一种去除二甲基二氯硅烷粗品中乙基氢化物的方法及系统

摘要

本发明提供一种去除二甲基二氯硅烷粗品中乙基氢化物的方法及系统，所示方法为：将二甲基二氯硅烷粗品和氯化氢以气态的形式加入到乙基氢化物转化反应器中，在所述反应器中进行催化转化反应，使所述二甲基二氯硅烷粗品中乙基氢化物氯化，并通过精馏除去所述氯化的乙基氢化物。本发明中使用的催化剂具有极好的选择性、热稳定性且对碳钢无腐蚀性，能够有效将二甲基二氯硅烷中的乙基氢化物氯化，氯化后的乙基氢化物其沸点提高，从而能够通过常规的精馏方式除去二甲基二氯硅烷中的乙基氢化物，保证了下游产品的稳定性以及下游生产工艺的可行性。同时，本发明中使用的乙基氢化物转化反应器，其具有装置运行周期长，开工时间短的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及有机硅合成技术领域，具体涉及一种去除二甲基二氯硅烷粗品中乙基氢化物的方法及系统。

背景技术

有机硅行业发展迅猛，市场需求每年递增，目前我国有机硅单体总产量已经跃居世界第一，同时，我国每年还大量进口高品质的有机硅单体。

在单体合成流化床运行末期，随着二甲基二氯硅烷(二甲)的收率下降，也会产生一些杂质，其中包括乙基氢化物(Ethylhydrodichlorosilane)，它的含量较少，属于"ppm"级别，但当纯二甲中的乙基氢化物含量超过4ppm时，则会影响后系统，在水解工艺中容易导致结构化，混凝胶加工工艺中吃粉困难。同时，二甲基二氯硅烷中的乙基氢氯硅烷还会造成下游产品不稳定，出现色差，比如泛黄等，所以必须除去乙基氢化物。但是，由于乙基氢化物(EtH)的沸点非常接近二甲基二氯硅烷的沸点(90℃)，因此难以用常规的精馏方法从二甲中除去。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种去除二甲基二氯硅烷粗品中乙基氢化物的方法及系统。利用本发明中的方法能够有效将二甲基二氯硅烷中的乙基氢化物氯化，氯化后的乙基氢化物其沸点提高，从而能够通过常规的精馏方式除去二甲基二氯硅烷中的乙基氢化物，保证了下游产品的稳定性以及下游生产工艺的可行性。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种去除二甲基二氯硅烷粗品中乙基氢化物的方法，所述方法为：

提供一个乙基氢化物转化反应器，所述反应器内部填充有负载了催化剂的氧化铝分子筛，所述催化剂为钯催化剂和/或锕催化剂；

将二甲基二氯硅烷粗品和氯化氢以气态的形式加入到所述乙基氢化物转化反应器中，在所述反应器中进行催化转化反应，使所述二甲基二氯硅烷粗品中乙基氢化物氯化，并通过精馏除去所述氯化的乙基氢化物。

