有机氯硅烷的水解方法技术

本发明专利技术涉及一种有机氯硅烷水解的方法，是通过加减压改变氯化氢的溶解度，连续制备聚硅氧烷的工艺。在加压条件下，有机氯硅烷和计量比的水与低浓度饱和循环酸水水解形成高浓度的不饱和酸水和聚硅氧烷；水解系统中需要脱析的高浓度不饱和酸水和聚硅氧烷通过一级相分离器进入二级相分离器，剩余的高浓度不饱和酸水在水解系统中继续循环；二级相分离器顶部分离得到聚硅氧烷，底部酸水则进入减压脱析釜，得到氯化氢气体和低浓度的饱和酸水；低浓度的饱和酸水返回水解系统循环利用。本发明专利技术有机氯硅烷和水连续加入系统，得到氯化氢和聚硅氧烷，回收了大量氯化氢气体，并循环利用了含油的酸水，具有节能、经济、环保的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是涉及有机氯硅烷水解的方法，具体涉及有机氯硅烷连续水解制备有机聚硅氧烷的方法，属于有机硅

技术介绍
有机氯硅烷的水解方法，包含饱和酸水解和不饱和酸水解。利用饱和酸水解，可以回收大量的氯化氢，避免为氯化氢的溶解放热提供大量能耗，由于酸水是饱和状态，造成了氯硅烷的水解不完全，因此需要进行二次水解才能得到水解彻底的产品；利用不饱和酸水解，能够获得水解比较彻底的产物，但是普通的方法，需要为氯化氢的溶解放热提供大量能耗，得到的酸水不能重复利用或难以重复利用。中国专利文件CN101323666A中的浓酸水解，具体是将有机氯硅烷与水按一定比例投入系统，形成未完全水解的水解产物、高浓度饱和盐酸以及氯化氢气体。在相分离器中，分离出未完全水解的水解产物，剩余的酸水则循环利用。未完全水解的水解物经蒸汽水解，再经相分离器，得到水解比较彻底的产品和酸水，酸水返回到上一级相分离器，补充反应消耗的水。该专利文件的方法存在以下不足：一方面，形成的氯化氢气体大于其水解条件下水中的饱和量，虽然回收了氯化氢，降低了能耗，但是逸出的气相氯化氢抑制水解或将形成的水解物部分裂解，引起水解的不完全，需要后续的二次水解才能水解彻底；另一方面，逸出的氯化氢出自水解系统，氯化氢的温度与水解温度一致，造成了未完全水解的氯硅烷以及易挥发的水解物容易被带出。中国专利文件CN85100433A提供一种有机氯硅烷连续水解工艺。主体设备是反应器和相分离器。反应器是静态混合器，用有机氯硅烷体积的六十至一百倍(最佳为七十五倍)的常态下盐酸饱和溶液循环操作，有机氯硅烷水解所需的水以水或盐酸中的水加入，其量与有机氯硅烷中的氯的当量比为1.05～1.1∶1，水解反应是在9.8～30×104帕斯卡(最佳为16.3～21×104帕斯卡)压力，温度为20～50℃(最佳为35±5℃)下反应，物料在反应器中的总停留时间为10～150秒(最佳25±2秒)。该方法是将有机氯硅烷在加压状态下水解，循环利用饱和酸，几乎不产生酸水和有效的降低了能耗。但存在以下不足：一，循环酸水流量过大；二，有机氯硅烷水解产物与酸水一起减压脱析以及脱析后温变较小，造成气相氯化氢将水解产物裂解和携带物料严重，引起水解不完全和氯化氢气体不纯净；三，不能利用泵的强烈搅拌和增压，促使有机氯硅烷的快速水解。美国专利U.S.Pat.No.2,758,124通过一种不饱和酸连续水解的方法，将有机氯硅烷，和水或酸水，连续加入水解系统，得到水解比较彻底的有机聚硅氧烷和高浓度的不饱和酸。高浓度的酸经过升温脱析，得到氯化氢和恒沸酸，恒沸酸可以返回到水解系统循环利用。其工艺可以水解多种有机氯硅烷，甚至包括甲基三氯硅烷和有机硅高沸物。然而，其酸水的最高浓度，低于或接近常温常压下氯化氢的最高溶解度，没有考虑加压条件下，氯化氢溶解度增加可以允许更高浓度酸进行水解的可能。-->
