專利名稱：一種聚硅酸乙酯連續(xù)酯化生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種聚硅酸乙酯連續(xù)酯化生產(chǎn)工藝，屬于硅化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚硅酸乙酯的生產(chǎn)工藝，尤其是用純度較低的四氯化硅直接對聚硅酸乙酯進行連續(xù)生產(chǎn)的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
聚硅酸乙酯是制備耐化學(xué)品涂料、耐熱涂料、有機硅溶劑、精密鑄造粘結(jié)劑以及無極富鋅底漆等產(chǎn)品的主要原料之一。目前生產(chǎn)硅酸乙酯大都采用間歇式生產(chǎn)工藝將純四氯化硅與乙醇在間歇釜中反應(yīng)，反應(yīng)后的合成液進行精餾，然后將未反應(yīng)的乙醇蒸餾出去得到硅酸乙酯。間歇式生產(chǎn)方法反應(yīng)周期長，批次間產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，由于不能連續(xù)生產(chǎn)， 需要投入較多的人力，生產(chǎn)成本高。本發(fā)明人于2009年申請的中國專利(公告號為CN 101701070A)，公開了一種采用利用副產(chǎn)物四氯化硅制備聚硅酸乙酯的間歇生產(chǎn)方法，將副產(chǎn)物四氯化硅不經(jīng)提純，直接用于硅酸乙酯再生產(chǎn)，克服了傳統(tǒng)技術(shù)需要先將四氯化硅提純后再用于生產(chǎn)硅酸乙酯，成本高收率低，容易產(chǎn)生二次污染的問題。取得了較好的經(jīng)濟效益。但生產(chǎn)應(yīng)用中，由于上述發(fā)明仍采用間歇式生產(chǎn)工藝，因此并不能克服間歇式生產(chǎn)普遍存在的反應(yīng)周期長，批次間產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)聚硅酸乙酯生產(chǎn)中存在的生產(chǎn)成本較高和間歇生產(chǎn)造成的反應(yīng)周期長和產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的問題，提供一種聚硅酸乙酯的連續(xù)酯化生產(chǎn)工藝，特別是用氯丙基偶聯(lián)劑生產(chǎn)中作為副反應(yīng)伴隨產(chǎn)生的副產(chǎn)品四氯化硅合成聚硅酸乙酯的連續(xù)酯化生產(chǎn)工藝，以實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，縮短反應(yīng)周期。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是該聚硅酸乙酯的連續(xù)酯化生產(chǎn)工藝采用連續(xù)投料連續(xù)產(chǎn)出的方式，主要工藝流程分為原料儲備、連續(xù)酯化和物料采出三部分，其技術(shù)特征在于， 包括如下工藝步驟原料儲備在常溫常壓下將原料四氯化硅與質(zhì)量分數(shù)95%乙醇按有效四氯化硅乙醇=I I. I I. 2的質(zhì)量比配料，分別儲存在兩個原料儲罐備用；連續(xù)酯化控制合成塔中真空度在O. 01 O. 05MPa，將原料四氯化硅與95%乙醇分別以噴入速率150Kg/h和158 185Kg/h從合成塔頂不斷噴入，噴入的物料形成分散下落的小液滴，同時不停的自塔節(jié)下部三分之一處充入水蒸氣及惰性輕組分形成上升的氣流，上升的氣流與下落的物料液滴形成逆流，使物料液滴在氣流沖擊中充分接觸，并減緩物料液滴下落速度，其中水蒸氣的充入速率為乙醇噴入速率的4. 5 5. 5% ;物料采出酯化生成的聚硅酸乙酯與過量的乙醇自合成塔底部連續(xù)采出。采出的產(chǎn)物經(jīng)過精餾除去其中的乙醇組分后即得到聚硅酸乙酯。連續(xù)酯化中所述原料四氯化硅的噴入速率為150Kg/h、95%乙醇的噴入速率為 158 185Kg/h，具體根據(jù)配料時有效四氯化硅及乙醇的質(zhì)量比而定。