CN113943319B - 用有机硅副产物制备二甲基二氯硅烷的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用有机硅副产物制备二甲基二氯硅烷的工艺，属于有机硅生产技术领域，包括：提供至少一种有机硅副产物形成的原液；提供催化剂，用于催化上述原液中组分反应并生成二甲基二氯硅烷；提供混单罐，用于对上述原液经反应釜、洗涤塔后所得的混合单体进行收集和沉降；以及，提供分离单元，用于对从上述混单罐侧线采出的混合物料进行分离，得到最终产品；上述催化剂包括含铝化合物、氧化镁和金属单质；上述最终产品中二甲基二氯硅烷的含量不低于70wt％。本发明的工艺对有机硅副产物进行了二次加工利用，达到了降低有机硅生产成本、增加原料转化率和产物收率、减少副产物对环境的污染、降低废物处理费用、提升经济效益的目的。
Description
技术领域
本发明涉及有机硅生产技术领域，尤其涉及一种用有机硅副产物制备二甲基二氯硅烷的工艺。
背景技术
有机硅材料是一类以Si-O键为主链，在Si原子上再引入有机基团作为侧链的半无机、半有机结构的高分子化合物。它们兼具有机聚合物与无机聚合物的特性，既有安全可靠、无毒、无污染、无腐蚀、耐高温、耐臭氧、耐辐射、耐老化、耐燃、寿命长和生理惰性等无机二氧化硅的优异性能，又有防潮、憎水、易加工、易改性等有机高分子的卓越品质。被广泛应用于军工、航天、医疗、化工、建筑等领域，迄今已发展成为技术密集、在国民经济中占有一定地位的新型化工体系，其对发展高新材料技术和产业结构优化升级发挥着日益重要的作用。
甲基氯硅烷是制备有机硅材料的重要原料，单体主要包括一甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、三甲基一氯硅烷和四甲基硅烷，其用量占整个有机硅单体用量的90％以上，其中又以二甲基二氯硅烷的用量最大，约占80％。二甲基二氯硅烷既是合成有机硅材料最主要的平台原料，也是衡量一个国家有机硅工业发展程度的最主要指标。目前，普遍用直接法制备甲基氯硅烷单体，除得到主产品二甲基二氯硅烷外，还产生不少的副产品，主要的副产品有一甲基三氯硅烷、一甲基二氯氢硅烷、三甲基一氯硅烷、高沸物，还有少量共沸物和低沸物。上述副产物除三甲基一氯硅烷和一甲基二氯氢硅烷具有一定的经济价值外，其余利用价值不大。因此，如何更有效更彻底的利用和处理这些副产物，以及副产品利用的好坏，直接影响企业的经济效益，也是国内外有机硅厂所面临的最迫切的问题。
现有的提高副产物的附加值的主要方法是，通过歧化反应将上述副产物重排并转化为具有极高经济价值的二甲基二氯硅烷。这不仅能解决上述副产物的出路问题，以及副产物积压带来的环境污染、安全风险等问题，而且能大大提高二甲基二氯硅烷的转化率，有效降低二甲基二氯硅烷的生产成本，具有极大的潜在经济价值。目前有机硅行业内有多种副产物歧化工艺，均能生产出有机硅粗单体，但是生产过程中，粗单体收率较低，连续性差，开停车频繁，产出废渣较多，排渣次数频繁，不能有效进行生产。因此，寻求一种简单易行、有效转化率和收率高的用有机硅副产物制备二甲基二氯硅烷的工艺方案仍是有机硅行业迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明提供一种用有机硅副产物制备二甲基二氯硅烷的工艺，用以解决现有生产中产物收率较低，生产连续性差，开停车频繁，排渣次数频繁且量大等问题。该工艺对有机硅副产物进行了二次加工利用，达到了降低有机硅生产成本、增加原料转化率和产物收率、减少副产物对环境的污染、降低废物处理费用、提升经济效益的目的。
