有機(jī)硅高沸物裂解工藝研究

朱艷娜

摘 要：在直接法合成甲基氯硅烷單體過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物---高沸物，對(duì)有機(jī)硅高沸物進(jìn)行裂解可以制備成甲基氯硅烷。本文針對(duì)有機(jī)硅高沸物裂解工藝進(jìn)行了重點(diǎn)解析，探討了有機(jī)硅高沸物裂解的反應(yīng)機(jī)理，為這種技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展積累一些技術(shù)資料。

關(guān)鍵詞：有機(jī)硅高沸物；裂解工藝；工業(yè)化

0引言

在以往的許多年間，我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中有機(jī)硅原料單體生產(chǎn)過(guò)程中副產(chǎn)的高沸物始終無(wú)法被妥善處理，國(guó)內(nèi)對(duì)高沸物無(wú)害化處理技術(shù)的研究始終沒(méi)有突破性進(jìn)展，只有少量高沸物被用來(lái)生產(chǎn)防水劑和硅樹(shù)脂，二次利用率非常低，并且這些產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域不多，幾乎沒(méi)有市場(chǎng)，每年僅有五分之一的高沸物得到了有效處理，其余的部分大量積壓，既污染生態(tài)環(huán)境，而且存在一定的危險(xiǎn)。在國(guó)內(nèi)某化工公司成功攻克了裂解工藝難關(guān)之前，工業(yè)領(lǐng)域尚沒(méi)有高沸物工業(yè)化利用的可靠技術(shù)或相關(guān)工藝，高沸物的綜合利用問(wèn)題已經(jīng)成為我國(guó)有機(jī)硅工業(yè)發(fā)展的嚴(yán)峻課題，因此裂解工藝的成功研發(fā)及工業(yè)化對(duì)整個(gè)行業(yè)來(lái)說(shuō)具有較為深淵的意義。

1 高沸物成分及來(lái)源

有機(jī)硅高沸物是指在有機(jī)硅原料單體合成過(guò)程中產(chǎn)生的，較有機(jī)硅單體沸點(diǎn)在80～215℃之間，主要組分為二硅烷類(lèi)混合物的總稱(chēng)。一般地，它是由混合單體經(jīng)分離工段脫高塔分離后，由回收塔塔底采出，約占單體總量的百分之五。它是一種帶有刺激性氣味并具有強(qiáng)烈腐蝕性的液體，常因含雜質(zhì)而呈黑色。目前全球有機(jī)硅單體生產(chǎn)及加工企業(yè)已愈數(shù)千家，每年，有機(jī)硅單體的總產(chǎn)能將達(dá)到約二百五十萬(wàn)噸，產(chǎn)量約二百萬(wàn)噸。隨著世界有機(jī)硅生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步及其系列產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的迅速開(kāi)發(fā)拓展，有機(jī)硅產(chǎn)品的品級(jí)及牌號(hào)已近一萬(wàn)個(gè)，常用的也有五千余個(gè)。

2 有機(jī)硅高廢物裂解工藝

高沸物裂解生產(chǎn)甲基氯硅烷單體包括高沸物裂解和混合單體分餾精制2個(gè)單元。其中，高沸物裂解單元主要由高沸物上料、高沸物裂解、混合單體采出等組成；混合單體分餾精制單元主要由脫高、脫低、中切、單體精餾等組成。

2.1裂解工藝

2.1.1裂解單元

將高沸物加入反應(yīng)釜內(nèi)，并按比例加入催化劑，氯化氫以一定的速度加入反應(yīng)釜內(nèi)，控制一定反應(yīng)溫度，以一定時(shí)間間隔補(bǔ)加高沸物及催化劑，生成物和未反應(yīng)的氯化氫氣體由裂解釜上部經(jīng)塔頂至冷凝器冷凝后，得到甲基氯硅烷混合單體，送接受器儲(chǔ)存，少量未凝氣體（主要為氯化氫）以水吸收。連續(xù)反應(yīng)一定時(shí)間后，停止反應(yīng)，排放殘液，重新投料開(kāi)車(chē)。排放殘液水解后制得鹽酸，殘?jiān)C合處理。

