CN217526417U - 一种有机硅单体精馏过程除杂装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种有机硅单体精馏过程除杂装置，属于有机硅生产技术领域。一种有机硅单体精馏过程除杂的装置，脱高塔底部出料口连通高沸塔进料口，该连通的管路上设有流量计和输液泵，高沸塔经管道与固定床反应器进料口连接，固定床内安装催化剂，将粗二甲基二氯硅烷中含氢硅烷转化成相应的氯硅烷，该管道上还设置有绿源物质进料管，固定床反应器连通冷凝器进口，冷凝器出口与回流槽连接。本实用新型装置投资小，运行过程不增加能耗，一次除杂效率大于98%，可以让二甲基二氯硅烷的中含氢硅烷含量小于15ppm。

Description

一种有机硅单体精馏过程除杂装置

技术领域

本实用新型涉及有机硅生产技术领域，尤其涉及有机硅单体精馏过程除杂装置。

背景技术

有机硅材料主要分硅橡胶、硅油、硅烷偶联剂、硅树脂四大门类，广泛应用于航天、医药工程、机械制造等行业。生产有机硅材料的原料90%以上是二甲基二氯硅烷水解、裂解得到的聚硅氧烷。在制备硅油、硅橡胶时要求所用单体(CH3 )2SiCl2纯度在99.9%以上。硅橡胶生成如果所包含的不纯物三官能团量超过0.05%，就不能得到高分子量链状聚合体，只能得三向结构的聚合体，这种具有交联结构的聚合体在混练时不容易和填料均匀地混合，因此会严重地影响硅橡胶的热稳定性、电绝缘、机械强度等性能。

“直接法”合成的甲基氯硅烷混合单体的组分多，沸点差距小，分离要求又较高，因此单体的分离纯化相当困难。二甲基二氯硅((CH₃)₂SiCl₂，沸点70.2℃)与其后关键组分乙基二氯硅烷(CH₃CH₂SiHCl₂，沸点74.0℃)的沸点相差仅3.8℃，精馏要求较高，若要直接精馏分离能耗大。EtSiHCl₂含量在混合单体中含量极低，且与高沸物(沸点高于70℃的混合物)沸点相差很远，在除高沸环节不易夹带除去。CN 105906659 A 公开了一种二甲基二氯硅烷的提纯工艺及系统，将脱去低沸物的粗二甲基二氯硅烷进入脱高塔下塔脱除高沸点物质，塔顶气相与氯化氢气体混合通入固定床反应器，反应器再进入脱高塔上塔精馏除高沸物，可以让二甲基二氯硅烷的纯度达到99.98%以上，杂质的去除率达到99.9%以上。但该方法需要两台脱高塔两次精馏脱高沸物，能耗高、设备造价大。CN 111097194 A 公开了一种用于提纯二甲基二氯硅烷的选择性吸附方法及装置，该方法需要将原料全部气化，能耗高，吸附装置庞大，效率低，不利于规模化连续生产。

发明内容

本实用新型公开了一种有机硅单体精馏过程除杂装置，针对有机硅单体精馏过程富集的乙基硅氢杂质定向去除，减少系统中乙基硅氢累积，从而降低乙基硅氢的饱和分压，减少二甲基二氯硅烷中乙基硅氢的带出量，提高二甲基二氯硅烷产品质量，不增加任何能耗，不改变现有装置单体分离工艺流程。

本实用新型提供的有机硅单体精馏过程除杂的装置，针对有机硅单体精馏过程富集的乙基硅氢杂质定向去除，减少系统中乙基硅氢累积，从而降低乙基硅氢的饱和分压，减少二甲基二氯硅烷中乙基硅氢的带出量，提高二甲基二氯硅烷产品质量，不增加任何能耗，不改变现有装置单体分离工艺流程。

一种有机硅单体精馏过程除杂的装置，脱高塔底部出料口连通高沸塔进料口，该连通的管路上设有流量计和输液泵，高沸塔经管道与固定床反应器进料口连接，固定床内安装催化剂，将粗二甲基二氯硅烷中含氢硅烷转化成相应的氯硅烷，该管道上还设置有氯源物质进料管，固定床反应器连通冷凝器进口，冷凝器出口与回流槽连接。

高沸塔与固定床反应器的连接管道上设置有管道混合器，用于两股流体混合均匀，所述的氯源物质进料管与管道混合器连接。

回流槽分别与脱高塔进料口及高沸塔回流口连接，之间的管路上设有流量计和输液泵。回流槽顶部有放空口。

根据上述装置本实用新型还提供一种有机硅单体精馏过程除杂的工艺，包括以下步骤：

（1）来自脱高塔的釜液做为高沸塔的进料，通过高沸塔顶部气相采出粗二甲基二氯硅烷；

（2）高沸塔顶气相粗二甲基二氯硅烷与氯源物质在管道混合器内充分混合后进入固定床反应器，在催化剂作用下，粗二甲基二氯硅烷中的含氢硅烷转变为高沸点氯硅烷；反应后混合气体进入冷凝器，采用循环水为冷媒将混合气冷凝为液态，进入回流槽。

脱高塔的釜液为二甲基二氯硅烷与沸点大于70.2℃高沸物的混合物，其中二甲基二氯硅烷与沸点大于70.2℃高沸物质量比为1:1～1:4。

高沸塔采用中压蒸汽加热，塔顶压力0.05-0.15MPa，塔顶温度70-105℃；控制塔顶气相管与氯源物质在管道混合器混合进固定床反应器时温度与高沸塔塔顶温度一致。