具体如下，本发明提供的用有机硅副产物制备二甲基二氯硅烷的工艺，包括：提供至少一种有机硅副产物形成的原液；
提供催化剂，用于催化上述原液中组分反应并生成上述二甲基二氯硅烷；
提供混单罐，用于对上述原液经反应釜、洗涤塔后所得的混合单体进行收集和沉降；以及，
提供分离单元，用于对从上述混单罐侧线采出的混合物料进行分离，得到最终产品；
上述催化剂包括含铝化合物、氧化镁和金属单质；上述含铝化合物的重量占比不低于99％；上述最终产品中二甲基二氯硅烷的含量不低于70wt％。
通过以上技术方案，将有机硅副产物催化反应，能将这些价值低的有机硅副产物二次加工利用，生成二甲基二氯硅烷，达到了降低有机硅生产成本、增加原料转化率和产物收率、减少副产物对环境的污染、降低废物处理费用、提升经济效益的目的。
进一步设置为，上述原液包括如下含量的组分：一甲基三氯硅烷51-55wt％，三甲基一氯硅烷21-25wt％，一甲基二氯氢硅烷5-8wt％，四甲基硅烷10-13wt％，四氯化硅1-2wt％，其余0-12wt％。上述原液中的其余组分包括但不限于其他低沸物、共沸物等有机硅副产物。
进一步优选地，上述四甲基硅烷为去除烯烃后的精四甲基硅烷。低沸物中的烯烃不能参与反应，在系统中积累过多会影响反应速度且耗能增加，甚至会引起压力系统出现波动，因此烯烃被去除，能得到更高的原料转化率，更能增加系统的运行稳定性和延长开车周期。
进一步设置为，上述原液中组分间重量比如下：一甲基三氯硅烷:三甲基一氯硅烷＝2-2.5:1，一甲基三氯硅烷:四甲基硅烷＝4-5.5:1。通过控制配料罐中混合所得原液中的富氯组分和富甲基组分的重量比例，使得反应向生成二甲基二氯硅烷的方向进行，有利于甲基和氯原子的断键重排，从而提高各组分的转化率，也提高了产物二甲基二氯硅烷的产率和产量；也能避免有机硅副产物的繁琐分离处理，节省了设备、能耗和废弃物处理等成本。
进一步设置为，上述反应釜中原液与催化剂的重量比为40-50:1。有机硅副产物作为原料，含铝在催化剂作用下，进行断键重新组合，生成二甲基二氯硅烷粗单体。通过控制原液与催化剂间的重量配比，能够使得原料转化率和二甲选择率提高，产物产率和产量也得到提升，反应及后续分离的操作条件更易于控制，提高了产物收率，催化剂也能分离实现重复多次使用。另外本发明中采用的催化剂用量，还能避免因用量不足或过量而导致产率过低或副反应过多，进而避免因产物中目标产物含量偏低而造成分离困难、分离能耗增加、最终产品收率和纯度较低等问题。
进一步设置为，上述催化剂中含铝化合物包括AlCl3、Al2O3、MAlCl4中的一种或几种，且M＝K或Na；上述金属单质包括锌和铝中的至少一种。最优选的，含铝化合物为三氯化铝AlCl3。铝系催化剂能催化加速歧化反应，其中AlCl3的催化效率最高。这是因为AlCl3是一种Lewis酸，在酸性环境中可形成超强酸体系，在该体系中AlCl3具有很强的催化活性，能提高反应速率，有利于反应的正向进行。
