六甲基二硅氧烷生产三甲基氯硅烷新工艺

摘要

本发明主要公开了六甲基二硅氧烷生产三甲基氯硅烷新工艺，包括如下步骤：1)、在反应釜中加入六甲基二硅氧烷，然后将六甲基二硅氧烷和氯化氢均通入到第一填料吸收塔内进行对流反应，多余的氯化氢进入到第二填料吸收塔，生成的反应料进入到第一分水器；2)反应料在第一分水器内分层，得到轻组分的料层，料层进入到第二填料吸收塔内与氯化氢气体再次反应，多余的氯化氢进入到尾气吸收系统，生成的反应料进入到第二分水器内；3)反应料在第二分水器内分层，得到轻组分的料层，回收三甲基氯硅烷的含量≥80％的料层。本发明工艺简单、操作方便，减少三废的排气量，降低能耗，有效保护环境，原料循环使用，减少原料的浪费，提高产率，节省生产时间。

说明书

技术领域

本发明涉及六甲基二硅氧烷生产三甲基氯硅烷新工艺。

背景技术

三甲基氯硅烷(trimethyl chlorosilane)为无色透明液体，有刺激臭味，在空气中暴露，易和潮气反应产生氯化氢，溶于苯、乙醚和全氯乙烯，是在有机分子中引入三甲基硅基的优良试剂。因连接和脱去三甲基硅基的反应，三甲基硅基可以说作为羟基、羧基、氨基等官能团的保护集团。三甲基氯硅烷具有产率高、条件温和以及适用范围广等优点，广泛应用于香料和有机药物的合成中，其需求量越来越大。三甲基氯硅烷主要由三甲基硅醚转化而得，其中经典的方法有以下几种：1、SOCl₂法，将三甲基硅醚与SOCl₂反应，此法生成副产物SO₂，且SOCl₂用量很大，不便于工业上采用；2、H₂SO₄和氯化按法，该反应生成的氯化氢与三甲基硅醚反应，生成的水被浓硫酸吸收，三废量大，也难应用于生产；3、PCl₅法，反应的副产物为POCl₃，可以较好地满足工业生产；4、AlCl₃法，此方法收率较低，纯度低，三废量大，工业生产不易采用；5、80年代后期，主要集中在氯化氢法，该法存在生产步骤多、要求限制多，工艺路线长、收率低、三废不易处理等缺点，生产设备难以解决。如今，在上述的基础上，研究人员在实际的工业生产中，通过不断探索和试验，找到一条更适合工业化生产的路线，较好地解决现有的技术问题，满足工业生产的需求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的诸多不足，提供六甲基二硅氧烷生产三甲基氯硅烷新工艺，工艺简单、操作方便，减少三废的排气量，降低能耗，有效保护环境，原料循环使用，减少原料的浪费，提高产率，节省生产时间。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

六甲基二硅氧烷生产三甲基氯硅烷新工艺，包括如下步骤：

1)首先打开原料进料阀，在反应釜中加入六甲基二硅氧烷，然后开启第一循环泵，使反应釜中的六甲基二硅氧烷进入到第一填料吸收塔，10秒钟后开启第二循环泵，然后再打开通气阀，将氯化氢气体通入到第一填料吸收塔内，使氯化氢气体和六甲基二硅氧烷在第一填料吸收塔内进行对流反应；

2)待反应进行20～50min时，打开第一排气阀，第一填料吸收塔内多余的氯化氢气体从第一填料吸收塔的顶部进入到第二填料吸收塔，同时打开第一填料吸收塔底部的排料阀，使第一填料吸收塔内的反应料在重力的作用下连续下落到第一分水器；

3)步骤2)中的反应料在第一分水器内进行分层、静置，静置5～10min，形成位于上层的料层和位于下层的酸水层，然后打开排液阀，使酸水层从第一分水器的底部排出，同时打开溢流口阀，使料层经过溢流口通过第二循环泵进入到第二填料吸收塔；

4)进入到第二填料吸收塔内的料层与氯化氢气体再次进行对流反应；

5)待反应进行20～50min时，打开第二排气阀，使多余的氯化氢气体从第二填料吸收塔的顶部排出，进入到尾气吸收系统，同时打开第二填料吸收塔底部的排料阀，使第二填料吸收塔内的反应料在重力的作用下连续落入到第二分水器；

6)步骤5)中的反应料在第二分水器内进行分层、静置，静置5～10min，形成位于上层的料层和位于下层的酸水层，然后打开排液阀，使酸水层从第二分水器的底部排出，同时打开回流阀，使得料层回流到反应釜内循环使用；

