一种烷氧基硅烷的生产工艺制造技术

本发明专利技术属于化工领域，涉及一种烷氧基硅烷的生产工艺，用以提高产品的纯度。该生产工艺包括如下步骤：A、醇除水后进入反应设备，与有机氯硅烷发生酯化反应；B、发生酯化反应后物料进入蒸发设备，蒸馏除去物料中的少量醇；C、蒸馏产物中和后即得烷氧基硅烷；生产工艺启动阶段，步骤A加入过量醇，使反应设备内出现醇的回流；在出现醇回流时，加入有机氯硅烷，醇加入量降低至反应所消耗的量。本发明专利技术以简单工艺实现烷氧基硅烷的生产，尤其是甲基三乙氧基硅烷的生产。相对于其他工艺减少了精馏塔，采用循环蒸发器代替，增加了除水系统和固定床中和系统。通过控制反应过程中温度、压力和进料量，得到的烷氧基硅烷HCl含量在10ppm以下，纯度99.0％wt以上。

Process for producing alkoxy silane

The invention belongs to the field of chemical engineering, and relates to the production process of alkoxy silane for improving the purity of the product. The production process includes the following steps: A, alcohol after removing water into the reactor, the esterification reaction with organic chlorosilane; B, esterification reaction occurs after the material into the evaporation equipment, distillation to remove a small amount of alcohol in the materials; C, distillation product is obtained after neutralization of alkoxy silane; production process start-up phase, step A adding an excess of alcohol, the alcohol reflux reaction device; in the presence of alcohol refluxing, adding organic chlorosilane, alcohol amount to reduce consumption of the reaction. The invention realizes the production of alkoxy silane by simple process, especially the production of methyl trichlorosilane. Compared with other processes, the distillation column is reduced and the circulating evaporator is used instead. The water removal system and the fixed bed neutralization system are added. By controlling the reaction temperature, pressure and feed quantity, the content of alkoxy silane HCl is below 10ppm, and the purity is above 99.0%wt.

