CN115197424A - 一种有机硅共沸物、高沸物醇解制备聚甲基硅氧烷的方法 - Google Patents

一种有机硅共沸物、高沸物醇解制备聚甲基硅氧烷的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于有机硅副产物处理领域，具体涉及一种有机硅共沸物、高沸物醇解制备聚甲基硅氧烷的方法。该方法通过以下步骤实现：将精馏后的有机硅共沸物、高沸物与混合醇进行混合，进行醇解反应，醇解结束后加水进行环路水解，水解后进入进行水洗，水洗后进行第一次油水有效分离；分离得到的酸性水解物除酸，回收盐酸；水洗好的油水混合物连续进入第二分层器进行油水分离，分离制得的水解物聚甲基硅氧烷进入水解物中间罐，进一步沉降除水，检测合格后泵送到水解物贮罐。本发明以共沸物、高沸物为原料生产高价值聚甲基硅氧烷，变废为宝，降低了生产成本，创造更高的经济价值。本发明制备获得的聚甲基硅氧烷粘度范围为≤10mm2/s。

Description

一种有机硅共沸物、高沸物醇解制备聚甲基硅氧烷的方法
技术领域
本发明属于有机硅副产物处理领域，具体涉及一种有机硅共沸物、高沸物醇解制备聚甲基硅氧烷的方法。
背景技术
聚甲基硅氧烷（高沸硅油），其是由二甲基二氯硅烷加水水解制得初缩聚环体，环体经裂解、精馏制得低环体，然后把环体、封头剂、催化剂调聚而得的混合物，经减压蒸馏除去低沸物就而制得硅油。常用于干粉灭火剂的处理，织物整理，脱模剂、消泡剂。
有机硅共沸物其中的主要组分为非常有用的Me3SiCl和SiCl4，但由于各组分间沸点接近很难分离而难以利用，现普遍采用添加萃取剂的方式进行分离、分离成本大、后期处理繁琐。
高沸物主要是以Si-Si、Si-C-Si为主的高沸点化合物。一般来说，甲基氯硅烷高沸物是含有少量极细微的硅粉和不可溶的Cu、Al、Zn等杂质，外观呈棕褐色，具有强烈腐蚀性的混合液体。常温常压下密度1.1—1.3，沸程80---215℃，其中主要成分有30多种。高沸物的组成与有机硅单体生成中硅粉纯度、氯甲烷纯度、催化剂以及反应条件有关。因此，关于高沸物组成的报道不尽相同， 常用高沸物处理工艺：氯化氢催化裂解主要产物是二甲基二氯硅烷，该工艺技术但因产品中夹带催化剂，二甲基二氯硅烷的纯度不高，不能与装置的二甲基二氯硅烷一起出售，需要进行单独外卖。
因此，开发一种使用有机硅单体生产中共沸物、高沸物生产聚甲基硅氧烷的方法，是当前行业迫切需要的技术。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种有机硅共沸物、高沸物醇解制备聚甲基硅氧烷的方法，该方法进行醇解后再进行水洗，水洗可制得中性的含部分乙氧基的聚甲基硅氧烷，该技术是将精馏高沸与共沸、无水酒精混合后共醇解，制成聚甲基硅氧烷，并回收31%盐酸，具体过程如下
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明提供了一种有机硅共沸物、高沸物醇解制备聚甲基硅氧烷的方法，包括以下步骤：
（1）将精馏后的有机硅共沸物、高沸物与混合醇进行混合，进行醇解反应，醇解结束后加水进行环路水解，水解后进入水洗釜，水洗后的进行油水有效分离；
（2）分离得到的酸性水解物连续地进入洗涤釜中除酸，回收盐酸；
（3）水洗好的油水混合物连续进入第二分层器进行油水分离，分离制得的水解物聚甲基硅氧烷进入水解物中间罐，进一步沉降除水，检测合格后泵送到水解物贮罐。
进一步的，步骤（1）中，所述有机硅共沸物、高沸物与混合醇的质量比为10:1:4-5；所述醇解的温度为70±5℃，醇解的时间为3.5-4h。
进一步的，步骤（1）中，所述混合醇是由无水乙醇和甘油按照体积比10:1组成。
进一步的，步骤（1）中，所述环路水解的时间10S，水解的温度为30~40℃；所述水的加入量占有机硅共沸物、高沸物总量的1.5倍。
进一步的，步骤（2）中，所述除酸过程的温度为85±5℃，保持液位50%；所述除酸为至水解物的酸值为2ppm以下。
进一步的，所述聚甲基硅氧烷的粘度≤10mm2/s。
本发明还提供了一种利用上述方法对有机硅共沸物、高沸物进行综合利用的系统，包括原料混合釜、静态混合器、第一分层器、洗涤釜、第二分层器、盐酸中间罐、水解物中间罐；所述的原料混合釜、静态混合器、第一分层器、洗涤釜、第二分层器、水解物中间罐依次串联；将共沸物、高沸物、混合醇在一定比例下加入原料混合釜后，在静态混合器中进行环路水解反应；混合物通过环路顶部分离进入第一分层器实现油水分离；分离得到的酸性水解物连续地进入洗涤釜中除酸，除酸结束后，进入盐酸中间罐后继续进入氯甲烷合成单元作为氯甲烷反应原料综合使用；洗涤釜中的酸性水解物进行充分水洗后进入第二分层器进行油水分离，分离制得的水解物聚甲基硅氧烷进入水解物中间罐，进一步沉降除水制的粘度范围为≤10mm2/s的聚甲基硅氧烷。
本发明处理过程中，为了确保水解物、回收盐酸的质量，需用纯净水作为水解的水源。用纯净水在洗涤釜中连续对酸性水解物进行充分水洗，要达到有效清除水解油中酸的目的，必须控制好洗涤釜的温度、液位和搅拌器的转速，水洗温度控制在85±5℃左右。
水洗好的油水混合物连续进入第二分层器进行油水分离，分离制得的水解物（聚甲基硅氧烷）进入水解物中间罐，进一步沉降除水，检测合格后泵送到水解物贮罐。
本发明的有益效果：
（1）本发明可以使用难处理的共沸物、高沸物为原料，在混合醇条件下生产高价值聚甲基硅氧烷，变废为宝，使共沸物、高沸物得以回收利用，降低了共沸物、高沸物处理费用，从而降低了生产成本，创造更高的经济价值。
（2）本发明使用一种共沸物、高沸物为原料，在混合醇条件下醇解制备聚甲基硅氧烷，副产盐酸用于生产氯甲烷，达到资源最大化。