7)定时采集第二分水器中的料层进行分析，检测料层中三甲基氯硅烷的含量，当三甲基氯硅烷的含量≥80％时，打开产品出料阀，使料层一部分通入到产品罐中储存，关小回流阀，使另一部分回流到反应釜内循环使用，同时开大原料进料阀，增加向反应釜中添加六甲基二硅氧烷的量。整个反应系统处于动态平衡，实现连续进原料连续出产品。产品中三甲基氯硅烷含量为80％左右，六甲基二硅氧烷为20％左右，这作为原料生产六甲基二硅氮烷。

进一步，在反应釜的反应过程中，控制反应釜的反应温度为0～40摄氏度，同时启动电机，通过搅拌棒在反应釜内进行搅拌。

进一步，在步骤1)中，调整通气阀的开度，控制向第一填料吸收塔通入氯化氢气体的速度，使第一流量计测得的氯化氢气体流量为180～220L/min，氯化氢气体与六甲基二硅氧烷的摩尔质量比为(1.5～2.5)：1。通入第一填料吸收塔的氯化氢气体的量以第二流量计测得的氯化氢气体流量为准，前期反应混合料中原料六甲基二硅氮烷含量高，通气量大，后期随着六甲基二硅氧烷含量逐渐降低，通气量逐渐减小。通氯化氢气体速度不能太快，因为本反应为放热反应,应及时移走生成的热量,特别是通气的后期,否则温度上升,生成的三甲基氯硅烷很快又回到了六甲基二硅氧烷，产生破坏性的反应，造成事故。

进一步，在步骤1)中，从第一填料吸收塔的底部通入氯化氢气体，使氯化氢气体自下向上流动，从第一填料吸收塔的顶部通入六甲基二硅氧烷，使六甲基二硅氧烷自上向下流动。

进一步，在步骤1)中，在向第一填料吸收塔通入六甲基二硅氧烷时，同时打开第一喷淋阀和第二喷淋阀，使六甲基二硅氧烷通过两个喷淋口喷淋到第一填料吸收塔内与氯化氢气体发生对流反应。

进一步，在步骤4)中，在向第二填料吸收塔通入料层时，同时打开第一喷淋阀和第二喷淋阀，第一分水器内的料层通过两个喷淋口喷淋到第二填料吸收塔内与氯化氢气体发生对流反应。便于反应料在吸收塔中均匀分布。

进一步，在步骤7)中，当检测到第二分水器料层中的三甲基氯硅烷的含量小于80％时，关小产品出料阀，减少进入到产品罐中的料层量，开大回流阀，增加进入到反应釜的料层量，关小原料进料阀，减少进入到反应釜的六甲基二硅氧烷量。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明的反应方程式为(CH₃)₃SiOSi(CH₃)₃+HCl→2(CH₃)₃SiCl+H₂O

1、本发明利用六甲基二硅氧烷作为原料，与氯化氢气体循环反应，生成符合条件的三甲基氯硅烷，不符合条件的产品继续投入到生产线中再次进行反应，重复利用，直至得到符合条件的产品，减少原料的浪费，节省能源，降低成本，在整个反应过程中，六甲基二硅氧烷和氯化氢气体不断进行补充，使得反应处于动态平衡，实现连续进原料连续出产品，提高产量；

2、在一次完整的生产流程中，六甲基二硅氧烷与氯化氢气体进行两次对流反应，使得六甲基二硅氧烷与氯化氢气体能够充分接触、反应均匀，提高反应效率，增加产量；根据反应料中组分的密度大小不同且互不相容的原理，将反应料进行分液提纯，去除反应料中生成的副产物，提高产品的纯度，更便于后期的反应。

本发明工艺简单、操作方便，减少三废的排气量，降低能耗，有效保护环境，原料循环使用，减少原料的浪费，提高产率，节省生产时间。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明六甲基二硅氧烷生产三甲基氯硅烷新工艺的工艺流程图。

附图标记：1、反应釜；2、第一循环泵；3、第一填料吸收塔；4、第二循环泵；5、通气阀；6、第一分水器；7、第二填料吸收塔；8、第二分水器；9、排液阀；10、回流阀；11、产品出料阀；12、原料进料阀；13、电机；14、搅拌棒；15、第一流量计；16、第二流量计；17、第一喷淋阀；18、第二喷淋阀；19、喷淋口；20、产品罐。