乙醇噴入速率優(yōu)選175Kg/h ;惰性輕組分的充入速率與合成塔的真空度成反比，隨真空度隨時變化；水蒸氣的充入速率為乙醇噴入速率的4. 5 5. 5%，優(yōu)選為5%。連續(xù)酯化中所述水蒸氣及惰性輕組分氣體不參與反應(yīng)，自合成塔頂部排出后經(jīng)加熱循環(huán)通入合成塔內(nèi)。連續(xù)酯化過程中，合成塔頂部溫度為52 58°C，底部溫度為77 83°C。所述原料四氯化硅為工業(yè)用四氯化硅或氯丙基偶聯(lián)劑生產(chǎn)中作為副反應(yīng)伴隨產(chǎn)生的副產(chǎn)物四氯化硅，其四氯化硅含量純度較低，質(zhì)量分數(shù)在92 % 95 %。本發(fā)明聚硅酸乙酯連續(xù)酯化生產(chǎn)工藝，采用合成塔來完成反應(yīng)，在合成塔頂端設(shè)置有四氯化硅和乙醇的分散噴入裝置，能夠控制物料的噴入速率還能使物料形成小液滴。 在合成塔塔節(jié)三分之一處設(shè)置有水蒸氣和惰性輕組分氣體的進氣口。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的聚硅酸乙酯連續(xù)酯化工藝所具有的有益效果是采用連續(xù)生產(chǎn)工藝，過程運行平穩(wěn)減少操作工序和工作強度，降低人力成本，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定均一，原料四氯化硅轉(zhuǎn)化率達到98%左右，聚合物硅含量大于28%，縮短了反應(yīng)時間，單釜月產(chǎn)量平均200噸。更好的消化上游產(chǎn)品生產(chǎn)中的副產(chǎn)物，更大的減輕環(huán)保壓力、對企業(yè)長期的利潤增長，生產(chǎn)安全，節(jié)能減排都具很大幫助。


圖I是本發(fā)明聚硅酸乙酯的連續(xù)酯化的工藝示意圖。其中，I、四氯化硅儲罐2、第一轉(zhuǎn)料泵3、合成塔4、合成釜5、冷凝器6、酯化液儲罐7、第二轉(zhuǎn)料泵8、乙醇儲罐9、去尾氣吸收10、水蒸氣及惰性輕組分。圖I是本發(fā)明一種聚硅酸乙酯連續(xù)酯化生產(chǎn)工藝的最佳實施例，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明
具體實施例方式實施例I如圖I所示，四氯化硅儲罐I和乙醇儲罐8分別通過管路連接到合成塔3的頂端， 四氯化硅儲罐I連接管路上設(shè)有第一轉(zhuǎn)料泵2，乙醇儲罐8連接管路上設(shè)有第二轉(zhuǎn)料泵7， 合成塔3的頂端設(shè)置有四氯化硅及乙醇原料的噴口，以供合成時原料從此處不斷以小液滴形式噴出。合成塔3的塔節(jié)底端三分之一處設(shè)有進氣口，水蒸氣及惰性輕組分10從此處充入得以與下落液滴形成逆流。合成塔3的頂端有一接口與真空泵相連，以便得到反應(yīng)所需負壓環(huán)境，并不斷吸出氯化氫組分。合成塔3的底端直接與合成釜4相接。經(jīng)合成塔3中反應(yīng)得到的聚硅酸乙酯與未完全反應(yīng)的乙醇落入合成釜4中后可連續(xù)采出。經(jīng)冷凝器5冷凝后進入酯化液儲罐6。本聚硅酸乙酯連續(xù)酯化工藝具體是I、按有效四氯化硅和乙醇I : I. 10的質(zhì)量比配料，將質(zhì)量分數(shù)92%的副產(chǎn)四氯化硅打入四氯化硅儲罐I ;將95%乙醇加入乙醇儲罐8待用；2、開真空泵抽真空，控制合成塔3中真空度在O. 01 O. 05MPa，從塔頂分別按 150Kg/h的速率泵入副產(chǎn)四氯化硅原料及按照158Kg/h的速率泵入95%乙醇原料，同時不斷從塔節(jié)三分之一處充入水蒸氣及惰性輕組分10，水蒸氣的充入速率為8. 75Kg/h，惰性氣體的沖入速率隨真空度隨時變化。保持塔底溫度在80°C，使物料在合成塔3中充分接觸反應(yīng)，并在真空下將氯化氫氣體脫除，聚硅酸乙酯酯化液與未反應(yīng)的乙醇從合成釜4中連續(xù)采出；反應(yīng)時產(chǎn)生的HCl用水吸收制副產(chǎn)鹽酸；充入的水蒸氣及惰性輕組分10經(jīng)熱循環(huán)重復(fù)使用。