2.1.2分餾精制單元

由混合單體貯罐來(lái)的混合單體進(jìn)入脫高塔，精餾后塔釜采出高沸物放至高沸物貯罐。塔頂物料氣體冷凝液，部分回流至塔頂作為回流液，另一部分采出送至脫低塔。來(lái)自脫高塔塔頂?shù)奈锪线M(jìn)入脫低塔，精餾后塔釜物料采出送至中切塔。塔頂物料氣體冷凝液，部分回至塔頂作為回流液，另一部分采出送至M1H成品塔。

來(lái)自脫低塔塔頂?shù)奈锪线M(jìn)入M1H成品塔，精餾后塔釜產(chǎn)品M1H送至M1H成品貯罐。塔頂物料氣體經(jīng)二次冷凝后，冷凝液經(jīng)部分回流至塔頂作為回流液，另一部分冷凝液采出送至輕組分貯罐。來(lái)自脫低塔塔釜的物料進(jìn)入中切塔，精餾后塔下物料送至M2成品塔。塔頂物料氣體冷凝液，部分回流至塔頂作為回流液，另一部分冷凝液采出送至M1初分塔。

來(lái)自中切塔塔釜的物料進(jìn)入M2成品塔，精餾后塔釜物料送至M2成品貯罐。塔頂物料氣體冷凝液部分回流至塔頂作為回流液，另一部分冷凝液采出送回中切塔。來(lái)自中切塔塔頂?shù)奈锪线M(jìn)入M1初分塔，精餾后塔釜物料送回至中切塔。塔頂物料氣體冷凝液，部分回流至塔頂作為回流液，另一部分冷凝液采出至M1成品塔。

2.2 工藝特點(diǎn)

2.2.1 采用塔式反應(yīng)器，反應(yīng)條件寬松。可連續(xù)加入氯化氫、高沸物和催化劑等反應(yīng)材料。

2.2.2 不必過(guò)量使用催化劑即可保證目的產(chǎn)物高效率地轉(zhuǎn)化彎沉個(gè)，甲基氯硅烷混合單體中二甲基二氯硅烷與一甲基氫二氯硅烷含量比較高。

2.2.3 反應(yīng)釜長(zhǎng)徑比、裂解塔結(jié)構(gòu)、高度及填料形式“配伍”科學(xué)，而且不需蒸餾，有助于節(jié)省能源。

3 裝置運(yùn)行情況

運(yùn)行一年多，生產(chǎn)工藝控制條件不斷得到優(yōu)化，高沸物裂解指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。下表1統(tǒng)計(jì)出了主要消耗定額指標(biāo)：

高沸物的催化裂解采用易于工業(yè)化的有機(jī)胺類(lèi)催化劑，所得產(chǎn)品有效組分綜合指標(biāo)優(yōu)于國(guó)外同類(lèi)方法。該工藝操作簡(jiǎn)單、連續(xù)反應(yīng)、反應(yīng)條件溫和（常壓操作，反應(yīng)溫度低），催化劑用量少、裂解轉(zhuǎn)化率在80%以上，這對(duì)減少能源投入方面來(lái)說(shuō)大有裨益。

4 結(jié)束語(yǔ)

用氯化氫催化裂解法和高壓催化裂解法這兩種工藝路線裂解高沸物，不但解決了高沸物的利用問(wèn)題，減少了環(huán)境污染，而且有較高的利潤(rùn)空間，具有很好的工業(yè)化前景。而且有機(jī)硅高沸物裂解工藝成功工業(yè)化后，能夠使有機(jī)硅高沸物得到了無(wú)害化處理。隨著我國(guó)有機(jī)硅原料單體產(chǎn)量的逐年增加，副產(chǎn)高沸物量也將逐年增加。建議相關(guān)廠家采用該催化處理技術(shù)，使有機(jī)硅高沸物變廢為寶，既可解決制約我國(guó)有機(jī)硅工業(yè)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題，同時(shí)又將獲得相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉秋艷，趙由春，王炳濤，孫長(zhǎng)江，陳春江.有機(jī)硅高沸物催化裂解制甲基氯硅烷工藝的研究[J].唐山師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，38（05）：47-49.

[2]熊艷鋒. 有機(jī)硅高沸物催化裂解制單硅烷新型催化劑研究及機(jī)理探討[D].南昌大學(xué)，2007.

[3]劉重為，王莉洪，吳茵，關(guān)音，王剛，周遵石.有機(jī)硅高沸物裂解技術(shù)進(jìn)展[J].彈性體，2005（05）：69-72.