CN209093326U - 一种有机硅生产系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种有机硅生产系统，包括反应塔和纯化塔，所述反应塔和纯化塔之间通过管道相连，所述反应塔上设置有第一进料口和第二进料口，纯化塔上连接有再沸器，反应塔和纯化塔顶部均设置有排气口，纯化塔底部设置有排料口，所述排气口出口端连接有冷凝器；本实用新型通过反应塔和纯化塔不但实现了有机硅的连续生产，提高了生产效率，且将物料的反应和分离过程相互隔离，从而避免了相互干扰，大大提高了硅酸酯的纯度。

Description

一种有机硅生产系统

技术领域

本实用新型涉及化工设备技术领域，具体涉及一种有机硅生产系统。

背景技术

目前随着建材与农药行业发展迅速，硅酸乙酯应用领域不断拓展，进入了快速发展期。由于国内大部分生产企业是采用纯度较高的四氯化硅为原料，而此原料主要来源于多晶硅生产过程中的废弃物，故其生产受到多晶硅及氯硅烷企业的影响较明显；随着国内市场对硅酸乙酯的需求剧增，以及国家对化工环保越来越高的要求，亟待开发出一种污染小、收率高、质量好、效率高的硅酸乙酯新生产工艺；而在各种制备硅酸乙酯的方法中，只有硅粉法和四氯化硅法两种方法实现了产业化，其中又以四氯化硅法（乙醇与四氯化硅进行酯化反应）制取硅酸乙酯的方法最受青睐，在国内仍被绝大多数厂家所采用。

公开号为CN207709033U的中国实用新型专利于2018年8月10日公开了一种制备硅酸乙酯的反应釜装置，包括釜本体和设置在釜本体上的反应塔，釜本体和反应塔连通，釜本体外设置有用于通入蒸汽的第一夹套，反应塔侧壁的下端连接有乙醇通入的第一管道5，反应塔侧壁的上端连接有四氯化硅通入的第二管道5，反应塔的上端连接有用于处理氯化氢气体的气体收集装置。本实用新型能够使得四氯化硅能够及时和乙醇反应，防止其和空气中的水分接触，并且能够及时移除氯化氢气体，提高主反应，降低副反应和副产物，提高了产物收率；该实用新型虽然能够实现有机硅的制备，但是由于其通过加热乙醇的方式进行反应，因此其只能在每一釜内的乙醇反应结束后才能将反应产物取出再添加新的反应物进行反应，其无法实现有机硅的连续生产，因此其生产效率较低。

发明内容

针对现有技术中存在的硅酸酯不能进行连续生产、生产效率低、环保排放压力大等缺陷，本实用新型公开了一种有机硅生产系统，本实用新型不但能够实现硅酸酯的连续生产，提高了生产效率，且能够对反应生成的副产物进行有效的回收再利用，不但降低了企业的环保排放压力，且能够有效提高企业的经济效益。

本实用新型通过以下技术方案实现上述目的：

一种有机硅生产系统，包括反应塔、纯化塔、冷凝器、再沸器和控制器，其特征在于：所述反应塔和纯化塔之间通过管道5相连，所述纯化塔和反应塔上均设置有排气口，所述排气口均连接有冷凝器；所述纯化塔上设置有循环口和回料口，所述再沸器的进口端和出口端分别连接循环口和回料口；所述纯化塔下部还设置有排料口，反应塔上设置有进料口。