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的不足，提供一种有机氯硅烷水解的方法，既能将有机氯硅烷基本完全水解，又可以将酸水循环利用，并在保证有机氯硅烷进口温度的情况下，实现酸水的单独减压低温脱析。概要本专利技术通过加压提高氯化氢的溶解度，促进有机氯硅烷的水解，减压降低氯化氢的溶解度，脱除氯化氢，连续制备有机聚硅氧烷。术语说明：1.循环比，是水解系统一级相分离器之后的质量流量与满溢进入二级相分离器的质量流量之比。2.有机氯硅烷，是指分子式为RnSiCl(4-n)的有机氯硅烷。n是大于等于1小于等于3的整数，R是氢基、烷烃基、芳烃基、卤代的烷烃基、卤代的芳烃基；优选R是短链的烷烃基或单环的芳基。其中短链的烷烃基优选是C1-C3的烷烃基。本专利技术的原料有机氯硅烷，还可以是含有SiCl4或有机硅高沸物的有机氯硅烷。其中有机硅高沸物是直接法合成甲基氯硅烷的副产物，沸程为80℃～215℃，主链为-Si-Si-、-Si-O-Si-或-Si-CH2-Si-组成的氯硅烷混合物。本专利技术的技术方案如下：一种有机氯硅烷水解的方法，步骤如下：(1)在加压条件下，将有机氯硅烷和化学计量比的水，与脱析釜之后的循环酸水一起加入到水解系统，经过泵和静态混合器搅拌与混合，水解产生高浓度不饱和酸水和聚硅氧烷；水解压强为绝对压强0.20～1.60MPa，水解温度为-20℃～120℃。(2)将循环比控制在(0～200)∶1范围内；将步骤(1)形成的高浓度不饱和酸水和聚硅氧烷通过一级相分离器与水解系统中的循环酸水分离，进入二级相分离器；二级相分离器顶部分离得到聚硅氧烷，底部高浓度不饱和酸水和其中残存的少量聚硅氧烷则进入减压脱析釜，得到氯化氢气体和低浓度的饱和酸水；所得的低浓度饱和酸水加入步骤(1)的水解系统循环利用。所述脱析釜的压强为绝对压强0.02～0.20MPa，脱析温度为-30℃～60℃。优选的，所述水解系统包括由水解循环泵、静态混合器、热交换器和一级相分离器组成的循环回路。其中热交换器包括内换热器和外换热器。有机氯硅烷、水和脱析釜之后以及水解系统的循环酸水通过水解循环泵4进行强烈搅拌，再通过静态混合器5充分混合接触，然后依次经过外换热器6、内换热器17，到达一级相分离器7。在水解系统中设置外换热器，用于调节和控制水解系统的温度，当达到设定的水解温度，由外换热器提供少量的热量，避免整体系统的温变，维持系统的稳定。内换热器进行系统内部的热交换，外换热器是通过外部的热源进行换热。根据上述本专利技术的内容，进一步优选的，在步骤(1)的水解系统和步骤(2)的脱析釜之间设有内热交换系统，用于控制水解温度与脱析温度的温差。温差大小根据具体原料及生产情况进行常规选择，温差确定后，不可有明显的浮动变化，本专利技术优选温差值的范围为5℃～80℃。所述内热交换系统由水解系统中的内换热器、内换热循环泵与脱析釜的夹套串联而成。-->根据本专利技术，优选的，水解系统的压强通过压力稳定罐18控制，压力稳定罐18通过U形管19与一级相分离器7底部连接。根据本专利技术，优选的，二级相分离器和减压脱析釜的进料为侧线进料，实现液体的自旋。利用物料自旋避免聚硅氧烷在器壁的聚集。根据本专利技术，优选的，所述有机氯硅烷选自三甲基氯硅烷、二甲基氢氯硅烷、二甲基二氯硅烷之一或组合。本专利技术方法所得产物聚硅氧烷，通过多次水洗或少量的碱中和，即可得到纯净的聚硅氧烷产品。