3、酯化液采出后經(jīng)冷凝器5降溫，轉(zhuǎn)入酯化液儲罐6。酯化液再經(jīng)過簡單精餾脫除乙醇組分后得到聚硅酸乙酯。反應(yīng)有效四氯化硅轉(zhuǎn)化率為98. 4%，得到的聚硅酸乙酯中硅含量為28. 8%。實施例2反應(yīng)裝置同實施例1，具體工藝步驟如下I、按有效四氯化硅和乙醇I : I. 20的質(zhì)量比配料，將將質(zhì)量分數(shù)95%的副產(chǎn)四氯化硅原料打入四氯化硅儲罐I ;將95%乙醇原料加入乙醇儲罐8待用；2、開真空泵抽真空，控制合成塔3中真空度在O. 01 O. 05MPa，從塔頂分別按 150Kg/h的速率泵入副產(chǎn)四氯化硅原料及按照180Kg/h的速率泵入95%乙醇原料，從塔節(jié)三分之一處充入水蒸氣及惰性輕組分10，水蒸氣的充入速率為9. 9Kg/h，惰性氣體的沖入速率隨真空度隨時變化。保持釜溫在83°C，使物料在合成塔3中充分接觸反應(yīng)，并在真空下將氯化氫氣體脫除，聚硅酸乙酯酯化液與未反應(yīng)的乙醇從合成釜4中連續(xù)采出；反應(yīng)時產(chǎn)生的HCl用水吸收制副產(chǎn)鹽酸；充入的水蒸氣及惰性輕組分10經(jīng)熱循環(huán)重復(fù)使用。3、酯化液采出后經(jīng)冷凝器5降溫，轉(zhuǎn)入酯化液儲罐6。酯化液再經(jīng)過簡單精餾脫出乙醇組分后得到聚硅酸乙酯。反應(yīng)有效四氯化硅轉(zhuǎn)化率為98. 8%，得到的聚硅酸乙酯中硅含量為29. 5%。實施例3反應(yīng)裝置同實施例I，具體工藝步驟如下I、按有效四氯化硅和乙醇I : I. 16的質(zhì)量比配料，將質(zhì)量分數(shù)92%的副產(chǎn)四氯化硅原料打入四氯化硅儲罐I ;將95%乙醇原料加入乙醇儲罐8待用；2、開真空泵抽真空，控制合成塔3中真空度在O. 01 O. 05MPa，從塔頂分別按 150Kg/h的速率泵入副產(chǎn)四氯化硅原料及按照168Kg/h的速率泵入95%乙醇原料，從塔節(jié)三分之一處充入水蒸氣及惰性輕組分10，水蒸氣的充入速率為7. 4Kg/h，惰性氣體的沖入速率隨真空度隨時變化。保持釜溫在77°C，使物料在合成塔3中充分接觸反應(yīng)，并在真空下將氯化氫氣體脫除，聚硅酸乙酯酯化液及未反應(yīng)乙醇從合成釜4中連續(xù)采出；反應(yīng)時產(chǎn)生的HCl用水吸收制副產(chǎn)鹽酸；充入的水蒸氣及惰性輕組分10經(jīng)熱循環(huán)重復(fù)使用。3、酯化液采出后經(jīng)冷凝器5降溫，轉(zhuǎn)入酯化液儲罐6。酯化液再經(jīng)過簡單精餾脫出乙醇組分后得到聚硅酸乙酯。反應(yīng)有效四氯化硅轉(zhuǎn)化率為99. 2%，得到聚硅酸乙酯的硅含量為29. 3%。實施例4反應(yīng)裝置同實施例1，具體工藝步驟如下I、按有效四氯化硅和乙醇I : I. 14的質(zhì)量比配料，將質(zhì)量分數(shù)94%的副產(chǎn)四氯化硅原料打入四氯化硅儲罐I ;將95%乙醇加入乙醇儲罐8待用；2、開真空泵抽真空，控制合成塔3中真空度在O. 01 O. 05MPa，從塔頂分別按 150Kg/h的速率泵入四氯化硅原料及按照169Kg/h的速率泵入95%乙醇原料，從塔節(jié)三分之一處充入水蒸氣及惰性輕組分10，水蒸氣的充入速率為8. 6Kg/h，惰性氣體的沖入速率隨真空度隨時變化。保持釜溫在80°C，使物料在合成塔3中充分接觸反應(yīng)，并在真空下將氯化氫氣體脫除，聚硅酸乙酯酯化液及未反應(yīng)乙醇從合成釜4中連續(xù)采出；反應(yīng)時產(chǎn)生的HCl 用水吸收制副產(chǎn)鹽酸；充入的水蒸氣及惰性輕組分10經(jīng)熱循環(huán)重復(fù)使用。3、酯化液采出后經(jīng)冷凝器5降溫，轉(zhuǎn)入酯化液儲罐6。