具体实施方式

如图1所示，为本发明的六甲基二硅氧烷生产三甲基氯硅烷新工艺，包括如下步骤：

1)首先打开原料进料阀12，在反应釜1中加入六甲基二硅氧烷，在反应釜1的反应过程中，控制反应釜1的反应温度为0～40摄氏度，同时启动电机13，通过搅拌棒14在反应釜1内进行搅拌。然后开启第一循环泵2，使反应釜1中的六甲基二硅氧烷进入到第一填料吸收塔3，10秒钟后开启第二循环泵4，然后再打开通气阀5，将氯化氢气体通入到第一填料吸收塔3内，使氯化氢气体和六甲基二硅氧烷在第一填料吸收塔3内进行对流反应；调整通气阀5的开度，控制向第一填料吸收塔3通入氯化氢气体的速度，使第一流量计15测得的氯化氢气体流量为180～220L/min，氯化氢气体与六甲基二硅氧烷的摩尔质量比为(1.5～2.5)：1。通入第一填料吸收塔3的氯化氢气体的量以第二流量计16测得的氯化氢气体流量为准，前期反应混合料中原料六甲基二硅氮烷含量高，通气量大，后期随着六甲基二硅氧烷含量逐渐降低，通气量逐渐减小。通氯化氢气体速度不能太快，因为本反应为放热反应,应及时移走生成的热量,特别是通气的后期,否则温度上升,生成的三甲基氯硅烷很快又回到了六甲基二硅氧烷，产生破坏性的反应，造成事故。从第一填料吸收塔3的底部通入氯化氢气体，使氯化氢气体自下向上流动，从第一填料吸收塔3的顶部通入六甲基二硅氧烷，使六甲基二硅氧烷自上向下流动，在向第一填料吸收塔3通入六甲基二硅氧烷时，同时打开第一喷淋阀17和第二喷淋阀18，使六甲基二硅氧烷通过两个喷淋口19喷淋到第一填料吸收塔3内与氯化氢气体发生对流反应，提高六甲基二硅氧烷与氯化氢气体的接触面积，使其反应充分，提高反应效率。

2)待反应进行20～50min时，打开第一排气阀，第一填料吸收塔3内多余的氯化氢气体从第一填料吸收塔3的顶部进入到第二填料吸收塔7，同时打开第一填料吸收塔3底部的排料阀，使第一填料吸收塔3内的反应料在重力的作用下连续下落到第一分水器6；

3)步骤2)中的反应料在第一分水器6内进行分层、静置，静置5～10min，形成位于上层的料层和位于下层的酸水层，然后打开排液阀9，使酸水层从第一分水器6的底部排出，同时打开溢流口阀，使料层经过溢流口通过第二循环泵4进入到第二填料吸收塔7；

4)进入到第二填料吸收塔7内的料层与氯化氢气体再次进行对流反应；在向第二填料吸收塔7通入料层时，同时打开第一喷淋阀17和第二喷淋阀18，第一分水器6内的料层通过两个喷淋口19自上向下喷淋到第二填料吸收塔7内，与自下向上流动的氯化氢气体发生对流反应，便于反应料在吸收塔中均匀分布。

5)待反应进行20～50min时，打开第二排气阀，使多余的氯化氢气体从第二填料吸收塔7的顶部排出，进入到尾气吸收系统，同时打开第二填料吸收塔7底部的排料阀，使第二填料吸收塔7内的反应料在重力的作用下连续落入到第二分水器8；

6)步骤5)中的反应料在第二分水器8内进行分层、静置，静置5～10min，形成位于上层的料层和位于下层的酸水层，然后打开排液阀9，使酸水层从第二分水器8的底部排出，同时打开回流阀10，使得料层回流到反应釜1内循环使用；

7)定时采集第二分水器8中的料层进行分析，检测料层中三甲基氯硅烷的含量，当三甲基氯硅烷的含量≥80％时，打开产品出料阀11，使料层一部分通入到产品罐20中储存，关小回流阀10，使另一部分回流到反应釜1内循环使用，同时开大原料进料阀12，增加向反应釜1中添加六甲基二硅氧烷的量。整个反应系统处于动态平衡，实现连续进原料连续出产品。产品中三甲基氯硅烷含量为80％左右，六甲基二硅氧烷为20％左右，这作为原料生产六甲基二硅氮烷。当检测到第二分水器8料层中的三甲基氯硅烷的含量＜80％时，关小产品出料阀11，减少加入到产品罐20中的料层量，开大回流阀10，增加进入到反应釜1的料层量，关小原料进料阀12，减少进入到反应釜1的六甲基二硅氧烷量。所有设备包括管道需防盐酸腐蚀，材质选用搪瓷。