高沸塔塔顶采出和氯源添加物两股气相反应物在管道混合器混合均匀后，进料至固定床反应器，与催化剂充分接触反应，控制管道混合器和固定床反应器温度温度70-105℃，避免温度低于反应物沸点，导致气相反应物液化，同时避免温度过高造成压力波动，导致输送物料受阻，反应物流动速度过快，反应不充分。

催化剂选用碳载体、三氧化二铝载体或金属有机框架（MoFs）负载的钯、铂、铜、镍金属中一种或多种合成的负载型金属催化剂，金属的负载量为5%-20%。优选MoFs负载钯、镍的复合型负载金属催化剂，钯、镍的总负载量为10%，其中钯/镍比例为1:0.3。

所述催化剂的制备方法为：采用水热法制备MoFs载体，将载体在钯、镍混合溶液中超声浸渍一定时间，加入氢氧化钠溶液进行沉淀，洗涤收集沉淀，真空烘干后用氢气还原金属粒子，用氮气钝化，收集成品催化剂并密封保存。

所述催化剂通过添加助催化剂镍，提高主催化剂Pd 吸附 -H和活化 Cl-C键的能力，提高催化剂活性及选择性，同时有效改善主催化剂Pd中毒失活。

高沸塔顶气相采出的粗二甲基二氯硅烷中含氢氯硅烷的量1000-6000ppm，氯源物质与粗二甲基二氯硅烷中含氢氯硅烷摩尔比为2~10：1。

氯源物质选自氯化氢、或氯苯，氯源以气体形式进料。如选氯苯为氯源时，需将氯苯气化后进混合器。

粗二甲基二氯硅烷和氯源在固定床中与催化剂活性组分接触时间10min-60min，在确保反应充分进行的条件下尽可能的缩短接触时间，提高反应效率。

所述的除杂装置中，回流槽顶部设置有放空口，通过调节阀放空控制高沸塔顶压力，并排放不凝气。

本实用新型的有益效果是：

1.本技术方案可以只在原有单体分离流程不变的基础上进行简单技改，增加固定床反应器和少量管线，投资少，易操作。

2.本技术方案不改变脱高塔系统操作参数，不新增能耗。

3.本技术方案优选有机硅精馏工艺过程中的除杂工艺切入点，除杂效效率高，可有效减少乙基硅氢在系统内的累积，小规模装置下可实现较好的除杂效果，达到产品中的杂质含量降低的目标。

附图说明：

图1为有机硅单体精馏过程除杂装置结构图，其中，1.脱高塔；2.高沸塔；3.管道混合器；4.固定床；5.冷凝器；6.回流罐；7. 氯源物质进料管。

具体实施方式

实施例1

10万吨/年有机硅单体精馏过程的除杂的装置，脱高塔1底部出料口连通高沸塔2进料口，高沸塔2经管道与固定床反应器4进料口连接，该管道上还设置有氯源物质进料管7（即高沸塔顶端出料口和氯源管线连通管道混合器进口，用于两股流体混合均匀），管道混合器出口连通固定床进料口，固定床内安装催化剂，将粗二甲基二氯硅烷中含氢硅烷转化成相应的氯硅烷。固定床反应器4连通冷凝器5进口，冷凝器5出口与回流槽6连接。高沸塔2与固定床反应器4的连接管道上设置有管道混合器3，所述的氯源物质进料管7与管道混合器3连接。回流槽6分别与脱高塔1进料口及高沸塔2回流口连接，之间的管路上设有流量计和输液泵。回流槽6顶部有放空口。

实施例2

采用实施例1的装置进行有机硅单体精馏过程的除杂工艺，工艺如下：来自脱高塔1釜液经流量和液位调节采出做为高沸塔2的进料，流量0.8m³/h，其中二甲基二氯硅烷与高沸物（沸点大于70.2℃）质量比1：1。高沸塔采用10公斤的蒸汽对塔釜加热，通过参数控制，塔顶压力0.1Mpa，温度90℃，气相采出通过高沸塔2顶部气相采出粗二甲基二氯硅烷，塔釜采出高沸物。高沸塔2顶气相粗二甲基二氯硅烷经化验分析含乙基硅氢6000ppm与氯化氢气体按摩尔比1：5在管道混合器3内充分混合后进入固定床反应器4，控制管道混合器3及固定床反应器4的温度同高沸塔塔顶气相采出温度一致，70-105℃，在Pb-Ni/MoFs催化剂作用下，乙基硅氢转变为相应的高沸点氯硅烷。反应后混合气体进入冷凝器5，采用循环水为冷媒将混合气冷凝为液态，进入回流槽6。回流槽6内液体30%回流至高沸塔继续反应，70%采出去脱高塔1精馏分离，经化验分析，回流液中乙基硅氢含量8ppm，转化率99.9%。脱高塔顶部的物料进入精馏系统，从精馏系统二甲塔中得到的二甲基二氯硅烷产品中的乙基硅氢含量为10ppm。

Claims (4)

1.一种有机硅单体精馏过程除杂装置，其特征在于，脱高塔（1）底部出料口连通高沸塔（2）进料口，高沸塔（2）经管道与固定床反应器（4）进料口连接，该管道上还设置有氯源物质进料管（7），固定床反应器（4）连通冷凝器（5）进口，冷凝器（5）出口与回流槽（6）连接。

2.根据权利要求1所述的有机硅单体精馏过程除杂装置，其特征在于，高沸塔（2）与固定床反应器（4）的连接管道上设置有管道混合器（3），所述的氯源物质进料管（7）与管道混合器（3）连接。

3.根据权利要求1所述的有机硅单体精馏过程除杂装置，其特征在于，回流槽（6）分别与脱高塔（1）进料口及高沸塔（2）回流口连接。

4.根据权利要求1所述的有机硅单体精馏过程除杂装置，其特征在于，回流槽（6）顶部有放空口。

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