酯化液再經(jīng)過簡單精餾脫除乙醇組分后得到聚硅酸乙酯。反應(yīng)有效四氯化硅轉(zhuǎn)化率為98. 6%，得到聚硅酸乙酯的硅含量為28. 7%。實施例5反應(yīng)裝置同實施例I，具體工藝步驟如下I、按有效四氯化硅和乙醇I : I. 10的質(zhì)量比配料，將純度97%的工業(yè)級四氯化硅原料打入四氯化硅儲罐I ;將95%乙醇加入乙醇儲罐8待用；2、開真空泵抽真空，控制合成塔3中真空度在O. 01 O. 05MPa，從塔頂分別按 150Kg/h的速率泵入工業(yè)級四氯化硅原料及按照168Kg/h的速率泵入95%乙醇原料，從塔節(jié)三分之一處充入水蒸氣及惰性輕組分10，水蒸氣的充入速率為7. 5Kg/h，惰性氣體的沖入速率隨真空度隨時變化。保持釜溫在80°C，使物料在合成塔3中充分接觸反應(yīng)，并在真空下將氯化氫氣體脫除，聚硅酸乙酯酯化液及未反應(yīng)乙醇從合成釜4中連續(xù)采出；反應(yīng)時產(chǎn)生的HCl用水吸收制副產(chǎn)鹽酸；充入的水蒸氣及惰性輕組分10經(jīng)熱循環(huán)重復(fù)使用。3、酯化液采出后經(jīng)冷凝器5降溫，轉(zhuǎn)入酯化液儲罐6。酯化液再經(jīng)過簡單精餾脫除乙醇組分后得到聚硅酸乙酯。反應(yīng)有效四氯化硅轉(zhuǎn)化率為98. 5%，得到聚硅酸乙酯的硅含量為28. 6%。實施例6反應(yīng)裝置同實施例I，具體工藝步驟如下I、按有效四氯化硅和乙醇I : I. 20的質(zhì)量比配料，將純度97%的工業(yè)級四氯化硅原料打入四氯化硅儲罐I ;將95%乙醇加入乙醇儲罐8待用；2、開真空泵抽真空，控制合成塔3中真空度在O. 01 O. 05MPa，從塔頂分別按 150Kg/h的速率泵入工業(yè)級四氯化硅原料及按照185Kg/h的速率泵入95%乙醇原料，從塔節(jié)三分之一處充入水蒸氣及惰性輕組分10，水蒸氣的充入速率為7. 5Kg/h，惰性氣體的沖入速率隨真空度隨時變化。保持釜溫在80°C，使物料在合成塔3中充分接觸反應(yīng)，并在真空下將氯化氫氣體脫除，聚硅酸乙酯酯化液及未反應(yīng)乙醇從合成釜4中連續(xù)采出；反應(yīng)時產(chǎn)生的HCl用水吸收制副產(chǎn)鹽酸；充入的水蒸氣及惰性輕組分10經(jīng)熱循環(huán)重復(fù)使用。3、酯化液采出后經(jīng)冷凝器5降溫，轉(zhuǎn)入酯化液儲罐6。酯化液再經(jīng)過簡單精餾脫除乙醇組分后得到聚硅酸乙酯。反應(yīng)有效四氯化硅轉(zhuǎn)化率為99. 2%，得到聚硅酸乙酯的硅含量為29. 3%。實施例7反應(yīng)裝置同實施例I，具體工藝步驟如下I、按有效四氯化硅和乙醇I : I. 15的質(zhì)量比配料，將純度97%的工業(yè)級四氯化硅原料打入四氯化硅儲罐I ;將95%乙醇加入乙醇儲罐8待用；2、開真空泵抽真空，控制合成塔3中真空度在O. 01 O. 05MPa，從塔頂分別按 150Kg/h的速率泵入工業(yè)級四氯化硅原料及按照176Kg/h的速率泵入95%乙醇原料，從塔節(jié)三分之一處充入水蒸氣及惰性輕組分10，水蒸氣的充入速率為7. 5Kg/h，惰性氣體的沖入速率隨真空度隨時變化。保持釜溫在80°C，使物料在合成塔3中充分接觸反應(yīng)，并在真空下將氯化氫氣體脫除，聚硅酸乙酯酯化液及未反應(yīng)乙醇從合成釜4中連續(xù)采出；反應(yīng)時產(chǎn)生的HCl用水吸收制副產(chǎn)鹽酸；充入的水蒸氣及惰性輕組分10經(jīng)熱循環(huán)重復(fù)使用。3、酯化液采出后經(jīng)冷凝器5降溫，轉(zhuǎn)入酯化液儲罐6。酯化液再經(jīng)過簡單精餾脫除乙醇組分后得到聚硅酸乙酯。反應(yīng)有效四氯化硅轉(zhuǎn)化率為98. 8%，得到聚硅酸乙酯的硅含量為29. 1% ο以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制。實施例中所述純度97 %的工業(yè)級四氯化硅僅是一般情況下工業(yè)及四氯化硅的純度。實施例中只是列舉純度在92%和95%的副產(chǎn)四氯化硅，副產(chǎn)四氯化硅純度在92% 95%。任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以換算變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