更为详细的工作原理、工艺参数的确定及优选条件说明如下：在有机氯硅烷的水解中，水不仅是一种反应物，还是氯化氢的吸收剂，在氯化氢的溶解达到或接近饱和前，水会对有机氯硅烷的水解起到促进的作用。因此，本专利技术通过加压手段，增大氯化氢气体在水中的溶解度，使得水解过程中形成的高浓度盐酸不饱和，从而促使有机氯硅烷完全水解。利用压力稳定罐，控制水解压强在绝对压强0.20～1.60MPa。压力稳定罐通过U形管与一级相分离器底部连接，可以用于缓冲物料。罐的底部存有一定液位高度的液体，顶部为气相，应避免气相进入到水解系统中。压力过低，氯化氢的溶解度增加过小，压力过大，对设备的要求较高。适宜的水解压强为绝对压强0.20～1.60MPa，优选的水解压强为绝对压强0.50～1.10MPa。更优选水解压强为绝对压强1.10MPa。氯化氢的溶解度与压强的关系，可以参考亨利定律。亨利定律如下，vs＝zpv，其中，vs为溶解度，z为本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种有机氯硅烷水解的方法，步骤如下：（１）在加压条件下，将有机氯硅烷和化学计量比的水，与脱析釜之后的循环酸水一起加入到水解系统，经过泵和静态混合器搅拌与混合，水解产生高浓度不饱和酸水和聚硅氧烷；水解压强为绝对压强０．２０～１．６０ＭＰａ，水解温度为－２０℃～１２０℃；（２）将循环比控制在（０～２００）∶１范围内；将步骤（１）形成的高浓度不饱和酸水和聚硅氧烷通过一级相分离器与水解系统中的循环酸水分离，进入二级相分离器；二级相分离器顶部分离得到聚硅氧烷，底部高浓度不饱和酸水和其中残存的少量聚硅氧烷则进入减压脱析釜，得到氯化氢气体和低浓度的饱和酸水；所得的低浓度饱和酸水加入步骤（１）的水解系统循环利用；所述脱析釜的压强为绝对压强０．０２～０．２０ＭＰａ，脱析温度为－３０℃～６０℃。

【技术特征摘要】
2010.12.13 CN 201010583536.21.一种有机氯硅烷水解的方法，步骤如下：(1)在加压条件下，将有机氯硅烷和化学计量比的水，与脱析釜之后的循环酸水一起加入到水解系统，经过泵和静态混合器搅拌与混合，水解产生高浓度不饱和酸水和聚硅氧烷；水解压强为绝对压强0.20～1.60MPa，水解温度为-20℃～120℃；(2)将循环比控制在(0～200)∶1范围内；将步骤(1)形成的高浓度不饱和酸水和聚硅氧烷通过一级相分离器与水解系统中的循环酸水分离，进入二级相分离器；二级相分离器顶部分离得到聚硅氧烷，底部高浓度不饱和酸水和其中残存的少量聚硅氧烷则进入减压脱析釜，得到氯化氢气体和低浓度的饱和酸水；所得的低浓度饱和酸水加入步骤(1)的水解系统循环利用；所述脱析釜的压强为绝对压强0.02～0.20MPa，脱析温度为-30℃～60℃。2.如权利要求1所述的有机氯硅烷水解的方法，其特征在于所述水解系统包括由水解循环泵(4)、静态混合器(5)、热交换器和一级相分离器(7)组成的循环回路；其中热交换器包括内换热器(17)和外换热器(6)；有机氯硅烷和酸水通过水解循环泵(4)进行强烈的搅拌，再通过静态混合器(5)充分混合接触，然后依次经过外换热器(6)、内换热器(17)，到达一级相分离器(7)；需要脱析的高浓度不饱和酸水和聚硅氧烷，由一级相分离器(7)满溢进入二级相分离器(8)，剩余的高浓度不饱和酸水在水解系...

【专利技术属性】
技术研发人员：付佃亮，桑圣凯，胡生祥，
申请(专利权)人：山东东岳有机硅材料有限公司，
类型：发明
国别省市：37