CN201832623U - 热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器,包括反应器本体,反应器本体内设置有位于反应器本体下部的辐射区和中部的对流区,反应器本体上部还设置有烟囱;辐射区内设有加热段炉管,对流区内设有反应段炉管,反应段炉管外围设有夹套;烟囱与对流区交界处还设有用于回收烟气热量的原料预热炉管;原料预热炉管一端设置有原料进口,原料预热管与夹套相连通,夹套与辐射段炉管相连通,辐射段炉管末端又与反应段炉管相连通,反应段炉管末端设置有物料出口。本发明具有结构简单,安全节能的效果。
Description
技术领域
本实用新型属于化工设备领域,具体涉及一种制备苯基氯硅烷的反应器。
背景技术
目前制造苯基氯硅烷的方法有三种分别为格式法、直接法及缩合法。
方法一:格式法。采用氯苯及三氯氢硅或甲基二氯硅烷为原料,以格式试剂为催化剂,并加入一定量的溶剂,控制一定的温度及压力反应制的苯基氯硅烷产品。该工艺具有流程简单,原料易得;其缺点有:格式试剂制备过程要求较高,有时在反应过程中控制不当易引起冲料或爆炸;副产物氯化镁及溶剂处理较为复杂;生产效率较低;随着直接法的出现,格式法已基本被淘汰。反应器主要以搪瓷搅拌釜为主。
方法二:直接法。以氯苯及硅粉为原料,以铜作催化剂,控制反应温度500-600℃下,反应生产苯基氯硅烷混合物,经分离制的苯基氯硅烷产品及副产物(主要为苯、四氯化硅、二氯二苯基硅烷、多氯联苯等)。该方法原料氯苯及硅粉易得,生产效率较格式法生产苯基氯硅烷大大提高,氯苯的转化率30%(质量比)左右,主要产品苯基三氯硅烷收率35%左右。其缺点:催化剂铜的用量为硅粉用量的30~50%(质量比),催化剂用量较大;副产物中含有多氯联苯为剧毒及致癌物质。反应器主要有立式搅拌床、转床、流化床。其中以流化床反应器为主。
方法三:缩合法 。以氯苯及三氯氢硅为原料,在650-750℃高温的空管中进行反应生成苯基氯硅烷混合物,经分离制的苯基氯硅烷产品及副产物(主要为苯、四氯化硅)。产品收率高达50%左右。该法具有设备流程简单,原料易得、操作稳定及目的产物收率较高等优点,因而生产苯基氯硅烷的成本远比其他两种方法低。以管式反应器为主。
目前国内现有的苯基氯硅烷生产中,主要以直接法为主,其反应器主要为流化床。该生产工艺使用原料为硅粉与氯苯,在催化剂铜的作用下,控制反应温度500-600℃,反应生成苯基氯硅烷混合单体,经分离得到苯基氯硅烷产品及副产物。此方法系统物料副反应较多,并有副产物多氯联苯致癌物质生成,硅粉对设备的磨损较大,存在周期性更换设备现象,且床内积碳现象,需经常周期性停车检修设备。催化剂铜的用量为硅粉用量的30~50%(质量比),催化剂用量较大。
发明内容
本实用新型为解决直接法生产苯基氯硅烷的缺陷,提供一种更加安全节能的热缩合法生产苯基氯硅烷反应器。
本实用新型采用的技术方案如下:一种热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器,包括反应器本体,反应器本体内设置有位于反应器本体下部的辐射区和中部的对流区,反应器本体上部还设置有烟囱;辐射区内设有加热段炉管,对流区内设有反应段炉管,反应段炉管外围设有夹套;烟囱与对流区交界处还设有用于回收烟气热量的原料预热炉管;原料预热炉管一端设置有原料进口,原料预热管与夹套相连通,夹套与辐射段炉管相连通,辐射段炉管末端又与反应段炉管相连通,反应段炉管末端设置有物料出口。
本实用新型的热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器,所述辐射区两侧分别设置有无火焰燃烧器。
本实用新型的热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器,辐射区加热段采用清洁燃料天然气作为燃料
本实用新型的热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器,所述辐射区开设有蒸汽管接口和氮气管接口,用于发生安全事故时灭火。
本实用新型的热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器,所述辐射区大小如下:长:6000~9000mm 宽:4000~6000mm 高:4000~6000mm。
