总酸度项目指标达到了标准要求，而进行倒酸操作：进入石墨降膜吸收器的气体压力、进入石墨降膜吸收器的气体压力变化值、副产盐酸贮槽液位值、副产盐酸贮槽液位变化值、副产盐酸贮槽中副产盐酸的温度值、氯硅烷的消耗值、含活泼氢化合物的消耗值，从而达到氯硅烷副产盐酸自动化生产控制的目的；而不需要现场取样检测或者选用昂贵的在线监测仪器设备，避免了现场取样带来的环境腐蚀、人工操作干扰、现场无组织废气排放等问题，同时避免了氯化氢气体夹带的氯硅烷水解后的固渣对在线监测设备监测精度的影响，以及避免了抗腐蚀在线监测设备选型的难度。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种氯硅烷副产盐酸的自动化生产控制方法，包括以下步骤：
S1、将氯硅烷与含活泼氢化合物进行反应，通过氯化氢水溶液吸收系统将产生的氯化氢通过水溶液吸收制成副产盐酸，所述氯化氢水溶液吸收系统至少包括净化器、气体缓冲罐、石墨降膜吸收器、副产盐酸贮槽、压力表、液位计和温度计；
S2、记录进入石墨降膜吸收器的气体压力值、进入石墨降膜吸收器的气体压力变化值、副产盐酸贮槽液位值、副产盐酸贮槽液位变化值、副产盐酸贮槽中副产盐酸的温度值、氯硅烷的消耗值、含活泼氢化合物的消耗值；
S3、通过上述一种或多种数值判断副产盐酸的总酸度达到了标准值。
进一步地，所述氯硅烷包括3-氯丙基三氯硅烷、四氯化硅、正丙基三氯硅烷、3-氯丙基二氯一氢硅、3-氯丙基一氯二氢硅中的一种或多种。
进一步地，所述含活泼氢化合物包括水、醇、酚、硅醇、有机酸中的一种或多种，优选为甲醇、乙醇或异丙醇。
进一步地，所述水溶液为水或稀盐酸，优选为稀盐酸。
进一步地，所述石墨降膜吸收器有列管式和圆块孔式两种，优选为列管式石墨降膜吸收器。
进一步地，进入所述石墨降膜吸收器的气体压力值达到了既定的数值，作为判断副产盐酸的总酸度即达到了标准值的判定因素。通过多次实验验证发现，当进入石墨降膜吸收器的气体压力值达到了一定的数值，副产盐酸的总酸度即达到了标准值。其原理是，相比初始采用水或稀盐酸溶液作为吸收液氯化氢气体所显现的压力，当副产盐酸的总酸度达到了标准值，达到一定饱和度的副产盐酸作为吸收液，吸收氯化氢气体的能力变弱，进入石墨降膜吸收器的氯化氢气体不能被及时吸收，所显现出的气体压力值较初始值有所上升，即提高到一定数值。
进一步地，所述副产盐酸贮槽的液位稳定在一定数值，作为判断副产盐酸的总酸度达到了标准值的判定因素。经实验验证发现，副产盐酸贮槽的液位随着副产盐酸总酸度的变化而变化，并且当副产盐酸的总酸度达到了标准值时，副产盐酸贮槽的液位值稳定在一定的数值。
进一步地，所述副产盐酸贮槽中副产盐酸的温度值≤75℃时，作为判断副产盐酸的总酸度达到了标准值的一个辅助判定因素，氯化氢气体溶解于水溶液是放热过程，影响副产盐酸的温度，通过进入石墨降膜吸收器的冷凝水给副产盐酸贮槽中副产盐酸降温，当副产盐酸的总酸度达到了标准值时，达到一定饱和度的副产盐酸作为吸收液，副产盐酸的温度会呈现上升趋势。