进一步设置为，上述反应釜的反应条件为：釜内温度为150-170℃，釜内压力为0.7-0.8MPa，保温反应时间为6-8h。通过与本发明中原液组成以及催化剂用量进行适配，确定了催化反应的条件，反应操作也易于控制，有效提高原料转化率和利用率，也提升了制备工艺系统运行的安全性及稳定性。上述反应条件温和，无需现有技术中的高温高压条件及相关设备，还能避免反应温度过高造成的催化剂升华或裂解、单体热分解或结炭等会影响反应效率和后续分离操作的现象。
进一步设置为，上述洗涤塔的操作条件如下：塔顶压力为0.7-0.8MPa，塔顶温度为150-180℃，塔顶回流流量为2-3m3/h，回流液内高沸物含量不高于1wt％。
进一步设置为，上述沉降操作具体为：对混单罐中收集的混合单体进行重力沉降，沉降时间为46-52h，沉降结束后再进行侧线采出。
通过设置混单罐，使得反应得到的混合单体在混单罐中沉降，能将从洗涤塔塔顶携带出的升华的催化剂如三氯化铝通过重力沉降留在混单罐的底部，方便定期进行清理和回收，配合侧线采出的方式能防止其被带入分离单元的塔内，堵塞填料而影响塔的正常操作和增加能耗，提高了分离单元的分离提纯效果，提升了产物收率，还有效减少了系统开停车和排渣频率。
进一步设置为，上述分离单元的操作流程如下：将从混单罐侧线采出的混合物料先送入副产粗单体塔进行分离，将副产粗单体塔塔顶采出的物料再送入脱共沸塔进行分离，脱共沸塔塔顶采出物料送入制备原液的配料罐内进入下一循环，脱共沸塔塔釜产出的共沸物储存或外卖，副产粗单体塔塔釜产出物料即为最终产品。
具体的，分离单元的副产粗单体塔塔顶采出的物料主要包括一甲基二氯氢硅烷和四氯化硅，脱共沸塔塔釜产出的共沸物主要包括四氯化硅，脱共沸塔塔顶采出的物料主要包括可作为原料继续循环利用的一甲基二氯氢硅烷。
进一步设置为，上述副产粗单体塔的操作条件如下：塔顶压力为75-80kPa，塔顶温度为60-70℃；上述脱共沸塔的操作条件如下：塔顶压力为85-90kPa，塔顶温度为50-55℃。
本发明提供的制备工艺，通过含铝催化剂的催化作用，将原料组分含有的甲基和氯重排交换来综合处理有机硅副产物，并实现有益效果如下：
1)该工艺实现了对有机硅副产物的回收利用，单体精馏副产物送至反应釜内的原液组成、原液与催化剂之间的合适配比，使得原料转化率和二甲选择率提高，产物产量和产率也得到提高，提高了分离效率，提升了产物收率。
2)该工艺简单易行，未反应原料能重复使用，催化剂能分离并实现循环回收使用，从而提高了有机硅副产物的有效利用率；也能避免有机硅副产物的繁琐分离处理，节省了设备、能耗和废弃物处理等成本。
3)该工艺反应条件温和，操作简单，易于控制，反应所得混合单体中二甲基二氯硅烷含量高，并通过在混单罐中沉降配合侧线采出的方式，达到提升分离单元的分离提纯效果、提高产物收率以及降低能耗的目的；该工艺的安全性及稳定性高，能耗低，原料转化率和利用率高，易于实现工业化，适合大规模的推广利用。
4)该工艺能做到连续性开车一个月以上，大大减少了开停车和排渣频率，系统的运行稳定性好，开车周期得到延长；还能提高二甲基二氯硅烷的粗单体产量和收率，有效降低生产能耗和成本；还能解决有机硅副产物的出路问题，以及副产物积压带来的环境污染、安全风险等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为不同催化剂对M1转化率和产物中M2含量的影响；
图2为不同原液和催化剂的配比对M1转化率和产物中M2含量的影响。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面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它实施例，也属于本发明保护的范围。
