一種直接法制備三烷氧基硅烷的生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種直接法合成三烷氧基硅烷的生產(chǎn)方法，該方法首先利用銅化合物作為前驅(qū)體制備催化劑中間體，經(jīng)活化后形成一種具催化活性的硅銅金屬間化合物催化劑，將其用于催化硅和醇直接反應(yīng)制備三烷氧基硅烷的工業(yè)生產(chǎn)中。采用間歇-連續(xù)操作方法取代間歇操作工藝生產(chǎn)，生產(chǎn)時連續(xù)加液態(tài)醇的方式和分批補加硅粉，適時調(diào)控合成條件使其適應(yīng)穩(wěn)定的生產(chǎn)過程。此外，還對產(chǎn)物分離、純化、懸浮劑和尾氣回收利用等工藝過程進行了改進。反應(yīng)全過程的粗產(chǎn)物中三甲氧基硅烷含量在80%左右，采用間歇法工藝操作生產(chǎn)時硅粉利用率達83%，若采用改進的間歇-連續(xù)生產(chǎn)過程則硅粉利用率可提升10%以上。
【專利說明】一種直接法制備三烷氧基硅烷的生產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機化學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種硅/醇直接反應(yīng)合成三烷氧基硅烷 的生產(chǎn)方法及有關(guān)工藝過程的改進。

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)生產(chǎn)三烷氧基硅烷的工藝通常采用兩步法，首先硅與氯化氫反應(yīng)生成三氯氫 硅，然后三氯氫硅用甲醇（或乙醇）醇解制備三甲氧基硅烷或三乙氧基硅烷，其反應(yīng)式如 下：
[0003] 第一步：Si+3HCl-HSiCl3+H2t+其它的氯硅烷副產(chǎn)物；
[0004]第二步：HSiCl3+3R0H-HSi(OR) 3+3HCltR=Me,Et等烷基；
[0005] 采用兩步法生產(chǎn)三烷氧基硅烷，工藝流程長，物料損耗大，會生成副產(chǎn)物HC1造成 設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染，且生產(chǎn)成本較高。
[0006] 硅和醇直接反應(yīng)合成三烷氧基硅烷的方法較之以三氯硅烷（HSiCl3)的醇解反應(yīng) 制備三烷氧基硅烷，其主要優(yōu)點是工藝過程簡單，一步完成三烷氧基硅烷的制備。其主反應(yīng) 式如下：
[0007]

【權(quán)利要求】
1. 一種直接法制備三烷氧基硅烷的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 催化劑中間體的制備： 按質(zhì)量份將100份的銅化合物、6(Γ150份的化學(xué)硅粉加入100份的惰性液體載體中，攪 拌混勻，使銅化合物均勻分布吸附于硅粉表面，形成硅銅均勻混合物；然后在惰性氣體保護 下，將硅銅均勻混合物置于反應(yīng)釜中，均勻翻動，在18(T280°C加熱8~12小時，使其形成一 種深棕色以惰性液體為載體的粘稠催化劑中間體一娃銅復(fù)合物； (2) 將催化劑中間體硅銅復(fù)合物活化后用于三烷氧基硅烷的制備： 惰性氣體保護下，依次將重量比為廣3 :1 :0. 59Γ5%的惰性懸浮劑、干燥硅粉和以Cu 計的硅銅復(fù)合物加入到硅醇直接反應(yīng)生產(chǎn)三烷氧基硅烷的反應(yīng)釜中，攪拌均勻后，加熱至 18(T280°C，保溫1~3小時，同時通入甲醇或加入含氫的烷氧基硅烷使其活化；控制好制備 三烷氧基硅烷的反應(yīng)溫度；再用計量泵將液態(tài)醇通入反應(yīng)釜底部中，自動調(diào)節(jié)進醇速度以 控制產(chǎn)物中醇的含量在2wt% ;通過進入反應(yīng)釜內(nèi)的醇量補加硅粉，實現(xiàn)間歇-連續(xù)工藝生 產(chǎn)，直至催化劑活性下降；反應(yīng)所得粗產(chǎn)品通過旋風(fēng)分離器進行汽/液分離后產(chǎn)物汽體進 入精餾系統(tǒng)的精餾塔進行副產(chǎn)物分離，收集含量為99%左右的三烷氧基硅烷； (3) 反應(yīng)加入的懸浮劑回收再利用； (4) 利用高沸副產(chǎn)物或懸浮劑在塔內(nèi)噴淋的方法吸收氫氣中夾帶的液體產(chǎn)物后，再將 氫氣通過常用的安全裝置排放或回收利用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于：催化劑中間體硅銅復(fù)合物活化在生 產(chǎn)三甲氧基硅烷反應(yīng)釜中進行，活化后用于催化硅/醇反應(yīng)生產(chǎn)三烷氧基硅烷，或在制備 催化劑中間體的反應(yīng)釜中預(yù)先進行活化后再用于催化硅/醇直接反應(yīng)生產(chǎn)三甲氧基硅烷。