进一步地，所述氯硅烷的消耗值或含活泼氢化合物的消耗值，作为判断副产盐酸的总酸度达到了标准值的一个判定因素，从反应平衡看，一定量的氯硅烷、含活泼氢化合物，产生定量的氯化氢气体，该定量的氯化氢气体使副产盐酸的总酸度达到标准值，因此，氯硅烷的消耗值，或含活泼氢化合物的消耗值，可以作为判断副产盐酸的总酸度达到了标准值的判定因素。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案通过进入石墨降膜吸收器的气体压力值、进入石墨降膜吸收器的气体压力变化值、副产盐酸贮槽液位值、副产盐酸贮槽液位变化值、副产盐酸贮槽中副产盐酸的温度值、氯硅烷的消耗值、含活泼氢化合物的消耗值的一种或多种数值，判断副产盐酸的总酸度达到了标准值，本发明通过生产工艺参数或者参数变化，可以直接反馈出副产盐酸的总酸度数值，可以实现副产盐酸的自动化生产控制和倒酸的联锁控制，实现氯硅烷副产盐酸的完全自动化，有效避免了人工干扰因素。
(2)本发明不用现场取样副产盐酸测试总酸度，有效避免了人工操作，有效避免了因氯化氢气体的挥发，对现场环境造成的腐蚀，解决了无组织废气排放的问题，改善了生产现场环境，减少了人工操作，利于环保、节能降耗。
(3)本发明不使用在线监测副产盐酸总酸度的仪器设备，减少了设备仪表的成本投入，而且不需考虑氯化氢可能夹带的氯硅烷液滴在水溶液里水解产生的固渣对在线监测设备准确性的影响，不需要考虑防腐蚀性在线监测设备的选型，更利于完全的自动化生产控制。
附图说明
图1为本发明的副产盐酸生产过程的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种氯硅烷副产盐酸的自动化生产控制方法，包括以下步骤：
S1、将氯硅烷与含活泼氢化合物进行反应，通过氯化氢水溶液吸收系统将产生的氯化氢通过水溶液吸收制成副产盐酸，氯化氢水溶液吸收系统至少包括净化器、气体缓冲罐、石墨降膜吸收器、副产盐酸贮槽、压力表、液位计和温度计；
S2、记录进入石墨降膜吸收器的气体压力值、进入石墨降膜吸收器的气体压力变化值、副产盐酸贮槽液位值、副产盐酸贮槽液位变化值、副产盐酸贮槽中副产盐酸的温度值、氯硅烷的消耗值、含活泼氢化合物的消耗值；
S3、通过上述一种或多种数值判断副产盐酸的总酸度达到了标准值。
氯硅烷包括3-氯丙基三氯硅烷、四氯化硅、正丙基三氯硅烷、3-氯丙基二氯一氢硅、3-氯丙基一氯二氢硅中的一种或多种，含活泼氢化合物包括水、醇、酚、硅醇、有机酸中的一种或多种，优选为甲醇、乙醇或异丙醇，水溶液为水或稀盐酸，优选为稀盐酸，石墨降膜吸收器有列管式和圆块孔式两种，优选为列管式石墨降膜吸收器。
进入石墨降膜吸收器的气体压力值达到了既定的数值，作为判断副产盐酸的总酸度即达到了标准值的判定因素。通过多次实验验证发现，当进入石墨降膜吸收器的气体压力值达到了一定的数值，副产盐酸的总酸度即达到了标准值。其原理是，相比初始采用水或稀盐酸溶液作为吸收液氯化氢气体所显现的压力，当副产盐酸的总酸度达到了标准值，达到一定饱和度的副产盐酸作为吸收液，吸收氯化氢气体的能力变弱，进入石墨降膜吸收器的氯化氢气体不能被及时吸收，所显现出的气体压力值较初始值有所上升，即提高到一定数值。
副产盐酸贮槽的液位稳定在一定数值，作为判断副产盐酸的总酸度达到了标准值的判定因素。经实验验证发现，副产盐酸贮槽的液位随着副产盐酸总酸度的变化而变化，并且当副产盐酸的总酸度达到了标准值时，副产盐酸贮槽的液位值稳定在一定的数值。
副产盐酸贮槽中副产盐酸的温度值≤75℃时，作为判断副产盐酸的总酸度达到了标准值的一个辅助判定因素，氯化氢气体溶解于水溶液是放热过程，影响副产盐酸的温度，通过进入石墨降膜吸收器的冷凝水给副产盐酸贮槽中副产盐酸降温，当副产盐酸的总酸度达到了标准值时，达到一定饱和度的副产盐酸作为吸收液，副产盐酸的温度会呈现上升趋势。