（3）本发明制备获得的聚甲基硅氧烷粘度范围为≤10mm2/s。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；其中，1为原料混合釜、2为静态混合器、3为第一分层器、4为洗涤釜、5为第二分层器、6为盐酸中间罐、7为水解物中间罐。
具体实施方式
结合实施例对本发明作进一步的说明，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
本发明以下实施例和对比例中所使用的的有机硅高沸物（有机硅精馏高沸物）和共沸物中：(CH3)3SiCl≥80%、 SiCl4≤18%，无色。
本发明对有机硅共沸物、高沸物进行综合利用的系统，包括原料混合釜1、静态混合器2、第一分层器3、洗涤釜4、第二分层器5、盐酸中间罐6、水解物中间罐7，具体工艺流程如图1所示。
实施例1
（1）打开原料混合釜进行排气，待空气排净后，打开混合醇、有机硅高沸物（有机硅精馏高沸物）和共沸物配料调节阀，将精馏有机硅高沸物（有机硅精馏高沸物）和共沸物与混合醇（V无水乙醇:V甘油=10:1）按比例10:1:5进行混合后注入混合釜，在混合釜中进行醇解反应，醇解反应温度控制在75℃，醇解4h后，在环路中进行水解，将水解温度控制在35℃，水解时间为10s；在水解环路中反应物通过静态混合器充分混合，水解温度通过循环冷却器控制，反应混合物通过环路顶部分离进入第一分层器实现油水有效分离；待第一分层器开始出水解油后，检测盐酸的HCl含量31%；
（2）第一水解油进入洗涤釜，打开工艺水调节阀，引工艺水至洗涤釜内，工艺水逐渐溢流至第二分层器内，待液位涨至50%，开启第二分层器界面控制，保持液位50%，将稀盐酸排放至稀盐酸罐，水解物从第二分层器溢流至水解物中间罐，水解物的酸值为1.15ppm
（3）水解物中间罐进一步沉降除水，检测合格后泵送到水解物贮罐；31%进入氯甲烷合成单元进行氯甲烷合成单元进行盐酸解析，生产氯甲烷。
经检测，制得聚甲基硅氧烷的粘度9mm2/s。
实施例2
（1）将精馏高沸和共沸与混合醇（V无水乙醇:V甘油=10:1）按比例10:1:5进行混合后注入混合釜，在混合釜中进行醇解反应，醇解反应温度控制在80℃，醇解3.5h后，在环路中进行水解，将水解温度控制在40℃，水解时间为10s；在水解环路中反应物通过静态混合器充分混合，水解温度通过循环冷却器控制，反应混合物通过环路顶部分离进入第一分层器实现油水有效分离。待第一分层器开始出水解油后，检测第一分层器水解物和盐酸的HCl含量。
（2）第一水解油进入洗涤釜，待洗涤釜开始出料后，开启第二分层器界面控制，保持液位50%，稀盐酸排放至稀盐酸罐，水解物从第二分层器溢流至水解物中间罐, 水解物的酸值为1.3ppm。
（3）水解物中间罐进一步沉降除水，检测合格后泵送到水解物贮罐；31%进入氯甲烷合成单元进行氯甲烷合成反应。
经检测，制得聚甲基硅氧烷的粘度8mm2/s。
实施例3
（1）将精馏高沸和共沸与混合醇（V无水乙醇:V甘油=10:1）按比例10:1:4进行混合后注入混合釜，在混合釜中进行醇解反应，醇解反应温度控制在80℃，醇解4h后，在环路中进行水解，将水解温度控制在35℃，水解10s。在水解环路中反应物通过静态混合器充分混合，水解温度通过循环冷却器控制，反应混合物通过环路顶部分离进入第一分层器实现油水有效分离。待第一分层器开始出水解油后，检测第一分层器水解物和盐酸的HCl含量。
（2）第一水解油进入洗涤釜，待洗涤釜开始出料后，开启第二分层器界面控制，保持液位50%，稀盐酸排放至稀盐酸罐，水解物从第二分层器溢流至水解物中间罐, 水解物的酸值降至1.23ppm；
（3）水解物中间罐进一步沉降除水，检测合格后泵送到水解物贮罐；31%进入氯甲烷合成单元进行氯甲烷合成反应。
经检测，制得聚甲基硅氧烷的粘度10mm2/s。
对比例1
（1）将精馏有机硅高沸物、共沸物、混合醇（V无水乙醇:V甘油=10:1）和水按比例10:1:5：1注入混合釜后进行混合，在混合釜中进行水解、醇解反应，反应温度控制在75℃，反应4h，然后将反应混合物进入第一分层器实现油水有效分离。待第一分层器开始出水解油后，检测第一分层器水解物和盐酸的HCl含量。
（2）第一水解油进入洗涤釜，待洗涤釜开始出料后，开启第二分层器界面控制，保持液位50%，稀盐酸排放至稀盐酸罐，水解物从第二分层器溢流至水解物中间罐。
（3）水解物中间罐进一步沉降除水，检测合格后泵送到水解物贮罐；31%进入氯甲烷合成单元进行氯甲烷合成反应。
对比反应过程，水解优先进行反应，反应过程产生盐酸与乙醇反应，乙醇消耗量增大，过程中温度上升较快，制得聚甲基硅氧烷的粘度19mm2/s。
对比例2
（1）将精馏有机硅高沸物（有机硅精馏高沸物）和共沸物与无水乙醇按比例10:1:5进行混合后注入混合釜，在混合釜中进行醇解反应，醇解反应温度控制在75℃，醇解4.5h后，在环路中进行水解，将水解温度控制在35℃，水解时间为10s；在水解环路中反应物通过静态混合器充分混合，水解温度通过循环冷却器控制，反应混合物通过环路顶部分离进入第一分层器实现油水有效分离；待第一分层器开始出水解油后，检测盐酸的HCl含量31%；
（2）第一水解油进入洗涤釜，待洗涤釜开始出料后，开启第二分层器界面控制，保持液位50%，稀盐酸排放至稀盐酸罐，水解物从第二分层器溢流至水解物中间罐，水解物的酸值为2.3ppm；经过后期试验发现，当将醇解的时间调整至5.5h后，再次进行后续的步骤，水解物的酸值才能降至2ppm以下，前期4.5h的醇解时间，可能由于时间过短，醇解不彻底；
（3）水解物中间罐进一步沉降除水，检测合格后泵送到水解物贮罐；31%进入氯甲烷合成单元进行氯甲烷合成单元进行盐酸解析，生产氯甲烷。
经检测，制得聚甲基硅氧烷的粘度9mm2/s。