本发明中涉及的主要反应方程式为：
CH3SiCl3+(CH3)4Si→(CH3)2SiCl2+(CH3)3SiCl；
CH3SiCl3+(CH3)3SiCl→2(CH3)2SiCl2。
根据实验结果及已工业化开车装置结果分析，还应存在如下反应：
CH3SiCl3+(CH3)2HSiCl→(CH3)2SiCl2+CH3HSiCl2。
另外，还可能存在以下可逆反应：
本发明涉及的反应体系中如一甲基三氯硅烷为富氯组分，三甲基一氯硅烷和四甲基硅烷为富甲基组分，在歧化反应过程中，组分中的甲基和氯相互交换，反应活化能低，反应温度温和。随着反应进行，有机硅副产物中的富氯组分和富甲基组分间发生甲基和氯的重排，实现基团的再分配，从而将利用价值较低、产量过剩的副产物转化为利用价值高、生产中需要的热力学稳定的二甲基二氯硅烷。
在具体的实施方案中，制备原液的配料步骤如下：将有机硅单体生产精馏环节所得的不同副产物送入配料罐中，混合均匀，并通过各副产物的物料组分及含量调节其进料量，使得配料罐中混合形成的原液包括如下含量的组分：一甲基三氯硅烷51-55wt％，三甲基一氯硅烷21-25wt％，一甲基二氯氢硅烷5-8wt％，四甲基硅烷10-13wt％，四氯化硅1-2wt％，其余0-12wt％。
具体的，配料步骤的原料来自有机硅生产的单体精馏环节，具体来源包括轻分塔塔釜物料、二甲塔塔顶物料、低沸塔系统的四甲基硅塔塔顶物料和低沸脱高塔塔釜物料等。更优选地，轻分塔塔釜物料中的三甲基一氯硅烷含量不低于90wt％，二甲塔塔顶物料中一甲基三氯硅烷的含量不低于99wt％，四甲基硅塔塔顶物料中四甲基硅烷的含量不低于85wt％，低沸脱高塔塔釜物料中一甲基二氯氢硅烷的含量不低于94wt％。
在具体的实施方案中，原液经反应釜、洗涤塔的操作流程如下：将配料罐内原液泵送入反应釜中，同时向反应釜中投加催化剂，然后开启搅拌，搅拌时间为30-45min。搅拌完成后，向反应釜的夹套内通入1.0MPa蒸汽进行加热升温，使反应釜的釜温和釜内压力升至反应条件，然后在上述条件下保温反应6-8h后，反应釜开始出料。反应釜中反应气经反应釜气相管道进入洗涤塔洗涤后，再经塔顶冷凝器冷凝后，收集塔顶所得混合单体至混单罐。
本发明中，原料及产品中各组分含量测试：采用气相色谱仪分析，色谱柱：OV-1701毛细柱，检测器类型：FID，检测器温度200℃，进样器温度为230℃；载气为高纯氮，载气流量50mL/min；柱温：60-180℃；内标物为甲苯；进样量：1μL。
原料中组分的转化率计算如下：M的转化率＝(原液中M的浓度-产物中M的浓度)/原液中M的浓度×100％。
本发明中，M1代指一甲基三氯硅烷CH3SiCl3，M2代指二甲基二氯硅烷(CH3)2SiCl2，M3代指三甲基一氯硅烷(CH3)3SiCl，M1H代指一甲基二氯氢硅烷CH3HSiCl2，M2H代指二甲基一氯氢硅烷(CH3)2HSiCl，Me4Si代指四甲基硅烷(CH3)4Si。
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
一种用有机硅副产物制备二甲基二氯硅烷的工艺，包括以下步骤：