本发明利用六甲基二硅氧烷作为原料，与氯化氢气体循环反应，生成符合条件的三甲基氯硅烷，不符合条件的产品继续投入到生产线中再次进行反应，重复利用，直至得到符合条件的产品，减少原料的浪费，节省能源，降低成本，在整个反应过程中，六甲基二硅氧烷和氯化氢气体不断进行补充，使得反应处于动态平衡，实现连续进原料连续出产品，提高产量；在一次完整的生产流程中，六甲基二硅氧烷与氯化氢气体进行两次对流反应，使得六甲基二硅氧烷与氯化氢气体能够充分接触、反应均匀，提高反应效率，增加产量；根据反应料中组分的密度大小不同且互不相容的原理，将反应料进行分液提纯，去除反应料中生成的副产物，提高产品的纯度，更便于后期的反应。

以下通过实施例对本发明进行更具体的说明，但本发明并不限于的实施例。

实施例一：

首先打开原料进料阀12，在3000L反应釜1中加入2000kg六甲基二硅氧烷，控制反应釜1的反应温度为0摄氏度，同时启动电机13，通过搅拌棒14在反应釜1内进行搅拌。然后开启第一循环泵2，打开第一喷淋阀17和第二喷淋阀18，使反应釜1中的使六甲基二硅氧烷通过两个喷淋口19进入到第一填料吸收塔3，10秒钟后开启第二循环泵4，然后再打开通气阀5，将氯化氢气体以180L/min的速度通入到第一填料吸收塔3内，使氯化氢气体与六甲基二硅氧烷的摩尔质量比为1.5:1，并与六甲基二硅氧烷在第一填料吸收塔3内进行对流反应。

待反应进行20min时，打开第一排气阀，第一填料吸收塔3内多余的氯化氢气体从第一填料吸收塔3的顶部进入到第二填料吸收塔7，同时打开第一填料吸收塔3底部的排料阀，使第一填料吸收塔3内的反应料在重力的作用下连续下落到第一分水器6，然后在第一分水器6内进行分层、静置，静置10min后，形成位于上层的料层和位于下层的酸水层，然后打开排液阀9，使酸水层从第一分水器6的底部排出，同时打开溢流口阀、第一喷淋阀17和第二喷淋阀18，使料层经过溢流口通过第二循环泵4进入到第二填料吸收塔7。

进入到第二填料吸收塔7内的料层与氯化氢气体再次进行对流反应，待反应进行20min时，打开第二排气阀，使多余的氯化氢气体从第二填料吸收塔7的顶部排出，进入到尾气吸收系统，同时打开第二填料吸收塔7底部的排料阀，使第二填料吸收塔7内的反应料在重力的作用下连续落入到第二分水器8，然后在第二分水器8内进行分层、静置，静置10min后，形成位于上层的料层和位于下层的酸水层，然后打开排液阀9，使酸水层从第二分水器8的底部排出，同时打开回流阀10，使得料层回流到反应釜1内循环使用。

采集第二分水器8中的料层进行分析，检测料层中三甲基氯硅烷的含量，当三甲基氯硅烷的含量≥80％时，打开产品出料阀11，使料层一部分通入到产品罐20中储存，关小回流阀10，使另一部分回流到反应釜1内循环使用，同时开大原料进料阀12，增加向反应釜1中添加六甲基二硅氧烷的量；当检测到第二分水器8料层中的三甲基氯硅烷的含量＜80％时，关小产品出料阀11，减少加入到产品罐20中的料层量，开大回流阀10，增加进入到反应釜1的料层量，关小原料进料阀12，减少进入到反应釜1的六甲基二硅氧烷量。

本实施例运行后，得到含量≥80％的三甲基氯硅烷的收率为90.56％。

实施例二：

首先打开原料进料阀12，在3000L反应釜1中加入2200kg六甲基二硅氧烷，控制反应釜1的反应温度为20摄氏度，同时启动电机13，通过搅拌棒14在反应釜1内进行搅拌。然后开启第一循环泵2，打开第一喷淋阀17和第二喷淋阀18，使反应釜1中的使六甲基二硅氧烷通过两个喷淋口19进入到第一填料吸收塔3，10秒钟后开启第二循环泵4，然后再打开通气阀5，将氯化氢气体以200L/min的速度通入到第一填料吸收塔3内，使氯化氢气体与六甲基二硅氧烷的摩尔质量比为1.8:1，并与六甲基二硅氧烷在第一填料吸收塔3内进行对流反应。