氯硅烷的消耗值或含活泼氢化合物消耗值，作为判断副产盐酸的总酸度达到了标准值的一个判定因素，从反应平衡看，一定量的氯硅烷、含活泼氢化合物，产生定量的氯化氢气体，该定量的氯化氢气体使副产盐酸的总酸度达到标准值，因此，氯硅烷的消耗值，或含活泼氢化合物的消耗值，可以作为判断副产盐酸的总酸度达到了标准值的判定因素。
实施例1：
生产系统和氯化氢气体吸收系统：3-氯丙基三氯硅烷和无水乙醇发生酯化反应，产生的氯化氢气体依次进入净化器、气体缓冲罐、列管式石墨降膜吸收器、副产盐酸贮槽，在气体进入列管式石墨降膜吸收器的管道上安装有在线压力表，在副产盐酸贮槽上安装有在线温度计、在线液位计。
初始数值：进入石墨降膜吸收器的气体在线压力表显示压力为-15KPa，副产盐酸贮槽装有清水、在线液位显示为1000mm、在线温度显示为46℃。
生产过程：3-氯丙基三氯硅烷和无水乙醇发生连续酯化反应，经过2.5h，进入石墨降膜吸收器的气体在线压力表显示压力为0KPa、在线液位显示为1150mm、在线温度显示为54℃，判断贮槽内的副产盐酸总酸度达到了标准值31.0％以上，将副产盐酸用泵从副产盐酸贮槽转至副产盐酸大储罐，从大储罐取样口取样，通过化学滴定法测试总酸度(HCl)为33.2％，符合HG/T 3783-2005《副产盐酸》的规格I的要求。
实施例2：
生产系统和氯化氢气体吸收系统：与实施例1保持一致。
初始数值：进入石墨降膜吸收器的气体在线压力表显示压力为-10KPa，副产盐酸贮槽装有稀盐酸、在线液位显示为1050mm、在线温度显示为50℃。
生产过程：3-氯丙基三氯硅烷和无水乙醇发生连续酯化反应，经过2h20min，进入石墨降膜吸收器的气体在线压力表显示压力为0KPa、在线液位显示为1150mm、在线温度显示为55℃，判断贮槽内的副产盐酸总酸度达到了标准值31.0％以上，将副产盐酸用泵从副产盐酸贮槽转至副产盐酸大储罐，从大储罐取样口取样，通过化学滴定法测试总酸度(HCl)为31.8％，符合HG/T3783-2005《副产盐酸》的规格I的要求。
实施例3：
生产系统和氯化氢气体吸收系统：与实施例1相同。
初始数值：进入石墨降膜吸收器的气体在线压力表显示压力为-8KPa，副产盐酸贮槽装有稀盐酸、在线液位显示为1050mm、在线温度显示为49℃。
生产过程：3-氯丙基三氯硅烷和无水乙醇发生连续酯化反应，经过3h，进入石墨降膜吸收器的气体在线压力表显示压力为4KPa、在线液位显示为1150mm、在线温度显示为56℃，判断贮槽内的副产盐酸总酸度达到了标准值31.0％以上，将副产盐酸用泵从副产盐酸贮槽转至副产盐酸大储罐，从大储罐取样口取样，通过化学滴定法测试总酸度(HCl)为33.7％，符合HG/T 3783-2005《副产盐酸》的规格I的要求。
实施例4：
生产系统和氯化氢气体吸收系统：与实施例1相同。
初始数值：进入石墨降膜吸收器的气体在线压力表显示压力为-6KPa，副产盐酸贮槽装有稀盐酸、在线液位显示为1050mm、在线温度显示为52℃。
生产过程：一定量的3-氯丙基三氯硅烷和一定量的无水乙醇发生连续酯化反应，进入石墨降膜吸收器的气体在线压力表显示压力为2KPa、在线液位显示为1150mm、在线温度显示为59℃，判断贮槽内的副产盐酸总酸度达到了标准值31.0％以上，将副产盐酸用泵从副产盐酸贮槽转至副产盐酸大储罐，从大储罐取样口取样通过化学滴定法测试总酸度(HCl)为32.6％，符合HG/T3783-2005《副产盐酸》的规格I的要求。上述3-氯丙基三氯硅烷和无水乙醇的量只要保证其产生的氯化氢气体的量不低于使副产盐酸的总酸度达到标准值的量即可。