进一步地，所述二甲基二氯硅烷粗品需预热到100℃以上再加入到所述乙基氢化物转化反应器中。

进一步地，所述乙基氢化物转化反应器内的反应温度维持在90℃以上。

进一步地，所述乙基氢化物转化反应器的外部设置有蒸汽夹套。

进一步地，所述二甲基二氯硅烷粗品加入到所述乙基氢化物转化反应器的流速为800～900kg/h，和/或

所述氯化氢加入到所述乙基氢化物转化反应器的流速为1.2～1.6kg/h。

进一步地，所述乙基氢化物转化反应器内的反应压力为0.6～1.0barG。

进一步地，所述负载了催化剂的氧化铝分子筛的填充量占所述乙基氢化物转化反应器内部容积的1/2～3/4。

进一步地，所述乙基氢化物转化反应器的下部出口处安装有金属滤网。

进一步地，，所述乙基氢化物转化反应器的底部和上部分别装有瓷球，所述负载了催化剂的氧化铝分子筛位于底部瓷球和上部瓷球之间。

第二方面，本发明提供了一种去除二甲基二氯硅烷粗品中乙基氢化物的系统，所述系统包括：

粗单体罐、第一精馏塔、粗一甲罐、高沸储罐、乙基氢化物转化反应器、无水氯化氢钢瓶、第二精馏塔、二甲储罐和废物储罐；

所述第一精馏塔同时与所述粗单体罐、所述粗一甲罐、所述高沸储罐和所述乙基氢化物转化反应器相连；所述乙基氢化物转化反应器还与所述无水氯化氢钢瓶、所述第二精馏塔相连；所述第二精馏塔还与所述二甲储罐、所述废物储罐相连。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明提供了一种去除二甲基二氯硅烷粗品中乙基氢化物的方法，所述方法为：提供一个乙基氢化物转化反应器，所述反应器内部填充有负载了催化剂的氧化铝分子筛，所述催化剂为钯催化剂和/或锕催化剂；将二甲基二氯硅烷粗品和氯化氢以气态的形式加入到所述乙基氢化物转化反应器中，在所述反应器中进行催化转化反应，使所述二甲基二氯硅烷粗品中乙基氢化物氯化，并通过精馏除去所述氯化的乙基氢化物。本发明中使用的催化剂具有极好的选择性、热稳定性且对碳钢无腐蚀性，能够有效将二甲基二氯硅烷中的乙基氢化物氯化，氯化后的乙基氢化物其沸点提高，从而能够通过常规的精馏方式除去二甲基二氯硅烷中的乙基氢化物，保证了下游产品的稳定性以及下游生产工艺的可行性。同时，本发明中使用的乙基氢化物转化反应器，其具有装置运行周期长，开工时间短的优点，所述乙基氢化物转化反应器的运行周期能达到4年。

附图说明

图1为乙基氢化物转化反应器的示意图；

图2为去除二甲基二氯硅烷粗品中乙基氢化物的工艺流程图；

图3为去除二甲基二氯硅烷粗品中乙基氢化物的系统示意图。

附图标记：

乙基氢化物转化反应器1、负载了催化剂的氧化铝分子筛11、蒸汽夹套12、金属滤网13、瓷球14；

二甲基二氯硅烷粗品21、低压蒸汽22、低压凝液23、无水氯化氢钢瓶24、精馏系统25；

粗单体罐31、第一精馏塔32、粗一甲罐33、高沸储罐34、第二精馏塔35、二甲储罐36、废物储罐37。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明的限制。

以下结合附图1～3对进行进一步的说明。

第一方面，本发明提供了一种去除二甲基二氯硅烷粗品中乙基氢化物的方法，如图1、图2所示，所述方法为：

提供一个乙基氢化物转化反应器1，所述反应器内部填充有负载了催化剂的氧化铝分子筛11，所述催化剂为钯催化剂和/或锕催化剂；

将二甲基二氯硅烷粗品和氯化氢以气态的形式加入到所述乙基氢化物转化反应器1中，在所述反应器中进行催化转化反应，使所述二甲基二氯硅烷粗品中乙基氢化物氯化，并通过精馏除去所述氯化的乙基氢化物。

根据本发明中的一些实施例，所述二甲基二氯硅烷粗品需预热到100℃以上再加入到所述乙基氢化物转化反应器1中。在本发明中，发明人通过实验发现，所述二甲基二氯硅烷粗品一旦在所述乙基氢化物转化反应器1中发生冷凝，便会大大影响催化反应的进行程度、以及所述反应器中催化剂的寿命。为了保证催化反应的彻底进行以及延长所述反应器中催化剂的寿命，所述二甲基二氯硅烷粗品需预热到100℃以上再加入到所述反应器中。较优地，所述二甲基二氯硅烷粗品需预热到120℃。如图2所示，所述二甲基二氯硅烷粗品21预热的方法为：与低压蒸汽22进行热量交替，进行过热处理。

根据本发明的中一些实施例，所述乙基氢化物转化反应器1内的反应温度维持在90℃以上。上文已述，所述二甲基二氯硅烷粗品一旦在所述乙基氢化物转化反应器1中发生冷凝，便会大大影响催化反应的进行程度、以及所述反应器中催化剂的寿命。为了确保在反应过程中反应器内不会发生任何冷凝现象，本发明要确保所述反应器内部的温度维持在一个特定的温度以上。