待反应进行30min时，打开第一排气阀，第一填料吸收塔3内多余的氯化氢气体从第一填料吸收塔3的顶部进入到第二填料吸收塔7，同时打开第一填料吸收塔3底部的排料阀，使第一填料吸收塔3内的反应料在重力的作用下连续下落到第一分水器6，然后在第一分水器6内进行分层、静置，静置8min后，形成位于上层的料层和位于下层的酸水层，然后打开排液阀9，使酸水层从第一分水器6的底部排出，同时打开溢流口阀、第一喷淋阀17和第二喷淋阀18，使料层经过溢流口通过第二循环泵4进入到第二填料吸收塔7。

进入到第二填料吸收塔7内的料层与氯化氢气体再次进行对流反应，待反应进行50min时，打开第二排气阀，使多余的氯化氢气体从第二填料吸收塔7的顶部排出，进入到尾气吸收系统，同时打开第二填料吸收塔7底部的排料阀，使第二填料吸收塔7内的反应料在重力的作用下连续落入到第二分水器8，然后在第二分水器8内进行分层、静置，静置6min后，形成位于上层的料层和位于下层的酸水层，然后打开排液阀9，使酸水层从第二分水器8的底部排出，同时打开回流阀10，使得料层回流到反应釜1内循环使用。

采集第二分水器8中的料层进行分析，检测料层中三甲基氯硅烷的含量，当三甲基氯硅烷的含量≥80％时，打开产品出料阀11，使料层一部分通入到产品罐20中储存，关小回流阀10，使另一部分回流到反应釜1内循环使用，同时开大原料进料阀12，增加向反应釜1中添加六甲基二硅氧烷的量；当检测到第二分水器8料层中的三甲基氯硅烷的含量＜80％时，关小产品出料阀11，减少加入到产品罐20中的料层量，开大回流阀10，增加进入到反应釜1的料层量，关小原料进料阀12，减少进入到反应釜1的六甲基二硅氧烷量。

本实施例运行后，得到含量≥80％的三甲基氯硅烷的收率为95.34％。

实施例三：

首先打开原料进料阀12，在3000L反应釜1中加入2500kg六甲基二硅氧烷，控制反应釜1的反应温度为40摄氏度，同时启动电机13，通过搅拌棒14在反应釜1内进行搅拌。然后开启第一循环泵2，打开第一喷淋阀17和第二喷淋阀18，使反应釜1中的使六甲基二硅氧烷通过两个喷淋口19进入到第一填料吸收塔3，10秒钟后开启第二循环泵4，然后再打开通气阀5，将氯化氢气体以220L/min的速度通入到第一填料吸收塔3内，使氯化氢气体与六甲基二硅氧烷的摩尔质量比为2.3:1，并与六甲基二硅氧烷在第一填料吸收塔3内进行对流反应。

待反应进行50min时，打开第一排气阀，第一填料吸收塔3内多余的氯化氢气体从第一填料吸收塔3的顶部进入到第二填料吸收塔7，同时打开第一填料吸收塔3底部的排料阀，使第一填料吸收塔3内的反应料在重力的作用下连续下落到第一分水器6，然后在第一分水器6内进行分层、静置，静置5min后，形成位于上层的料层和位于下层的酸水层，然后打开排液阀9，使酸水层从第一分水器6的底部排出，同时打开溢流口阀、第一喷淋阀17和第二喷淋阀18，使料层经过溢流口通过第二循环泵4进入到第二填料吸收塔7。

进入到第二填料吸收塔7内的料层与氯化氢气体再次进行对流反应，待反应进行30min时，打开第二排气阀，使多余的氯化氢气体从第二填料吸收塔7的顶部排出，进入到尾气吸收系统，同时打开第二填料吸收塔7底部的排料阀，使第二填料吸收塔7内的反应料在重力的作用下连续落入到第二分水器8，然后在第二分水器8内进行分层、静置，静置10min后，形成位于上层的料层和位于下层的酸水层，然后打开排液阀9，使酸水层从第二分水器8的底部排出，同时打开回流阀10，使得料层回流到反应釜1内循环使用。

采集第二分水器8中的料层进行分析，检测料层中三甲基氯硅烷的含量，当三甲基氯硅烷的含量≥80％时，打开产品出料阀11，使料层一部分通入到产品罐20中储存，关小回流阀10，使另一部分回流到反应釜1内循环使用，同时开大原料进料阀12，增加向反应釜1中添加六甲基二硅氧烷的量；当检测到第二分水器8料层中的三甲基氯硅烷的含量＜80％时，关小产品出料阀11，减少加入到产品罐20中的料层量，开大回流阀10，增加进入到反应釜1的料层量，关小原料进料阀12，减少进入到反应釜1的六甲基二硅氧烷量。

本实施例运行后，得到含量≥80％的三甲基氯硅烷的收率为97.28％。

试验结果详见表1：

表1三甲基氯硅烷的生产结果

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。