所述纯化塔和反应塔内还设置有温度传感器、压力传感器和液位计，所述温度传感器、压力传感器和液位计分别与控制器相连。

所述排气口包括与反应塔相连的第一排气口和与纯化塔相连的第二排气口，所述第一排气口和第二排气口的出口端分别连接有第一冷凝器和第二冷凝器。

所述第一冷凝器的出口端还连接有第一回流罐，所述第一回流罐上设置有导气管；所述第一冷凝器和第一回流罐上均设置有与反应塔相连的回料口。

所述第二冷凝器的出口端连接有第二回流罐，所述第二回流罐通过回料口与纯化塔相连；所述第二冷凝器上还设置有排空管，第二回流罐上设置有排料口。

所述再沸器为蒸汽再沸器或导热油再沸器，再沸器上设置有与控制器相连的热媒调节阀。

所述反应塔和纯化塔内均设置有塔板或填料层。

所述进料口包括第一进料口和第二进料口，所述第一进料口和第二进料口上均设置有流量计和调节阀，所述流量计和调节阀与分别与控制器相连。

所述反应塔内还设置有与进料口相连的喷淋管，所述喷淋管上均设置有喷头。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型包括反应塔和纯化塔，反应塔上设置有第一进料口和第二进料口，纯化塔上连接有蒸汽再沸器，反应塔和纯化塔通过管道5相连，与传统技术相比，本实用新型的反应塔和纯化塔相互分离，向反应塔内通入乙醇与氯硅烷（四氯化硅等）进行反应生成的最终产物通过输送泵快速转移到纯化塔内，从而保证反应塔内的产物含量维持在较低的水平，避免生成有机硅的主反应被抑制甚至逆转，而在纯化塔中通过蒸汽再沸器对物料进行加热，由于乙醇、四氯化硅、有机硅和氯化氢的沸点不同，因此通过加热汽化的方式将产品中的杂质快速分离，生成的纯净产品直接被转运出生成设备，从而实现了有机硅的连续生产，大大提高了有机硅的生产效率；同时与反应塔相连的第一冷凝器实现了氯化氢废气与氯硅烷的冷却分离，氯化氢被直接输送到以氯化氢作为原料的其他化工生产设备中，提高了原料的利用率；与现有技术相比，本实用新型实现了硅酸酯的连续生产，从而大大提高了硅酸酯的生产效率，且各个生产环节相互隔离，相互干扰较小，从而实现了对杂质的快速分离，提高了产品的质量。

2、本实用新型的纯化塔和反应塔内设置有温度传感器、压力传感器和液位计，所述温度传感器、压力传感器和液位计分别与控制器相连，通过温度传感器、压力传感器和液位计实时监测反应塔和纯化塔内的液位信息，保证及时将反应产物转运到相应的反应装置内，避免生产的反应物抑制反应塔内新的物料生成，同时确保纯化塔内生产的连续性，从而准确控制反应的进程，在保证产品质量的前提下尽可能提高产率和物料转化率。

3、本实用新型的反应塔连接有第一冷凝器，纯化塔连接有第二冷凝器，通过第一冷凝器分离氯化氢气体和氯硅烷，既实现了氯硅烷的再利用，提高原理啊利用率，同时将大量的氯化氢气体输送到相关的以其为原理的生产设备中，不但降低了环保排放压力，同时还提高了企业的经济效益；而第二冷凝器则将氯化氢与乙醇分离，从而进一步降低尾气中的杂质，提高原料的利用率，降低环保排放压力。

4、本实用新型的第一冷凝器上还连接有第一回流罐，进一步分离氯化氢气体中的氯硅烷，既提高了氯硅烷的利用率，同时也提高氯化氢气体的纯度，从而避免氯硅烷对后续生产的不良影响。

5、本实用新型的第二冷凝器还连接有第二回流罐，通过回收乙醇，并将乙醇回流到纯化塔内，降低纯化塔内的压力及温度波动，从而降低再沸器的蒸汽消耗量和控制难度，提高控制的精确性，从而保证纯化塔的分离回收质量，提高最终产品的质量。

6、本实用新型的再沸器为蒸汽再沸器或导热油再沸器，所述再沸器上设置有与控制器相连的热媒调节阀，通过调节阀控制进入到再沸器内的加热介质的量，从而根据输入到纯化塔内的物料量灵活调整再沸器的控制温度，保证将物料中的乙醇、氯化氢等杂质汽化排出，进而确保最终产物质量的稳定性。

7、本实用新型的反应塔和纯化塔内设置有塔板或填料层，延长反应物料在塔内的停留时间，从而提高反应质量和回收质量，进而提高原料的利用率和产品质量。

8、本实用新型在第一进料口和第二进料口上还设置有流量计和调节阀，对物料的添加量进行实时监测，保证反应塔内的反应物处于最佳浓度状态，从而使反应朝需要的方向进行，避免因最终产物过多而抑制甚至逆转反应发生的方向，提高设备的生产效率。