根据本发明的中一些实施例，如图1所示，所述乙基氢化物转化反应器1的外部设置有蒸汽夹套12。本发明在所述反应器的外部设置蒸汽夹套12，不断通过蒸汽加热所述反应器，确保所述反应器内部不会发生冷凝的现象。

根据本发明中的一些实施例，所述氯化氢来源于无水氯化氢钢瓶24。

根据本发明中的一些实施例，所述二甲基二氯硅烷粗品加入到所述乙基氢化物转化反应器1的流速为800～900kg/h，和/或所述氯化氢加入到所述乙基氢化物转化反应器1的流速为1.2～1.6kg/h。发明人通过实验发现，所述二甲基二氯硅烷粗品和所述氯化氢的流速也会对催化反应的进行程度产生影响，因此上述原料需要选择合适的流速。更优选的，所述二甲基二氯硅烷粗品加入到所述乙基氢化物转化反应器1的流速为830～850kg/h，所述氯化氢加入到所述乙基氢化物转化反应器1的流速为1.3～1.4kg/h。

根据本发明中的一些实施例，所述乙基氢化物转化反应器1内的反应压力为0.6～1.0barG。本发明中设置所述乙基氢化物转化反应器1内低压，主要是为了避免所述反应器中负载了催化剂的氧化铝分子筛11被压实，期望使得所述负载了催化剂的氧化铝分子筛11更蓬松。

根据本发明中的一些实施例，如图1所示，所述负载了催化剂的氧化铝分子筛11的填充量占所述乙基氢化物转化反应器1内部容积的1/2～3/4。更优地，所述负载了催化剂的氧化铝分子筛11的填充量占所述反应器内部容积的2/3。在本发明中，原则上催化剂并不会随着反应进行而被消耗，可以使用很久都不需要更换。设置所述负载了催化剂的氧化铝分子筛11的填充量占所述反应器内部容积的1/2～3/4，是综合考虑了催化剂与反应物的接触面积、以及反应物的加入量等因素决定的，优选的情况是，所述负载了催化剂的氧化铝分子筛11的填充量占所述反应器内部容积的。

根据本发明中的一些实施例，所述乙基氢化物转化反应器1的下部出口处安装有金属滤网13。如图1所示，在本发明中，在所述乙基氢化物转化反应器1的下部出口处安装金属滤网13，目的是为了防止当生成的产物从所述乙基氢化物转化反应器1的下部出口流出时，将催化剂也从所述反应器中带走，一方面是污染了产物，另一方面造成了反应器中催化剂的损耗。

根据本发明中的一些实施例，如图1所示，所述乙基氢化物转化反应器1的底部和上部分别装有瓷球14，所述负载了催化剂的氧化铝分子筛11位于底部瓷球14和上部瓷球14之间。在本发明中，在所述反应器的底部和上部分别装有瓷球14，起到支撑和分布器的作用，具体地可以理解为防止负载了催化剂的氧化铝分子筛11被压实，使得床层压差变大，还能防止沟流。

具体地，结合图2解释本发明中提供的去除二甲基二氯硅烷粗品21中乙基氢化物的方法：首先二甲基二氯硅烷粗品21经过低压蒸汽22进行过热处理，过热处理后排出低压凝液23。所述二甲基二氯硅烷粗品21需要预热到100℃以上，再与氯化氢气体一同进入到乙基氢化物转化反应器1中，所述氯化氢气体来自于无水氯化氢钢瓶24。本发明中所述乙基氢化物转化反应器1如图1所示。由图1可以看出，所述乙基氢化物转化反应器1中填装了负载了催化剂的氧化铝分子筛11，同时所述乙基氢化物转化反应器1的外部设置有蒸汽夹套12。在本发明中的反应中，在催化剂的作用下，所述二甲基二氯硅烷粗品21中的乙基氢化物与所述氯化氢发生反应，生成氯化的乙基氢化物。相比乙基氢化物，氯化的乙基氢化物其沸点得到了提高，便能够通过后续的精馏系统25将其中所述二甲基二氯硅烷粗品21中去除。同时需要注意的是，在催化氯化的反应过程中，所述蒸汽夹套12不断给所述反应器加热，确保所述反应器内不会发生冷凝现象。以乙基氢二氯硅烷为例，所述乙基氢二氯硅烷与氯化氢在所述反应器中发生如式1所示的反应：