【技术实现步骤摘要】
一种烷氧基硅烷的生产工艺
本专利技术属于化工领域，涉及一种烷氧基硅烷的生产工艺，具体涉及甲基氯硅烷的醇解制备烷氧基硅烷的生产工艺。
技术介绍
有机硅化合物及由其制得的有机硅材料品种繁多、性能优异，近年来得到了迅猛发展。甲基氯硅烷合成技术主要采用直接法合成。直接法合成甲基氯硅烷的副产物以甲基三氯硅烷最多，约为总产物的5-15％，如何有效地利用是生产装置长周期运行必须考虑的问题。而甲基三乙氧基硅烷是有机硅工业的重要原料之一，利用甲基三氯硅烷醇解以制备甲基三乙氧基硅烷，就可以实现对甲基三氯硅烷的有效利用，从而大大提高有机硅产业的附加值。从目前的报导来看，有机烷氧基硅烷的合成方法较多，如直接法、格氏法、醇解法、钠缩合法等，比较常用的方法是有机氯硅烷醇解法。有机氯硅烷醇解法是由有机氯硅烷与醇进行醇解反应，是工业上合成有机烷氧基硅烷最重要的方法之一。有机氯硅烷的醇解反应属于可逆反应，使用过量的醇，有利于生成烷氧基硅烷，但过量的醇提高生产成本。通常采取的办法是及时从反应体系中除去副产的HCl，将更加经济。在醇解过程中，采取了使用溶剂或加入惰性气体、通过降低压力、加入酸键合剂(如吡啶)等方式尽快除去反应中生成的氯化氢。引入其他物质，将影响产品纯度、收率或增加生产成本。专利CN102372733B提到了一种甲基三烷氧基硅烷的连续生产方法由于采用带醇解塔的连续搅拌反应釜与薄膜反应器相结合的醇解装置及制备方法，包括步骤:醇解步骤、深化醇解步骤、中和步骤、精馏分离步骤。专利申请CN104004012A提到一种类似工艺，该方法包括酯化工艺、汽提工艺和氯化氢的回收工艺等步骤。专利CN101348497B也公开了一种烷氧基硅烷塔式制备工艺。该类工艺使用塔式醇解反应装置，可强化物料汽提过程，获得较好的反应效果。使用塔式连续反应工艺可大大提高气提效率，加速HCl解析，使之离开反应体系。这样将可获得含HCl极低的烷氧基硅烷。专利CN102079754B介绍了一种甲基三乙氧基硅烷的生产工艺，将无水乙醇和甲基三氯硅烷分别汽化，在醇解釜内反应。待醇解釜内物料到达有一定量后，将其送往气提釜赶酸。再加入中和剂：六甲基二硅氮烷、N-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷和乙醇钠进行中和反应。中和好的物料经盐泥沉降后进入两塔精馏得到甲基三乙氧基硅烷。这是目前典型的一种甲基三乙氧基硅烷合成工艺。与之相比，我们采用塔+釜的反应工艺，在醇解塔内，甲基三氯硅烷反应更完全，含氯量更低，产品的中和处理和精馏更简单，且可以实现连续生产。另外，国内有文献报道，在醇解过程中，使用溶剂或加入惰性气体、通过降低压力、加入酸键合剂(如吡啶)等方式尽快除去反应中生成的氯化氢，这将导致产品收率降低。加入其它介质，致使后处理工艺更加复杂，产品的精制也比较困难。溶剂回收和处理将增加生产成本。英国专利GB992111和GB993249都介绍了烷氧基硅烷或烷氧基聚硅氧烷的连续生产工艺，通过氯代硅烷与醇类、和/或水进行反应。该工艺不需要相对复杂的设备就得到了氯化氢含量为0.2～0.6％的产品。在这些工艺中，要么气态的醇和气态的氯代硅烷从塔釜纵向侧壁大约中间位置进入塔釜；或气态硅烷从醇反方向从塔釜底部进入塔釜，或含有水的醇从顶部向下流入塔釜。本专利技术相比上述几种工艺，产品得率更高，而且产品中氯化氢含量低于5ppm。经过简单处理，所得产品中的氯化氢含量是得到早前工艺产品最低氯化氢含量的大约千分之一。而德国专利DE913769介绍的工艺，为了生产烷氧基硅烷，液态醇和液态氯代硅烷从反应釜顶部同向加入，这种工艺就需要加入干燥的氨来除去残余的氯化氢。为了得到高纯度的产品烷氧基硅烷，大部分工艺采取了较为复杂的工艺。如CN102633825B中提到了一种烷氧基硅烷连续雾化中和提纯方法及系统，将含有HCl的烷氧基硅烷用氨气雾化，再用高压氢气雾化，然后经有机碱中和后，再依次经氯化钙和强碱型离子树脂混合层、及波纹板规整填料层处理，然后冷凝收集。烷氧基硅烷氯化氢的含量在10ppm以下，氮气含量为10ppm以下，产品纯度可达99％。专利CN101437830B公开了一种降低烷氧基硅烷内残留的卤化物含量的方法，该方法包括使具有残留的卤化物含量的烷氧基硅烷与活性炭接触，接着分离烷氧基硅烷。在此应用基础上，本专利技术的专利技术人欲提供一种可以提高有机烷氧基硅烷纯度的生产工艺。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是提供一种烷氧基硅烷的生产工艺，用以提高产品的纯度。本专利技术烷氧基硅烷的生产工艺，包括如下步骤：A、醇除水后进入反应设备，与有机氯硅烷发生酯化反应；B、发生酯化反应后物料进入蒸发设备，蒸馏除去物料中的少量醇；C、蒸馏产物中和后即得烷氧基硅烷。上述技术方案中，在本专利技术生产工艺启动阶段，步骤A先加入醇，使反应设备内出现醇的回流；在出现醇回流时，再加入有机氯硅烷，醇加入量降低至反应所消耗的量的0.8-1.2倍。上述技术方案中，步骤A所述有机氯硅烷为具有以下通式的化合物：RnSiCl4-n其中R表示相同或不同的原子或基团，在反应条件下对反应所用的醇呈惰性，n为0、1、2或3。R包括氢尤其是烃基基团，例如甲基、乙烯基、苯基或甲苯基。R还可以是由在反应条件下呈惰性的原子或基团所取代的烃基基团。由于有机氯硅烷很容易获得，本专利技术中n以0或1为优选，R以甲基为优选；也可以使用不同有机氯硅烷的混合物。上述技术方案中，步骤A所述的醇为沸点低于要生产的烷氧基硅烷的任意脂肪族醇，以及可以在反应设备中蒸馏；如该醇可以在塔釜内蒸馏。所述的醇可以用在所用反应条件下对氯代硅烷呈惰性的原子或基团取代。具体的，步骤A所述的醇，具体包括甲醇、乙醇、β-甲氧基乙醇、正丙醇、异丙醇和正己醇中的任意一种。上述技术方案中，步骤A有机氯硅烷在常温下以液体形式进入反应设备。上述技术方案中，在本专利技术生产工艺启动阶段，即在步骤A加入过量醇，使反应设备内出现醇的回流；在出现醇回流时，加入有机氯硅烷，醇加入量降低至反应所消耗的量。在反应设备的醇进口与有机氯硅烷进口的各段温度，在相应的压力下，需控制在反应所用醇的沸点温度以上。通过控制醇加入量和反应设备的温度来调节有机氯硅烷的加入量，或者通过控制有机氯硅烷加入量来调节醇加入量和反应设备的温度，使得有机氯硅烷加入反应设备位置以下约1/3塔高处的温度控制在规定范围内，，该位置的温度高于所用醇相应沸点0.5～12℃。由于醇和有机氯硅烷的反应属于亲核反应，从反应机理可以发现控制系统的水份越低，越有利抑制副反应，以及尽快排除反应中生成的HCl气体，是有效提高反应转化率的关键。本专利技术的专利技术人还发现，醇和有机氯硅烷反应时水的累积造成了副产物的产生，影响反应收率，并且易造成腐蚀和堵塞，所以醇在进入反应体系前要进行除水，并严格控制水含量。步骤A醇采用的除水方式包括分子筛吸附，固体干燥剂吸附，物理吸附等，但是需保证该除水系统的除水介质不与进入反应系统的醇发生反应、溶解等。优选的，本专利技术采用分子筛除水，碳吸附等。本专利技术生产工艺中，有机氯硅烷与醇在反应设备内反应，反应设备保持较高的温度而且在顶部配置有回流冷凝器。其中：(a)有机氯硅烷从反应设备的顶部加入，醇从反应设备底部加入或从反应设备底部往上三分之一高度处加入；(b)反应产物从醇加入点以下位置或本文档来自技高网...