9、本实用新型在反应塔内设置有与进料口相连的喷淋管，喷淋管上设置有喷头，保证反应物能够充分混合，从而加快各种物料之间的反应速度，提高设备的生产效率和产品的产出率。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

附图标记：1、反应塔，2、纯化塔，3、再沸器，4、控制器，5、管道，6、循环口，7、回料口，8、排料口，9、温度传感器，10、压力传感器，11、液位计，12、第一排气口，13、第二排气口，14、第一冷凝器，15、第二冷凝器，16、第一回流罐，17、导气管，18、第二回流罐，19、排空管，20、热媒调节阀，21、塔板，22、填料层，23、第一进料口，24、第二进料口，25、流量计，26、调节阀，27、喷淋管，28、喷头。

具体实施方式

下面将通过具体实施例对本实用新型作进一步说明：

实施例1

本实施例作为本实用新型的最佳实施例，其公开了一种有机硅生产系统，具体结构如图1所示，包括反应塔1、纯化塔2、再沸器3和控制器4，所述反应塔1的底部与纯化塔2的上部之间通过管道55连通；所述反应塔1内上部设置有第一进料口23和第二进料口24，第一进料口23和第二进料口24上均设置有流量计25和调节阀26，所述反应塔1内设置有喷淋管27，所述喷淋管27分别与第一进料口23和第二进料24连通；所述喷淋管27上设置有多个喷头28；所述纯化塔2底部设置有循环口6和回料口7，所述循环口6和回料口7分别通过管道5与再沸器3的进口端和出口端相连，所述再沸器3采用蒸汽再沸器或导热油再沸器，其通过蒸汽或导热油等热介质（热媒）与需要加热的物料进行换热，以达到再沸的目的；所述再沸器3上设置有热媒进料管，所述热媒进料管上设置有调节阀20；所述反应塔1和纯化塔2的顶部分别设置有第一排气口12和第二排气口13，所述第一排气口12的出口端通过管道5连接第一冷凝器14，第一冷凝器14的出口通过管道5连接有第一回流罐16，第一回流罐16上设置有用于将氯化氢气体导向下道工序的导气管17；所述第一冷凝器10和第一回流罐16上均设置有回料口7，所述回料口7通过管道5与反应塔1相连；所述第二排气口13的出口端通过管道5连接第二冷凝器15，所述第二冷凝器15上设置有排空管19，且第二冷凝器15还通过管道5连接有第二回流罐18，所述第二回流罐18上设置有回料口7，所述回料口7通过管道5与纯化塔2相连，所述第二回流罐18上还设置有用于排出多余乙醇的排料口8，所述反应塔1和纯化塔2内均设置有塔板21或填料层22；所述第一进料口12和第二进料口13上均设置有流量计25和调节阀26，且流量计25和调节阀26分别与控制器4相连；所述反应塔1和纯化塔2内还设置有温度传感器9、压力传感器10和液位计11，所述温度传感器9、压力传感器10和液位计11均与控制器4相连。

本实用新型的工作原理：本实用新型通过反应塔上的第一进料口和第二进料口向塔身内分别通入氯硅烷（其主要成分为三氯氢硅、二氯二氢硅、四氯化硅中的一种或几种）和乙醇（或羟基反应物），氯硅烷和乙醇（或羟基反应物）反应生成有机硅和氯化氢，由于氯硅烷、乙醇、氯化氢和有机硅沸点的不同（其中氯硅烷为15-80℃，乙醇为78℃，氯化氢为-85℃，硅酸酯沸点高于100℃），因此反应生成的氯化氢以气态的方式通过第一排气口进入到第一冷凝器中，通过冷凝作用将被氯化氢带出的氯硅烷液化并最终回流到塔身内继续参与反应，而氯化氢气体则被导气管引导到以氯化氢气体为原料气的生产工序中；反应生成的有机硅则连同氯硅烷和乙醇（羟基反应物）则通过管道5输送到纯化塔中，由于纯化塔与再沸器相连，因此纯化塔内由上至下形成一个温度逐渐上升的增温加热区，同时还通过再沸器进行直接加热，由于沸点的不同，因此经过纯化塔底部区域及再沸器的加热处理后，氯硅烷和乙醇（羟基反应物）均气化，而有机硅则保持液态不变；液态的有机硅从排料口排出采收；而气态的氯硅烷和乙醇（羟基反应物）则从纯化塔顶部的排气口进入到第二冷凝器中进行冷却液化进入到第二回流罐内，并最终回流到纯化塔中继续用于精确调节纯化塔内的温度和压力，保证纯化塔内环境的稳定，提高分离的质量；同时本实用新型通过各种阀门和检测传感器实现对反应塔和纯化塔工作状态的控制。