本发明中使用的催化剂具有极好的选择性、热稳定性且对碳钢无腐蚀性，能够有效将二甲基二氯硅烷中的乙基氢化物氯化，氯化后的乙基氢化物其沸点提高，从而能够通过常规的精馏方式除去二甲基二氯硅烷中的乙基氢化物，保证了下游产品的稳定性以及下游生产工艺的可行性。本发明中使用的乙基氢化物转化反应器1，其具有装置运行周期长，开工时间短的优点，所述乙基氢化物转化反应器1的运行周期能达到4年。

第二方面，本发明提供了一种去除二甲基二氯硅烷粗品中乙基氢化物的系统，如图3所示，所述系统包括：

粗单体罐31、第一精馏塔32、粗一甲罐33、高沸储罐34、乙基氢化物转化反应器1、无水氯化氢钢瓶24、第二精馏塔35、二甲储罐36和废物储罐37；

所述第一精馏塔32同时与所述粗单体罐31、所述粗一甲罐33、所述高沸储罐34和所述乙基氢化物转化反应器1相连，所述乙基氢化物转化反应器1还与所述无水氯化氢钢瓶24、所述第二精馏塔35相连，所述第二精馏塔35还与所述二甲储罐36、所述废物储罐37相连。

具体地，本发明中提供了一种去除二甲基二氯硅烷粗品中乙基氢化物的系统，来自流化床系统合成的粗单体进入到所述粗单体罐31中，再由所述粗单体罐31进入所述第一精馏塔32，在所述第一精馏塔32中，所述粗单体中的一甲被精馏出去进入到所述粗一甲罐33中；所述粗单体中的高沸点氯硅烷由所述第一精馏塔32塔釜排出，进入到所述高沸储罐34中；所述粗单体中的粗二甲(即二甲基二氯硅烷粗品)进入到所述乙基氢化物转化反应器1。在所述乙基氢化物转化反应器1中，同时由与之连接的所述无水氯化氢钢瓶24向其中进料氯化氢，二甲基二氯硅烷粗品中乙基氢化物在催化剂的作用下被氯化，生成氯化乙基氢化物。反应完毕后，所述乙基氢化物转化反应器1中混合了二甲和氯化乙基氢化物的产物一同进入后端的第二精馏塔35，在所述第二精馏塔35中通过精馏除去所述氯化乙基氢化物，精馏后，二甲基二氯硅烷进入到所述二甲储罐36中，氯化乙基氢化物和第一蒸馏塔中未被分离出来的高沸点氯硅烷进入到所述废物储罐37中。

根据本发明的一些实施例，所述系统中，所述第一精馏塔32和所述第二精馏塔35同时运行。在本发明中，因为乙基氢化物转化反应器1直接地与所述第一精馏塔32和所述第二精馏塔35连接，因此所述乙基氢化物转化反应器1和这两个精馏塔必须同时在线，如果这两个精馏塔中任何一个停车，所述乙基氢化物转化反应器1应该吹扫到所述第二精馏塔35，如果不吹扫，气相二甲将在乙基氢化物转化反应器1中冷凝，液体将使乙基氢化物转化反应器1中的催化剂失活。

需要注意的，在所述去除二甲基二氯硅烷粗品中乙基氢化物的系统运行的过程中，需要对所述产物进行取样监测，具体地方法为：取样所述二甲储罐36中的纯二甲物料进行检测，如果其中高沸污染物的含量高于目标值，则需要对所述乙基氢化物转化反应器1进行矫正。即本发明中依靠取样分析纯二甲物料，判断所述乙基氢化物转化反应器1是否正常运行。一般来讲，所述高沸污染物的目标含量应低于2.5ppm，当所述高沸污染物的含量低于3.5ppm时可视为合格。对所述乙基氢化物转化反应器1进行矫正的手段包括：(1)检测氯化氢的供给量，适当的少量增加氯化氢的加入量；(2)检查乙基氢化物转化反应器1的反应温度，如果反应器内温度偏低，则转化率会降低；(3)更换乙基氢化物转化反应器1中的催化剂。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。