本实用新型的热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器,所述对流区大小如下:长:6000~9000mm 宽:2000~4000mm 高:6000~9000mm。
本实用新型具有如下有益效果:
1)、辐射区加热段采用清洁燃料天然气作为燃料,与直接法生产苯基氯硅烷用电相比更具有安全性。
2)、辐射区设置蒸汽管口及氮气管口,以备发生安全事故时用。
3)、采用无火焰燃烧器,通过对燃烧器的调节可改变燃料用量及火焰的强度,有利于加热温度的控制;无火焰燃烧器可避免火焰对炉管的损伤。
4)、反应段采用夹套管,反应前物料走夹套,反应中物料走管内,可及时移出系统反应热,使反应更加平稳。
5)、在烟气出口处设置原料预热管,利用烟气热量使反应前物料被预热到一定的温度,减少了反应前物料加热用燃料,从而达到节能降耗效果。
附图说明
图1是本实用新型热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器的结构示意图。
具体实施方式
如图所示,本实用新型热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器,包括反应器本体。反应器本体内设置有位于本体下部的辐射区1(即加热段)和位于本体中部的对流区2(即反应段)。反应器本体上部还设置有烟囱3。辐射区1内设有加热段炉管8,且整个辐射区1整体呈长方形状,实际使用时可根据需要,设计成如下尺寸:长:6000mm,宽:4000mm,高:4000mm或长:7500mm,宽:5000mm ,高:5000mm或长: 9000mm ,宽:6000mm,高:6000mm。由于设计成如上尺寸,使得辐射区1的热辐射空间更加合适,辐射效果更佳。辐射区1的两侧还设有无火焰燃烧器9及火焰观测孔10,。无火焰燃烧器9可连接外部天然气作为燃料对辐射区进行加热。同时辐射区1的两侧下方还设置有氮气管接口12、蒸汽管接口11。当发生安全事故时,这两个接口可连接外部氮气和蒸汽对内部进行灭火,从而有效处理安全事故的发生。
位于反应器本体上部的烟囱3与位于本体中部对流区2的交界处设有用于回收烟气热量的原料预热炉管6。对流区2内设有反应段炉管7,反应段炉管7上设有夹套。位于下部的辐射区1内设置有辐射段炉管8。原料预热炉管6与反应段炉管7上的夹套相连通,夹套又与辐射段炉管8的一端相连通,辐射段炉管8的另一端又与反应段炉管7相连通。反应段炉管7的末端设置有物料出口5。原料预热炉管进料端设置有原料进口4。
使用时,混合后的反应前物料由进料口4处进入反应器,通过原料预热管6将温度预热到一定的温度,再进入对流区2内的反应段炉管7的夹套内,通过反应段炉管管道的换热,将原料再预热到一定温度。预热后的反应前物料再进入辐射区内的辐射段炉管8进行加热,通过天然气加热到反应需要的温度后进入到反应段炉管,此时物料在引发剂的作用下开始反应,反应后物料从物料出口5离开反应器后进入冷却系统。
Claims (6)
1.一种热缩合法生产苯基氯硅烷的反应器,包括反应器本体,其特征在于:反应器本体内设置有位于反应器本体下部的辐射区和中部的对流区,反应器本体上部还设置有烟囱;辐射区内设有加热段炉管,对流区内设有反应段炉管,反应段炉管外围设有夹套;烟囱与对流区交界处还设有用于回收烟气热量的原料预热炉管;原料预热炉管一端设置有原料进口,原料预热管与夹套相连通,夹套与辐射段炉管相连通,辐射段炉管末端又与反应段炉管相连通,反应段炉管末端设置有物料出口。
2.根据权利要求1所述苯基氯硅烷的反应器,其特征在于:所述辐射区两侧分别设置有无火焰燃烧器。
3.根据权利要求1所述苯基氯硅烷的反应器,其特征在于:辐射区加热段采用清洁燃料天然气作为燃料。
4.根据权利要求1所述苯基氯硅烷的反应器,其特征在于:所述辐射区开设有蒸汽管接口和氮气管接口,用于发生安全事故时灭火。
5.根据权利要求1所述苯基氯硅烷的反应器,其特征在于:所述辐射区大小如下:长:6000~9000mm 宽:4000~6000mm 高:4000~6000mm。
6.根据权利要求1所述苯基氯硅烷的反应器,其特征在于:所述对流区大小如下:长:6000~9000mm 宽:2000~4000mm 高:6000~9000mm。
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