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)方法，其特征在于：催化劑中間體硅銅復(fù)合物在制備催 化劑中間體的反應(yīng)釜中進行活化的方法，將催化劑中間體一硅銅復(fù)合物于釜中在惰性氣體 保護下均勻翻動，升溫至18(T280°C后，通入有機硅氫化合物甲醇液體0. 5~3小時，形成能 夠催化硅/醇直接反應(yīng)制備三烷氧基硅烷、以惰性液體保護的硅銅金屬間化合物催化劑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于：步驟（1)中所述的銅化合物為氯化亞 銅、氯化銅、氧化銅、氧化亞銅、氫氧化銅、氫氧化亞銅、堿式碳酸銅和醋酸銅中的一種或幾 種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于：步驟（1)中所述的化學(xué)硅粉為 8(Γ200目的化學(xué)純以上的硅粉或硅/醇直接法生產(chǎn)三烷氧基硅烷同批的硅粉，或4(Γ400目 用于直接法生產(chǎn)甲基氯硅烷工業(yè)硅粉。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于：步驟（1)中所述的惰性液體載體為沸 點1?于300 °C的燒基苯的混合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于：所述步驟（1)中的加熱溫度為 22(T260°C，加熱時間為8~10小時。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于：所述步驟（2)中生產(chǎn)三烷氧基硅烷的 反應(yīng)溫度為2KT240°C。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于：所述步驟（2)中惰性懸浮劑為烷基取 代芳烴混合物、高溫導(dǎo)熱油或二苯醚。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于：所述步驟（2)中，醇不經(jīng)汽化直接將 液態(tài)醇從裝在反應(yīng)荃內(nèi)的管道、從上向下進入反應(yīng)體系的底部分散。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于：所述步驟（2)所述的硅粉補加步驟， 通過以下方式進行： i .通過液態(tài)醇的通入量計算硅粉的消耗，當(dāng)硅粉消耗掉70%時補加硅粉；或者 .每隔8小時補加硅粉和/或適量的已活化的催化劑。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于：步驟（2)的反應(yīng)所得產(chǎn)物的混合物 從反應(yīng)釜出來首先經(jīng)樹脂襯里的旋風(fēng)分離器進行汽/液分離，再進入搪瓷或樹脂襯里精餾 分離純化系統(tǒng)，獲得含量99%以上的純凈三烷氧基硅烷。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于：步驟（3)中所述的惰性懸浮劑的回 收通過以下方式進行：懸浮劑濾去固體物料后進入水解釜，在酸性或堿性條件下進行水解， 破壞溶劑中有機硅化合物，濾去水解后的固體物，干燥后用于生產(chǎn)。
【文檔編號】C07F7/02GK104387413SQ201410617516
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】張先亮, 廖俊, 高勝波, 何運凡, 劉成剛, 余攀, 張柏平, 余勁, 張波, 張彥謙 申請人:湖北武大有機硅新材料股份有限公司, 武漢大學(xué)