1)将有机硅单体生产精馏环节所得的不同副产物送入配料罐中，混合均匀，并通过各副产物的物料组分及含量调节其进料量，使得配料罐中混合形成的原液包括如下含量的组分：一甲基三氯硅烷50wt％，三甲基一氯硅烷25wt％，一甲基二氯氢硅烷8wt％，四甲基硅烷10wt％，四氯化硅2wt％，其余5wt％，即原液中组分间重量比如下：一甲基三氯硅烷:三甲基一氯硅烷＝2:1，一甲基三氯硅烷:四甲基硅烷＝5:1。
2)将配料罐内原液泵送入反应釜中，同时向反应釜中投加催化剂，然后开启搅拌，搅拌时间为45min。上述反应釜中原液与催化剂的重量比为40:1。上述催化剂包括如下重量占比的组分：99％的AlCl3、0.5％的氧化镁和0.5％的金属单质-锌粉。
3)搅拌完成后，向反应釜的夹套内通入1.0MPa蒸汽进行加热升温，使反应釜的温度升至150℃，釜内压力升至0.7MPa，在上述条件下保温反应6h后，反应釜开始出料。
4)反应釜中反应气经反应釜气相管道进入洗涤塔洗涤后，再经塔顶冷凝器冷凝后，收集塔顶所得混合单体至混单罐。上述洗涤塔的操作条件如下：塔顶压力为0.7MPa，塔顶温度为150℃，塔顶回流流量为2m3/h，回流液内高沸物含量不高于1wt％。
5)将洗涤塔塔顶所得混合单体在混单罐中进行重力沉降，沉降时间为46h，然后从混单罐的下封头水平线处进行侧线采出，采出的混合物料送入分离单元进行分离和提纯。
6)将从混单罐侧线采出的混合物料先送入分离单元的副产粗单体塔进行分离，副产粗单体塔的塔顶压力为75kPa，塔顶温度为60℃，将副产粗单体塔塔顶采出的物料再送入脱共沸塔进行分离，脱共沸塔的塔顶压力为85kPa，塔顶温度为50℃，脱共沸塔塔顶采出物料送入配料罐内进入下一循环，脱共沸塔塔釜产出的共沸物储存或外卖，副产粗单体塔塔釜产出物料即为最终产品。
实施例2：
本实施例中用有机硅副产物制备二甲基二氯硅烷的工艺，其与实施例1的不同之处仅在于：
步骤2)，将配料罐内原液泵送入反应釜中，同时向反应釜中投加催化剂，然后开启搅拌，搅拌时间为45min。上述反应釜中原液与催化剂的重量比为40:1。上述催化剂包括如下重量占比的组分：99％的AlCl3、0.5％的氧化镁和0.5％的金属单质-铝粉。
实施例3：
本实施例中用有机硅副产物制备二甲基二氯硅烷的工艺，其与实施例1的不同之处仅在于：
步骤2)，将配料罐内原液泵送入反应釜中，同时向反应釜中投加催化剂，然后开启搅拌，搅拌时间为45min。上述反应釜中原液与催化剂的重量比为40:1。上述催化剂包括如下重量占比的组分：99％的Al2O3、0.5％的氧化镁和0.5％的金属单质-铝粉。
实施例4：
本实施例中用有机硅副产物制备二甲基二氯硅烷的工艺，其与实施例1的不同之处仅在于：
步骤2)，将配料罐内原液泵送入反应釜中，同时向反应釜中投加催化剂，然后开启搅拌，搅拌时间为45min。上述反应釜中原液与催化剂的重量比为40:1。上述催化剂包括如下重量占比的组分：99％的NaAlCl4、0.5％的氧化镁和0.5％的金属单质-铝粉。
实验例1：
催化剂种类对产物的影响
实验方法：分别采用实施例1-4的操作步骤和参数，在提供相同重量的初始原液和催化剂的情况下，反应制备二甲基二氯硅烷，反应结束后，通入氮气促使反应釜完全出料，经洗涤塔洗涤后，收集塔顶所得混合单体至混单罐，并在混单罐中完成沉降。沉降结束后，以混单罐中的混合单体为实验样品，用气相色谱分析其组成。每个实验组设有3个平行，并取平均值。统计样品中的M2含量，并计算M1的转化率。结果如图1所示。