从以上实施例中可以看出，通过进入石墨降膜吸收器的气体压力值、进入石墨降膜吸收器的气体压力变化值、副产盐酸贮槽液位值、副产盐酸贮槽液位变化值、副产盐酸贮槽中副产盐酸的温度值、氯硅烷的消耗值、含活泼氢化合物的消耗值的一种或多种数值，判断副产盐酸的总酸度达到了标准值，符合HG/T 3783-2005《副产盐酸》的要求，避免了在副产盐酸生产现场从副产盐酸贮槽中取样的操作，减少了环境腐蚀，也不需要增加额外的总酸度在线监测设备，降低了设备仪器成本和维护成本。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种氯硅烷副产盐酸的自动化生产控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将氯硅烷与含活泼氢化合物进行反应，通过氯化氢水溶液吸收系统将产生的氯化氢通过水溶液吸收制成副产盐酸，所述氯化氢水溶液吸收系统包括净化器、气体缓冲罐、石墨降膜吸收器、副产盐酸贮槽、压力表、液位计和温度计；
S2、记录进入石墨降膜吸收器的气体压力值、进入石墨降膜吸收器的气体压力变化值、副产盐酸贮槽液位值、副产盐酸贮槽液位变化值、副产盐酸贮槽中副产盐酸的温度值、氯硅烷的消耗值、含活泼氢化合物的消耗值；
S3、通过上述一种或多种数值判断副产盐酸的总酸度达到了标准值。
2.根据权利要求1所述的一种氯硅烷副产盐酸的自动化生产控制方法，其特征在于：所述氯硅烷包括3-氯丙基三氯硅烷、四氯化硅、正丙基三氯硅烷、3-氯丙基二氯一氢硅、3-氯丙基一氯二氢硅中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种氯硅烷副产盐酸的自动化生产控制方法，其特征在于：所述含活泼氢的化合物包括水、醇、酚、硅醇、有机酸中的一种或多种，优选为甲醇、乙醇或异丙醇。
4.根据权利要求1所述的一种氯硅烷副产盐酸的自动化生产控制方法，其特征在于：所述水溶液为水或稀盐酸，优选为稀盐酸。
5.根据权利要求1所述的一种氯硅烷副产盐酸的自动化生产控制方法，其特征在于：所述石墨降膜吸收器有列管式和圆块孔式两种，优选为列管式石墨降膜吸收器。
6.根据权利要求1所述的一种氯硅烷副产盐酸的自动化生产控制方法，其特征在于：进入所述石墨降膜吸收器的气体压力值达到了既定的数值，作为判断副产盐酸的总酸度即达到了标准值的判定因素。
7.根据权利要求1所述的一种氯硅烷副产盐酸的自动化生产控制方法，其特征在于：所述副产盐酸贮槽的液位稳定在一定数值，作为判断副产盐酸的总酸度达到了标准值的判定因素。
8.根据权利要求1所述的一种氯硅烷副产盐酸的自动化生产控制方法，其特征在于：所述副产盐酸贮槽中副产盐酸的温度值≤75℃时，作为判断副产盐酸的总酸度达到了标准值的一个辅助判定因素。
9.根据权利要求1所述的一种氯硅烷副产盐酸的自动化生产控制方法，其特征在于：所述氯硅烷的消耗值或含活泼氢化合物的消耗值，作为判断副产盐酸的总酸度达到了标准值的一个判定因素。
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