專利名稱:有機(jī)氯硅烷水解新工藝的制作方法
本發(fā)明為有機(jī)氯硅烷水解，生成聚硅氧烷和無(wú)水氯化氫的一種新工藝方法。
在本發(fā)明前有過(guò)量水水解，生成環(huán)硅氧烷和端基為羥基的線狀聚硅氧烷兩部分組成的水解物和鹽酸。由于生成物氯化氫溶解于水或稀酸中，放出大量的熱，為使反應(yīng)溫度保持在工藝條件要求之內(nèi)，需將熱量移出，而耗費(fèi)大量的能量。
生成鹽酸的濃度由加水量而定，一般是生成32～34%(Wt)的鹽酸。雖然這樣的鹽酸也可以同甲醇合成氯甲烷，但不論是采用液相法，還是氣相法，都要消耗很多能量。
在英國(guó)專利GB211247A中敘述了飽和鹽酸同二甲基二氯硅烷反應(yīng)，生成水解物和飽和鹽酸及無(wú)水氯化氫的專利內(nèi)容。
它的加料比為二甲基二氯硅烷∶水＝1∶2(摩爾比)。在例3中其摩爾比為1∶4。氯化氫的回收率為66～87%(Wt)。還有34～13%(Wt)的氯化氫以飽和鹽酸的形式出現(xiàn)。這樣的鹽酸還需經(jīng)過(guò)解析才能得到氯化氫，又要增加設(shè)備和能耗。
根據(jù)公認(rèn)的知識(shí)，我們?cè)诠ぷ髦邪l(fā)現(xiàn)，水只要和氯硅烷接觸，就發(fā)生水解反應(yīng)，生成的氯化氫沒(méi)有過(guò)量的水溶解就會(huì)以氣態(tài)放出。雖然氯硅烷水解反應(yīng)是不可逆的，并不因?yàn)槁然瘹錆舛鹊脑黾?，使水解反?yīng)不能進(jìn)行。但在高氯化氫濃度下，有機(jī)氯硅烷粒子表面，形成一層氯化氫氣體膜，使水分子不易和有機(jī)氯硅烷分子接觸，因而降低了反應(yīng)速度。更為嚴(yán)重的是在反應(yīng)未完全之前，有機(jī)氯硅烷分子就會(huì)擴(kuò)散到氯化氫中被帶走，因此降低了收率同時(shí)也影響了氯化氫的純度，給氯甲烷合成工段帶來(lái)困難。本發(fā)明的關(guān)鍵之一就是采用了在一定壓力下水解。使氯化氫在那一壓力和溫度下，處于不飽和狀態(tài)，因此也不生成氣體膜既加快了反應(yīng)速度，也防止了有機(jī)氯硅烷的損失。
采用以下工藝步驟是本發(fā)明的主要特點(diǎn)①反應(yīng)器采用靜態(tài)混合器或蘇爾士式靜態(tài)混合器和長(zhǎng)導(dǎo)流管，以加強(qiáng)混合作用和增加反應(yīng)時(shí)的壓力。
②水解反應(yīng)系統(tǒng)是一個(gè)循環(huán)回路(如圖所示)酸液是回路中的循環(huán)介質(zhì)，不外流。
③水解反應(yīng)段保持一定壓力，讓所有有機(jī)氯硅烷完全水解后產(chǎn)生的氯化氫都溶解在酸中后，整個(gè)體系的鹽酸在那個(gè)壓力下，還處于不飽和狀態(tài)，在水解反應(yīng)完成后，使壓力逐漸下降，直到變成常壓，使氯化氫以氣體狀態(tài)放出，達(dá)分離氯化氫和水解物的目的。
④增大反應(yīng)時(shí)循環(huán)酸和有機(jī)氯硅烷的比例，有兩個(gè)作用一是增大了有機(jī)氯硅烷和水的接觸機(jī)會(huì)，二是反應(yīng)前后，酸的濃度和反應(yīng)體系的溫度變化小。
以下的工藝條件對(duì)本發(fā)明都是合適的①反應(yīng)溫度20～50(最佳為35±5)℃②在反應(yīng)器中的停留時(shí)間10～150秒。(最佳為25±2秒)③循環(huán)酸和投入的有機(jī)氯硅烷的體積比是100∶1～60∶1(最佳為75∶1)④投入的水(或投入鹽酸中的水)和有機(jī)氯硅烷中氯的當(dāng)量比為1.05～1.10∶1(指每小時(shí)投料的平均值)。
⑤靜態(tài)混合器的操作壓力為9.8～30×104(最佳為16.3～21×104)以上帕斯卡本發(fā)明中的有機(jī)氯硅烷，用一個(gè)通式表示為RaHbSiCL(4-a-b)R表示為烷基、烯基，腈乙基;H表示氫。a是大于等于1小于等于3的正整數(shù)。b可以是0;1;2;。a+b為大于或等于2，小于等于3的正整數(shù)。當(dāng)a大于或等于2時(shí)R可為相同基團(tuán)和不同基團(tuán)。
為了更好說(shuō)明本發(fā)明的特點(diǎn)，對(duì)圖示作如下解釋水解工藝是在一個(gè)環(huán)路中進(jìn)行的。它的主要設(shè)備是由①蘇爾士式靜態(tài)混合器和②導(dǎo)流管③氣液分離器和④相分離器;⑤中和器;⑥熱交換器⑦輸液泵等組成。計(jì)量后的有機(jī)氯硅烷和水(或鹽酸)在靜態(tài)混合器入口處加入，隨循環(huán)酸通過(guò)反應(yīng)器，進(jìn)入氣液分離器，氯化氫完全解吸并分離出去，液體進(jìn)入相分離器，上層的油相為酸性水解物進(jìn)入中和器(或水洗器)，下層的水相為鹽酸通過(guò)泵和熱交換器循環(huán)使用。