图1为不同催化剂对M1转化率和产物中M2含量的影响。结果显示，在其他条件相同的情况下，实施例2的M1转化率为73.4％，产物中M2含量为60.2wt％，均为最佳值；实施例3的M1转化率为70.4％，产物中M2含量为56.7wt％；实施例4最差，M1转化率为67.8％，产物中M2含量为53.1wt％。实施例1和2的结果比较发现，实施例1的M1转化率为69.6％，产物中M2含量为54.8wt％，实施例2的结果优于实施例1，则AlCl3/铝粉的催化作用优于AlCl3/锌粉。综合可得，本发明中催化剂的最佳组成为：AlCl3、氧化镁和金属单质-铝粉。
实施例5：
一种用有机硅副产物制备二甲基二氯硅烷的工艺，包括以下步骤：
1)将有机硅单体生产精馏环节所得的不同副产物送入配料罐中，混合均匀，并通过各副产物的物料组分及含量调节其进料量，使得配料罐中混合形成的原液包括如下含量的组分：一甲基三氯硅烷54wt％，三甲基一氯硅烷22wt％，一甲基二氯氢硅烷5wt％，四甲基硅烷12wt％，四氯化硅1.5wt％，其余5.5wt％，即原液中组分间重量比如下：一甲基三氯硅烷:三甲基一氯硅烷＝2.45:1，一甲基三氯硅烷:四甲基硅烷＝4.5:1。
2)将配料罐内原液泵送入反应釜中，同时向反应釜中投加催化剂，然后开启搅拌，搅拌时间为30min。上述反应釜中原液与催化剂的重量比为45:1。上述催化剂包括如下重量占比的组分：99％的AlCl3、0.5％的氧化镁和0.5％的金属单质-铝粉。
3)搅拌完成后，向反应釜的夹套内通入1.0MPa蒸汽进行加热升温，使反应釜的温度升至170℃，釜内压力升至0.8MPa，在上述条件下保温反应8h后，反应釜开始出料。
4)反应釜中反应气经反应釜气相管道进入洗涤塔洗涤后，再经塔顶冷凝器冷凝后，收集塔顶所得混合单体至混单罐。上述洗涤塔的操作条件如下：塔顶压力为0.8MPa，塔顶温度为170℃，塔顶回流流量为3m3/h，回流液内高沸物含量不高于1wt％。
5)将洗涤塔塔顶所得混合单体在混单罐中进行重力沉降，沉降时间为52h，然后从混单罐的下封头水平线处进行侧线采出，采出的混合物料送入分离单元进行分离和提纯。
6)将从混单罐侧线采出的混合物料先送入分离单元的副产粗单体塔进行分离，副产粗单体塔的塔顶压力80kPa，塔顶温度为70℃，将副产粗单体塔塔顶采出的物料再送入脱共沸塔进行分离，脱共沸塔的塔顶压力为90kPa，塔顶温度为55℃，脱共沸塔塔顶采出物料送入配料罐内进入下一循环，脱共沸塔塔釜产出的共沸物储存或外卖，副产粗单体塔塔釜产出物料即为最终产品。
对比例1：
本对比例中用有机硅副产物制备二甲基二氯硅烷的工艺，其与实施例5的不同之处仅在于：
步骤2)将配料罐内原液泵送入反应釜中，同时向反应釜中投加催化剂，然后开启搅拌，搅拌时间为30min。上述反应釜中原液与催化剂的重量比为30:1。上述催化剂包括如下重量占比的组分：99％的AlCl3、0.5％的氧化镁和0.5％的金属单质-铝粉。
对比例2：
本对比例中用有机硅副产物制备二甲基二氯硅烷的工艺，其与实施例5的不同之处仅在于：
步骤2)将配料罐内原液泵送入反应釜中，同时向反应釜中投加催化剂，然后开启搅拌，搅拌时间为30min。上述反应釜中原液与催化剂的重量比为60:1。上述催化剂包括如下重量占比的组分：99％的AlCl3、0.5％的氧化镁和0.5％的金属单质-铝粉。
实验例2：
原液和催化剂的配比对产物的影响
实验方法：分别采用实施例5和对比例1-2的操作步骤和参数，在提供相同组分和含量的初始原液的情况下，采用不同的原液和催化剂的配比，然后反应制备二甲基二氯硅烷，反应结束后，通入氮气促使反应釜完全出料，经洗涤塔洗涤后，收集塔顶所得混合单体至混单罐，并在混单罐中完成沉降。沉降结束后，以混单罐中的混合单体为实验样品，用气相色谱分析其组成。每个实验组设有3个平行，并取平均值。统计样品中的M2含量，并计算M1的转化率。结果如图2所示。
图2为不同原液和催化剂的配比对M1转化率和产物中M2含量的影响。结果显示，对比例1的M1转化率和M2含量最低，M1转化率仅为60.7％，M2含量仅为36.7wt％；实施例5的M1转化率为73.1％，M2含量仅为61.3wt％；对比例2的M1转化率最高，达到76.5％，但M2含量仅为42.8wt％。结果表明，随着催化剂量的增加，M1转化率和产物中M2含量也随之增加，但当催化剂过量时，二甲基二氯硅烷的产率反而减小，这是由于反应生成的二甲基二氯硅烷能进一步反应生成高沸物等副反应产物。
实施例6：
一种用有机硅副产物制备二甲基二氯硅烷的工艺，包括以下步骤：
1)将有机硅单体生产精馏环节所得的不同副产物送入配料罐中，混合均匀，并通过各副产物的物料组分及含量调节其进料量，使得配料罐中混合形成的原液包括如下含量的组分：一甲基三氯硅烷52wt％，三甲基一氯硅烷25wt％，一甲基二氯氢硅烷8wt％，四甲基硅烷13wt％，四氯化硅2wt％，即原液中组分间重量比如下：一甲基三氯硅烷:三甲基一氯硅烷＝2.08:1，一甲基三氯硅烷:四甲基硅烷＝4:1。
2)将配料罐内原液泵送入反应釜中，同时向反应釜中投加催化剂，然后开启搅拌，搅拌时间为30min。上述反应釜中原液与催化剂的重量比为50:1。上述催化剂包括如下重量占比的组分：99％的AlCl3、0.5％的氧化镁和0.5％的金属单质-铝粉。
3)搅拌完成后，向反应釜的夹套内通入1.0MPa蒸汽进行加热升温，使反应釜的温度升至150℃，釜内压力升至0.8MPa，在上述条件下保温反应8h后，反应釜开始出料。
4)反应釜中反应气经反应釜气相管道进入洗涤塔洗涤后，再经塔顶冷凝器冷凝后，收集塔顶所得混合单体至混单罐。上述洗涤塔的操作条件如下：塔顶压力为0.7MPa，塔顶温度为150℃，塔顶回流流量为2m3/h，回流液内高沸物含量不高于1wt％。
5)将洗涤塔塔顶所得混合单体在混单罐中进行重力沉降，沉降时间为48h，然后从混单罐的下封头水平线处进行侧线采出，采出的混合物料送入分离单元进行分离和提纯。
6)将从混单罐侧线采出的混合物料先送入分离单元的副产粗单体塔进行分离，副产粗单体塔的塔顶压力75kPa，塔顶温度为68℃，将副产粗单体塔塔顶采出的物料再送入脱共沸塔进行分离，脱共沸塔的塔顶压力为90kPa，塔顶温度为52℃，脱共沸塔塔顶采出物料送入配料罐内进入下一循环，脱共沸塔塔釜产出的共沸物储存或外卖，副产粗单体塔塔釜产出物料即为最终产品。
对比例3：
本对比例中用有机硅副产物制备二甲基二氯硅烷的工艺，其与实施例6的不同之处仅在于：
步骤5)，将洗涤塔塔顶所得混合单体在混单罐中收集，然后从混单罐的下封头底部进行采出，采出的混合物料送入分离单元进行分离和提纯。即混合单体在混单罐中未进行重力沉降和侧线采出。
实验例3：
沉降和采出方式对产物品质的影响