權(quán)利要求
1. 一種聚硅酸乙酯連續(xù)酯化生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括如下工藝步驟I. I原料儲備常溫常壓下將原料四氯化硅與質(zhì)量分數(shù)為95%乙醇按有效四氯化硅 乙醇=I I. I I. 2的質(zhì)量比配料，分別儲存在兩個原料儲罐備用；I. 2連續(xù)酯化控制合成塔中真空度在O. 01 O. 05MPa，將原料四氯化硅與95%乙醇分別以噴入速率150Kg/h和158 185Kg/h從合成塔頂不斷噴入，噴入的物料形成分散下落的小液滴，同時不停的自塔節(jié)下部三分之一處充入水蒸氣及惰性輕組分形成上升的氣流，其中水蒸氣的充入速率為乙醇噴入速率的4. 5 5. 5% ;1.3物料采出酯化生成的聚硅酸乙酯與過量乙醇自合成塔底部連續(xù)采出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚硅酸乙酯連續(xù)酯化生產(chǎn)工藝，其特征在于步驟I.2所述 95%乙醇的噴入優(yōu)選速率為175Kg/h。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚硅酸乙酯連續(xù)酯化生產(chǎn)工藝，其特征在于步驟I.2所述水蒸氣的充入速率優(yōu)選為乙醇噴入速率的5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的聚硅酸乙酯連續(xù)酯化生產(chǎn)工藝，其特征在于步驟I.2所述水蒸氣及惰性輕組分氣體不參與反應(yīng)，自合成塔頂部排出后經(jīng)加熱循環(huán)通入合成塔內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚硅酸乙酯連續(xù)酯化生產(chǎn)工藝，其特征在于步驟I.2所述連續(xù)酯化過程中，合成塔頂部溫度為52 58°C，底部溫度為77 83°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚硅酸乙酯連續(xù)酯化生產(chǎn)工藝，其特征在于所述原料四氯化硅為工業(yè)用四氯化硅或氯丙基偶聯(lián)劑生產(chǎn)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物四氯化硅。
全文摘要
一種聚硅酸乙酯連續(xù)酯化生產(chǎn)工藝，屬于硅化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚硅酸乙酯的生產(chǎn)工藝，尤其是用純度較低的四氯化硅直接對聚硅酸乙酯進行連續(xù)生產(chǎn)的生產(chǎn)工藝。包括下列內(nèi)容酯化過程在合成塔中進行，從塔頂泵入原料四氯化硅及95％乙醇，從塔節(jié)三分之一處充入水蒸氣及惰性輕組分，保持一定的釜溫，使其在合成塔中充分反應(yīng)，并在真空下將氯化氫氣體脫除，聚硅酸乙酯酯化液連續(xù)采出。采用該工藝生產(chǎn)得到聚硅酸乙酯純度產(chǎn)率達到市場要求，生產(chǎn)操作簡易，節(jié)省人力資源，工藝運行連續(xù)平穩(wěn)，有效提高企業(yè)生產(chǎn)效率，實現(xiàn)增產(chǎn)創(chuàng)收。
文檔編號C08G77/02GK102604098SQ20121004244
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月23日
發(fā)明者劉繼國, 孔德強, 謝正濤 申請人:淄博市臨淄齊泉工貿(mào)有限公司