循环生产三氯氢硅的工艺方法技术

本发明专利技术提供一种循环生产三氯氢硅的工艺方法，涉及精细化工技术领域。本发明专利技术制备三氯氢硅所采用的氯化氢为含氯硅烷醇解酯化反应的副产物氯化氢气体，副产物氯化氢气体经过喷淋净化后，在特定的流化温度和压差下与硅粉反应，反应后的合成气体经过除尘、冷凝，得到高含量的三氯氢硅粗品和尾气，尾气中氯化氢含量低。本发明专利技术使氯元素在生产中得到有效的循环使用，节约能耗，可以降低生产成本，减少环境污染，实现绿色生产。实现绿色生产。实现绿色生产。

【技术实现步骤摘要】
循环生产三氯氢硅的工艺方法


[0001]本专利技术涉及精细化工
，尤其涉及一种循环生产三氯氢硅产品的工艺方法。

技术介绍

[0002]三氯氢硅是含氯硅烷中的一种，是有机硅、硅材料等行业最基础的原料。三氯氢硅可用于生产硅烷，例如：三氯氢硅与甲醇(乙醇)反应生成三甲(乙)氧基硅烷，该物质是合成硅烷乙烯基三甲(乙)氧基硅烷、3
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甲基丙烯酰氧丙基三甲(乙)氧基硅烷、2,3环氧丙氧丙基三甲(乙)氧基硅烷等硅烷的原料之一，三氯氢硅也可以同乙烯基硅油加成作硅油的改性材料，三氯氢硅还可以与含烯、炔等不饱和基团物质如氯丙烯、辛烯加成得到其它含氯硅烷，含氯硅烷再用甲醇、乙醇、乙二醇单甲醚等反应，生成一系列硅烷。三氯氢硅还可以作为生产光伏材料多晶硅的主要原料。
[0003]随着近些年有机硅新材料和光伏行业的迅猛发展，三氯氢硅的市场用量越来越大，而中国作为三氯氢硅的主产地，占全球三氯氢桂产量三分之一以上，中国主要生产厂家的三氯氢硅产能约60万吨，还有在建扩建的三氯氢硅厂家。预计到2025年，三氯氢硅的市场需求量达100万吨。
[0004]三氯氢硅的工业合成和生产路线主要有三种：
[0005]1)氯化氢路线：氯化氢气体直接或同其它原料一起进入流化床，同硅粉在一定的条件下反应制得三氯氢硅，如CN87100535、CN101445245、CN102030334、CN102040223、CN102530958、CN106915747、CN107619051，该路线生产的三氯氢硅主要用于作为硅烷偶联剂的原料。
[0006]2)四氯化硅路线：四氯化硅同氯化氢、氢气、硅粉、二氯二氢硅中的一种或多种在一定的条件下反应制得三氯氢硅，如CN101905888、CN101941702、CN102502656、CN103723733、CN105980305、CN107572534、CN113387361、CN11521534等专利文献中，该工艺生产的三氯氢硅多用于多晶硅的生产。
[0007]3)氢气和六氯乙硅烷反应生产三氯氢硅，如专利文献CN106882809公开的合成路线，工业价值较低。
[0008]其中，工业上氯化氢路线合成三氯氢硅中氯化氢气体的来源主要有两种：一是氯气和氢气反应而来，该工艺对设备、安全环保要求很高，成本也大；二是由饱和氯化氢水溶液盐酸解吸而来，该方法简单，但解吸的氯化氢气体中含有微量的水，含水的氯化氢不仅腐蚀管道和设备，降低硅粉的三氯氢硅的转化率，更能大幅减少设备的使用寿命，所以解吸出的氯化氢必须采用干燥处理，工业上大多采用浓硫酸作吸水剂，吸收处理氯化氢气体中微量的水，但是明显加大了工艺难度，特别是使用后的吸水剂，很难处理，处理成本大。因此，有必要开拓新的三氯氢硅合成路线。