实验方法：分别采用实施例6和对比例3的操作步骤和参数，在提供相同重量的初始原液和催化剂的情况下，反应制备二甲基二氯硅烷，反应结束后，通入氮气促使反应釜和分离单元完全出料。分别以洗涤塔回流罐内物料、分离单元获得的塔顶和塔釜的物料为实验样品，用气相色谱分析其组成。每个实验组设有3个平行，并取平均值。统计样品中的不同组分的含量，并进行对比和分析。结果如表1-3所示。
表1洗涤塔回流罐内物料的组分及含量
表2分离单元脱共沸塔塔顶和塔釜物料的组分及含量
表3分离单元副产粗单体塔塔顶和塔釜物料的组分及含量
在洗涤塔回流罐内物料的组分及含量差异不大的情况下，由于对比例3在混单罐部分未进行沉降和侧线采出，导致分离单元的分离提纯效果比实施例6的差，实施例6的最终产品中二甲基二氯硅烷的含量达到75wt％，而对比例3的含量低于70wt％。综合分析，主要是由于实施例6的混单罐部分采用了重力沉降配合侧线采出的方式，使得从洗涤塔塔顶携带出的升华的催化剂通过重力沉降留在混单罐的底部，未被直接带入分离单元的塔内，不会堵塞填料而影响塔的正常操作和增加能耗，提高了分离单元的分离提纯效果，进而有利于提升最终产品收率和产量，同时还有效减少了系统开停车和排渣频率。
最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (1)
1.一种用有机硅副产物制备二甲基二氯硅烷的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1）将有机硅单体生产精馏环节所得的不同副产物送入配料罐中，混合均匀，并通过各副产物的物料组分及含量调节其进料量，使得配料罐中混合形成的原液包括如下含量的组分：一甲基三氯硅烷52wt%，三甲基一氯硅烷25wt%，一甲基二氯氢硅烷8wt%，四甲基硅烷13wt%，四氯化硅2wt%，即原液中组分间重量比如下：一甲基三氯硅烷:三甲基一氯硅烷=2.08:1，一甲基三氯硅烷:四甲基硅烷=4:1；
2）将配料罐内原液泵送入反应釜中，同时向反应釜中投加催化剂，然后开启搅拌，搅拌时间为30min；所述反应釜中原液与催化剂的重量比为50:1；所述催化剂包括如下重量占比的组分：99%的AlCl3、0.5%的氧化镁和0.5%的金属单质-铝粉；
3）搅拌完成后，向反应釜的夹套内通入1.0MPa蒸汽进行加热升温，使反应釜的温度升至150℃，釜内压力升至0.8MPa，在上述条件下保温反应8h后，反应釜开始出料；
4）反应釜中反应气经反应釜气相管道进入洗涤塔洗涤后，再经塔顶冷凝器冷凝后，收集塔顶所得混合单体至混单罐；所述洗涤塔的操作条件如下：塔顶压力为0.7MPa，塔顶温度为150℃，塔顶回流流量为2m3/h，回流液内高沸物含量不高于1wt%；
5）将洗涤塔塔顶所得混合单体在混单罐中进行重力沉降，沉降时间为48h，然后从混单罐的下封头水平线处进行侧线采出，采出的混合物料送入分离单元进行分离和提纯；
6）将从混单罐侧线采出的混合物料先送入分离单元的副产粗单体塔进行分离，副产粗单体塔的塔顶压力75kPa，塔顶温度为68℃，将副产粗单体塔塔顶采出的物料再送入脱共沸塔进行分离，脱共沸塔的塔顶压力为90kPa，塔顶温度为52℃，脱共沸塔塔顶采出物料送入配料罐内进入下一循环，脱共沸塔塔釜产出的共沸物储存或外卖，副产粗单体塔塔釜产出物料即为最终产品；
所述最终产品中二甲基二氯硅烷的含量不低于70wt%。
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