Claims (7)

1.一种有机硅共沸物、高沸物醇解制备聚甲基硅氧烷的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将精馏后的有机硅共沸物、高沸物与混合醇进行混合，进行醇解反应，醇解结束后加水进行环路水解，水解后进入进行水洗，水洗后进行第一次油水有效分离；
（2）分离得到的酸性水解物除酸，回收盐酸；
（3）水洗好的油水混合物连续进入第二分层器进行油水分离，分离制得的水解物聚甲基硅氧烷进入水解物中间罐，进一步沉降除水，检测合格后泵送到水解物贮罐。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述有机硅共沸物、高沸物与混合醇的质量比为10:1:4-5；所述醇解的温度为70±5℃，醇解的时间为3.5-4h。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述混合醇是由无水乙醇和甘油按照体积比10:1组成。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述环路水解的时间10S，水解的温度为30~40℃；所述水的加入量占有机硅共沸物、高沸物总量的1.5倍。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述除酸过程的温度为85±5℃，保持液位50%；所述除酸为至水解物的酸值为2ppm以下。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述聚甲基硅氧烷的粘度≤10mm2/s。
7.一种利用权利要求1-6任一项所述的方法对有机硅共沸物、高沸物进行综合利用的系统，其特征在于，包括原料混合釜（1）、静态混合器（2）、第一分层器（3）、洗涤釜（4）、第二分层器（5）、盐酸中间罐（6）、水解物中间罐（7）；所述的原料混合釜、静态混合器、第一分层器、洗涤釜、第二分层器、水解物中间罐依次串联；将共沸物、高沸物、混合醇在一定比例下加入原料混合釜后，在静态混合器中进行环路水解反应；混合物通过环路顶部分离进入第一分层器实现油水分离；分离得到的酸性水解物连续地进入洗涤釜中除酸，除酸结束后，进入盐酸中间罐后继续进入氯甲烷合成单元作为氯甲烷反应原料综合使用；洗涤釜中的酸性水解物进行充分水洗后进入第二分层器进行油水分离，分离制得的水解物聚甲基硅氧烷进入水解物中间罐，进一步沉降除水制的粘度范围为≤10mm2/s的聚甲基硅氧烷。
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