本实用新型能够实现硅酸酯的连续生产，其与传统的生产方式相比，不但大大提高了生产效率，同时由于将反应生成的物料不断的转移到纯化塔中进行加热分离处理，使反应塔内的反应产物始终稳定在一个较低的水平，因此其有利于促进反应朝生成最终产品的方向运动，同时避免了物料的反应过程与物料分离过程的相互影响，从而大大提高了反应速度和原料的利用率；且由于本实用新型能够进行连续生产，因此其生产的氯化氢气体不但量较大，且产量稳定，因此本实用新型能够与以氯化氢气体为原料的化工生产进行联动生产，与传统的溶解处理和中和处理相比，不但大大降低了环保排放，且大大提高了企业的经济效益，因此本实用新型所述的反应塔具有较高的经济价值和实用价值。

Claims (9)

1.一种有机硅生产系统，包括反应塔（1）、纯化塔（2）、冷凝器、再沸器（3）和控制器（4），其特征在于：所述反应塔（1）和纯化塔（2）之间通过管道（5）相连，所述纯化塔（2）和反应塔（1）上均设置有排气口，所述排气口的出口端均连接有冷凝器；所述纯化塔（2）上设置有循环口（6）和回料口（7），所述再沸器（3）分别通过循环口（6）和回料口（7）与纯化塔（2）相连；所述纯化塔（2）下部还设置有排料口（8），反应塔（1）上设置有进料口。

2.根据权利要求1所述的一种有机硅生产系统，其特征在于：所述纯化塔（2）和反应塔（1）内还设置有温度传感器（9）、压力传感器（10）和液位计（11），所述温度传感器（9）、压力传感器（10）和液位计（11）分别与控制器（4）相连。

3.根据权利要求1所述的一种有机硅生产系统，其特征在于：所述排气口包括与反应塔（1）相连的第一排气口（12）和与纯化塔（2）相连的第二排气口（13），所述第一排气口（12）和第二排气口（13）的出口端分别连接有第一冷凝器（14）和第二冷凝器（15）。

4.根据权利要求3所述的一种有机硅生产系统，其特征在于：所述第一冷凝器（14）的出口端还连接有第一回流罐（16），所述第一回流罐（16）上设置有导气管（17）；所述第一冷凝器（14）和第一回流罐（16）上均设置有与反应塔（1）相连的回料口（7）。

5.根据权利要求3所述的一种有机硅生产系统，其特征在于：所述第二冷凝器（15）的出口端连接有第二回流罐（18），所述第二回流罐（18）通过回料口（7）与纯化塔（2）相连；所述第二冷凝器（15）上还设置有排空管（19），第二回流罐（18）上设置有排料口（8）。

6.根据权利要求1所述的一种有机硅生产系统，其特征在于：所述再沸器（3）为蒸汽再沸器，再沸器（3）上设置有与控制器相连的热媒调节阀（20）。

7.根据权利要求1所述的一种有机硅生产系统，其特征在于：所述反应塔（1）和纯化塔（2）内均设置有塔板（21）或填料层（22）。

8.根据权利要求1所述的一种有机硅生产系统，其特征在于：所述进料口包括第一进料口（23）和第二进料口（24），所述第一进料口（23）和第二进料口（24）上均设置有流量计（25）和调节阀（26），所述流量计（25）和调节阀（26）与分别与控制器（4）相连。

9.根据权利要求1所述的一种有机硅生产系统，其特征在于：所述反应塔（1）内还设置有与进料口相连的喷淋管（27），所述喷淋管（27）上均设置有喷头（28）。