技术实现思路

[0009]基于此，有必要提供一种循环生产三氯氢硅产品的工艺方法，可以使氯元素在生产中得到有效的循环使用，节约能耗，降低生产成本，减少环境污染，实现绿色生产。
[0010]通过大量调研，专利技术人团队发现：硅烷生产企业每年会有大量的副产物氯化氢生成，每生产1吨硅烷约有0.8吨氯化氢气体(盐酸)产生，工业大多采用降膜吸收生成2.4吨盐酸。按国内100万吨硅烷产能计算会有240万吨盐酸需要处理，该盐酸少部分直接用作工业原料，大部分需到到氯碱公司处理，需要大量的能耗和成本，对环境还造成了一定的污染。如何实现硅烷生产过程中副产物氯化氢气体的有效利用是亟待解决的难题。
[0011]另外，工业上氯化氢路线合成三氯氢硅工艺条件大致为流化温度300～360℃，流化床下部压力和上部压力的压力差为32～38KPa，对制粉粒径和尾气中氯化氢含量未作控制，资料报导流化反应后三氯氢硅粗品含量为75％～88％，工业三氯氢硅粗品含量一般为83％～86％，其它成分主要为二氯二氢硅、四氯化硅，由于原料氯化氢中含有甲醇、乙醇、氯甲烷等杂质，所合成的三氯氢硅粗品中还含有甲基二氯氢硅、甲基三氯硅烷、乙基三氯硅烷等。对此，有必要进一步提升工业三氯氢硅粗品中的三氯氢硅含量。
[0012]本专利技术采用如下技术方案：
[0013]本专利技术提供一种循环生产三氯氢硅的工艺方法，包括如下步骤：将含氯硅烷A进行醇解酯化反应，获得硅烷和反应副产物氯化氢气体；采用含氯硅烷B对所述副产物氯化氢气体进行喷淋净化，得含氯硅烷B的喷淋塔底反应物料和喷淋净化后的氯化氢气体，所述含氯硅烷B的喷淋塔底反应物料混合或者替代所述含氯硅烷A进行循环制备副产物氯化氢气体；将硅粉和喷淋净化后的氯化氢气体分别输入流化床反应器进行反应，得合成气体；将合成气体进行除尘、冷凝，得三氯氢硅流化粗品和尾气；对三氯氢硅流化粗品进行精馏，即得。
[0014]其中，所述喷淋净化用于去除副产物氯化氢气体中携带微量的硅烷、水和醇。
[0015]在其中一些实施例中，所述喷淋净化后的氯化氢气体进入流化床反应器的流量控制在1800～2200m3/h，所述硅粉的粒径为50目～140目。流化床反应器底部温度控制在290℃～295℃，流化床反应器的下部与上部的压力差为41KPa～43KPa，可以实现流化粗品中三氯氢硅含量不低于90％，所述尾气中的氯化氢含量低于5％。
[0016]在其中一些实施例中，流化粗品中三氯氢硅含量为90％～93％。
[0017]在其中一些实施例中，所述含氯硅烷A、所述含氯硅烷B选自三氯氢硅、四氯化硅、甲基二氯氢硅、甲基三氯硅烷、氯丙基三氯硅烷、氯丙基甲基二氯硅烷、丙基三氯硅烷、丙基甲基二氯硅烷、辛基三氯硅烷、十二烷基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷中的至少一种。
[0018]在其中一些实施例中，所述所述含氯硅烷A、所述含氯硅烷B为同一种含氯硅烷。
[0019]在其中一些实施例中，所述醇解酯化反应所采用的醇选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的至少一种。
[0020]优选地，醇解酯化反应设备的副产物氯化氢气体出口直接连通喷淋净化设备的进气口。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0022]1)本专利技术首次实现硅烷生产过程中副产物氯化氢气体的有效利用，不仅可以解决环保问题，还可以降低高含量三氯氢硅产品生产成本。
[0023]2)本专利技术发现含氯硅烷醇解酯化反应的副产物氯化氢中携带微量的硅烷、水和
醇，这些微量的杂质直接进入流化床反应器，高温下可以同硅粉反应生成一系列副产品，严重影响三氯氢硅粗品的质量；同时，更重要的是副产物氯化氢中微量的醇可以直接反应生成水和氯烃烷，水直接进入流化床会严重腐蚀设备，降低设备的使用寿命，存在安全隐患；采用同一种被酯化的含氯硅烷洗涤净化其副产物氯化氢，副产物氯化氢中携带的硅烷、水和醇可以被洗涤、反应和吸附，醇类物质与含氯硅烷酯化反应生成硅烷和氯化氢，硅烷直接作为产品销售，可以用于涂料、橡胶、填料处理行业，还可作为其它功能性硅烷的原料；产生的氯化氢副产物作为净化原料进入流化床，提高氯的利用率。该净化工艺去除了副产物氯化氢中的醇、水、硅烷等物质，不产生新的杂质，保证了三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种循环生产三氯氢硅的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：将含氯硅烷A进行醇解酯化反应，获得硅烷和反应副产物氯化氢气体；采用含氯硅烷B对所述副产物氯化氢气体进行喷淋净化，得含氯硅烷B的喷淋塔底反应物料和喷淋净化后的氯化氢气体，所述含氯硅烷B的喷淋塔底反应物料混合或者替代所述含氯硅烷A进行循环制备副产物氯化氢气体；将硅粉和喷淋净化后的氯化氢气体分别输入流化床反应器进行反应，得合成气体；将合成气体进行除尘、冷凝，得三氯氢硅流化粗品和尾气。2.根据权利要求1所述的循环生产三氯氢硅的工艺方法，其特征在于，所述喷淋净化用于去除副产物氯化氢气体中携带微量的硅烷、水和醇。3.根据权利要求1或2所述的循环生产三氯氢硅的工艺方法，其特征在于，所述喷淋净化后的氯化氢气体进入流化床反应器的流量控制在1800～2200m3/h，所述硅粉的粒径为50目～140目，流化床反应器底部温度控制在290℃～295℃，流化床反应器的下部压力与上部压力的压力差为41KPa～43KPa。4.根据权利要求1或2所述的循环生产三氯氢硅的工艺方法，其特征在于，流化粗品中三氯氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡江华，甘俊，阮少阳，甘书官，汤艳，陈圣云，
申请(专利权)人：湖北江瀚新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：