【技术保护点】
烷氧基硅烷的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：A、醇除水后进入反应设备，与有机氯硅烷发生酯化反应；B、发生酯化反应后物料进入蒸发设备，蒸馏除去物料中的少量醇；C、蒸馏产物中和后即得烷氧基硅烷；生产工艺启动阶段，步骤A加入过量醇，使反应设备内出现醇的回流；在出现醇回流时，加入有机氯硅烷，醇加入量降低至反应所消耗的量。

【技术特征摘要】
1.烷氧基硅烷的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：A、醇除水后进入反应设备，与有机氯硅烷发生酯化反应；B、发生酯化反应后物料进入蒸发设备，蒸馏除去物料中的少量醇；C、蒸馏产物中和后即得烷氧基硅烷；生产工艺启动阶段，步骤A加入过量醇，使反应设备内出现醇的回流；在出现醇回流时，加入有机氯硅烷，醇加入量降低至反应所消耗的量。2.根据权利要求1所述的烷氧基硅烷的生产工艺，其特征在于：在生产工艺启动阶段，步骤A先加入醇，使反应设备内出现醇的回流；在出现醇回流时，再加入有机氯硅烷，醇加入量降低至反应所消耗的量的0.8-1.2倍。3.根据权利要求1所述的烷氧基硅烷的生产工艺，其特征在于：步骤A所述有机氯硅烷为具有以下通式的化合物：RnSiCl4-n其中R表示相同或不同的原子或基团，在反应条件下对反应所用的醇呈惰性，n为0、1、2或3；优选的，R是由在反应条件下呈惰性的原子或基团所取代的烃基基团；或者：R包括氢或烃基基团；优选的，所述烃基基团为甲基、乙烯基、苯基或甲苯基；最优选的，n为0或1，R为甲基。4.根据权利要求3所述的烷氧基硅烷的生产工艺，其特征在于：采用不同有机氯硅烷的混合物。5.根据权利要求3所述的烷氧基硅烷的生产工艺，其特征在于：步骤A所述的醇为沸点低于要生产的烷氧基硅烷的任意脂肪族醇，以及可以在反应设备中蒸馏；优选的，所述的醇可以用在所用反应条件下对有机氯硅烷呈惰性的原子或基团取代；最优选的，步骤A所述的醇包括甲醇、乙醇、β-甲氧基乙醇、正丙醇、异丙醇或正己醇中的任意一种。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：明瑞杨，葛强，商少华，蒋燕妮，朱文英，
申请(专利权)人：泸州北方化学工业有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51