為證明本發(fā)明的可靠性，舉如下實(shí)例以說(shuō)明，實(shí)例不是發(fā)明的界限。
例一在上述的環(huán)路系統(tǒng)中，進(jìn)行二甲基二氯硅烷水解，反應(yīng)溫度30±2℃，酸液循環(huán)量3±0.1m3/h;在靜態(tài)混合器和導(dǎo)流管中的總停留時(shí)間23.2～24.8秒;二甲基二氯硅烷的投料量40斤公/小時(shí);水投料量5.58公斤/小時(shí)。二甲基二氯硅烷和水的投料比1∶1.1(摩爾比)靜態(tài)混合器的入口壓力為2.1×105帕斯卡出口壓力為16.3×104帕斯卡。所得產(chǎn)物指標(biāo)如下酸性水解物中含酸量3.0～3.8%(Wt);粘度7.5～8.5厘沲(20℃);中和后水解物為中性或微酸性，粘度18～25厘沲(20℃)水解物收率97.5%(Wt)環(huán)硅氧烷含量30～35%(Wt)該水解物符合以后各工藝要求，氯化氫的產(chǎn)率為96～96.9%(Wt)。
例二其它條件和例一相同，只要把反應(yīng)溫度從30℃提高到35±2℃，水解物中酸含量降至2.53～2.87%(Wt)其它指標(biāo)未變。
例三其它條件如例一，只是酸性水解物進(jìn)行一次水洗。計(jì)算加水量，使水解物中的酸全部進(jìn)入水相，生成25±2%(Wt)的鹽酸，這樣水洗后，水解物中的酸降至1%(Wt)以下，中和很方便，得到的稀鹽酸沉降48小時(shí)后，加入反應(yīng)回路中，提高了氯化氫的回收率。水洗反應(yīng)器可以是帶攪拌的反應(yīng)釜，也可以是靜態(tài)混合器。
本發(fā)明的特點(diǎn)是①比過(guò)量水水解和恒沸酸水解，節(jié)省很多能量。
②工藝穩(wěn)定性好，氯化氫收率高達(dá)90～98%(Wt)，比英國(guó)專利GB211247A中所談的方法提高24～11%(Wt)所得水解物的質(zhì)量，除環(huán)硅氧烷低一些之外和過(guò)量水水解的水解物無(wú)區(qū)別。
③沒(méi)有酸液排出。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)氯硅烷連續(xù)水解新工藝。它的主體設(shè)備是反應(yīng)器和相分離器[4]。本發(fā)明的特征在于反應(yīng)器是靜態(tài)混合器[1]用有機(jī)氯硅烷體積的六十至一百倍(最佳為七十五倍)的常態(tài)下鹽酸飽和溶液循環(huán)操作，有機(jī)氯硅烷水解所需的水以水或鹽酸中的水加入，其量與有機(jī)氯硅烷中的氯的當(dāng)量比為1.05～1.1∶1，水解反應(yīng)是在9.8～30×104帕斯卡(最佳為16.3～21×104帕斯卡)壓力，溫度為20～50℃(最佳為35±5℃)下反應(yīng)，物料在反應(yīng)器中的總停留時(shí)間為10～150秒(最佳25±2秒)。
2.如權(quán)利要求
1所說(shuō)的水解新工藝，其特征是采用蘇爾式靜態(tài)混合器。相分離前加一氣液分離器〔3〕，相分離器后加循環(huán)液輸送泵〔7〕和熱交換器〔6〕。以保證長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求
1和2所說(shuō)的水解新工藝，其特征在于從相分離器分離出來(lái)的酸牲水解物，再進(jìn)行一次水洗，(該設(shè)備亦可用靜態(tài)混合器)以降低水解物中的酸含量，提高氯的回收率。
專利摘要
本發(fā)明提出了等當(dāng)量水水解有機(jī)氯硅烷的新工藝，其特征在于采用靜態(tài)混合器為水解反應(yīng)器，用飽和鹽酸循環(huán)操作，水解是在壓力下進(jìn)行的；反應(yīng)生成的氯化氫全部以氣態(tài)形式回收，回收率達(dá)90～98％；制得的水解物符合以后各工藝的要求。
文檔編號(hào)C08G77/06GK85100433SQ85100433
公開(kāi)日1986年7月23日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者姜景勛, 全承圭, 董英俊 申請(qǐng)人:吉林化學(xué)工業(yè)公司研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan