一種氯化精餾工藝製備一氯甲基三氯矽烷的方法與流程
2023-10-05 21:03:59 2
本發明屬於化工技術領域，具體涉及一種氯化精餾工藝製備一氯甲基三氯矽烷的方法。
背景技術：
本發明涉及的一氯甲基三氯矽烷，別名為(氯甲基)三氯矽烷，其是製備α-官能團矽烷偶聯劑，如氯甲基三乙氧基矽烷的重要原料，與γ-官能團矽烷偶聯劑相比，由於官能團與si原子只相隔一個碳原子，所以官能團的電子效應更容易傳遞到si原子上，其烷氧基基團比較活潑，水解和縮合速度較快，容易發生化學反應或偶聯反應。用其製備的偶聯劑具有對其他材料有良好的附著力和提高橡膠強度的優點，同時由於α-官能團矽烷偶聯劑在高溫時碳-碳鍵不易斷裂，因此該類偶聯劑在玻璃纖維增強塑料和礦物填充塑料方面比γ-官能團矽烷偶聯劑具有較好的機械強度、耐熱性和耐水性。
一氯甲基三氯矽合成時以氯氣和甲基三氯矽烷進行氯化反應，由於氯化反應較難控制，多氯代特別是二氯代副產物較多，而且反應溫度過高，危險性大，反應過程難以控制。
技術實現要素：
針對現有技術的不足，本發明提供一種反應過程平穩易控制、多氯代副產物少的氯化精餾工藝製備一氯甲基三氯矽烷的方法。
為了實現上述目的，本發明所採取的技術方案如下：
一種氯化精餾工藝製備一氯甲基三氯矽烷的方法，以氯氣和甲基三氯矽烷進行氯化反應，所述氯化反應以紫外光作為光源，通過控制通氯量，採用反應精餾原理，反應生成後的氯化液進入反應精餾系統，在該精餾系統中，未反應的原料甲基三氯矽烷通過精餾又回到氯化反 應器，而一氯甲基三氯矽烷留在精餾塔釜中經過精餾製得。
在上述技術方案的基礎上，一氯甲基三氯矽烷的方法包括如下步驟：
(1)、將甲基三氯矽烷加入反應精餾塔釜中，控制塔釜液位為釜腔高度的60％，塔釜加熱使甲基三氯矽烷汽化，通過反應精餾冷凝器冷凝後進入氯化反應器；
(2)、使用紫外燈照射使氯氣汽化後，再通過分布器進入氯化反應器與上述步驟(1)冷凝後的甲基三氯矽烷進行氯化反應；
(3)、上述步驟(2)生成的反應液和氯化氫氣體通過氣液分離器進行分離，其中，氯化氫氣體通過氯化冷凝器捕集甲基三氯矽烷後進入降膜吸收裝置吸收得到鹽酸，反應液進入反應精餾塔釜；
(4)、待反應精餾塔釜液位達到70-80％、釜溫達到116-120℃、反應液中甲基三氯矽烷含量低於2％時，通過計量泵不斷向氯化反應器中補加甲基三氯矽烷；
(5)、調節氯氣流量來控制氯化反應溫度為30-50℃，並不斷向精餾系統脫低塔排出氯化液，待脫低塔中液位高度達到50％時，升溫精餾，控制塔釜甲基三氯矽烷含量≤0.2％、塔頂一氯甲基三氯矽烷含量≤2％，塔頂回收的甲基三氯矽烷進入上述步驟(1)的氯化反應器；當脫低塔釜液位達到60-80％時，向一氯甲基三氯矽烷塔進料，待一氯甲基三氯矽烷塔釜液位達到50％時，升溫精餾，控制塔頂二氯甲基三氯矽烷含量≤0.5％，塔釜一氯甲基三氯矽烷含量≤2％，塔頂收集一氯甲基三氯矽烷，一氯甲基三氯矽烷塔釜液位達到60-80％時，不斷排出重組分。
上述氯氣和甲基三氯矽烷的摩爾比為0.02-0.2∶1。
採用本發明的技術方案的有益效果是：
本發明氯化反應採用反應精餾原理，有效減少了二氯甲基三氯矽烷副產物的生成，一氯甲基三氯矽烷的選擇性可以達到90％以上；同時，由於採用反應精餾的方法，配合產品精餾系統，使得氯化反應可 以實現連續生產，提高了反應速度和效率，以紫外光作為光源，通過控制通氯量，二氯甲基三氯矽烷小於8％，無三氯甲基三氯矽烷生成。
具體實施方式
為便於理解本發明，本發明列舉實施例如下。本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅用於幫助理解本發明，不應視為對本發明的具體限制。
如無具體說明，本發明的各種原料均可以通過市售得到；或根據本領域的常規方法製備得到。除非另有定義或說明，本文中所使用的所有專業與科學用語與本領域技術熟練入員所熟悉的意義相同。此外任何與所記載內容相似或均等的方法及材料皆可應用於本發明方法中。
實施例1
一氯甲基三氯矽烷的製備方法，原料的摩爾比如下：
氯氣∶甲基三氯矽烷＝0.05∶1
工藝流程如下：
將上述摩爾比的甲基三氯矽烷加入反應精餾塔釜中，控制塔釜液位為釜腔高度的60％，塔釜加熱使甲基三氯矽烷汽化，通過反應精餾冷凝器冷凝後從底部進入玻璃材質的氯化反應器，氯化反應器內有分布器，反應器外用紫外燈照射，汽化後的氯氣通過分布器進入氯化反應器與甲基三氯矽烷反應，反應液和生成的氯化氫氣體通過氣液分離器，氯化氫氣體通過氯化冷凝器捕集甲基三氯矽烷後進入降膜吸收裝置吸收得到鹽酸，反應液進入反應精餾塔釜，待反應精餾塔釜液位達到75％，釜溫達到116-120℃，反應液中甲基三氯矽烷含量低於2％時，通過計量泵不斷向氯化反應器中補加甲基三氯矽烷，同時通過調節氯氣流量來控制氯化反應溫度，並不斷向精餾系統脫低塔排出氯化液，待脫低塔中液位高度達到50％時，升溫精餾，控制塔釜甲基三氯矽烷含量≤0.2％，塔頂一氯甲基三氯矽烷含量≤2％，塔頂回收的甲 基三氯矽烷返回反應系統，脫低塔釜液位達到70％時，向一氯甲基三氯矽烷塔進料，待一氯甲基三氯矽烷塔釜液位達到50％時，升溫精餾，控制塔頂二氯甲基三氯矽烷含量0.5％，塔釜一氯甲基三氯矽烷含量≤2％，塔頂收集一氯甲基三氯矽烷，一氯甲基三氯矽烷塔釜液位達到60-80％時，不斷排出重組分。
在本實施例中，一甲基二氯矽烷的收率達到92％，二氯甲基三氯矽烷小於8％，無三氯甲基三氯矽烷生成。
各級反應和精餾系統的技術參數如下：
氯化反應器：溫度30-50℃，壓力0.002-0.005mpa，出料流量150-170l/h，甲基三氯矽烷進料流量165-190l/h，氯氣流量18500-20000l/h.
反應精餾系統：塔釜溫度116-120℃，出料流量135-155l/h，
脫低塔：塔頂溫度64-68℃，底溫117-120℃，塔釜出料流量120-140l/h，壓力0.002-0.005mpa。
一氯甲基三氯矽烷塔：塔頂溫度117-120℃，底溫142-150℃，塔頂出料流量120-140l/h，壓力0.002-0.005mpa。
實施例2
一氯甲基三氯矽烷的製備方法，原料的摩爾比如下：
氯氣∶甲基三氯矽烷＝0.1∶1
工藝流程同於實施例1，各級反應和精餾系統的技術參數也在實施1所述的範圍內，在本實施例中，一甲基二氯矽烷的收率達到90％，二氯甲基三氯矽烷小於10％，無三氯甲基三氯矽烷生成。
實施例3
一氯甲基三氯矽烷的製備方法，原料的摩爾比如下：
氯氣∶甲基三氯矽烷＝0.2∶1
工藝流程同於實施例1，各級反應和精餾系統的技術參數也在實施1所述的範圍內，在本實施例中，一甲基二氯矽烷的收率達到90％，二氯甲基三氯矽烷小於10％，無三氯甲基三氯矽烷生成。
申請人聲明，所屬技術領域的技術人員在上述實施例的基礎上，將上述實施例某組分的具體含量點值，與發明內容部分的技術方案相組合，從而產生的新的數值範圍，也是本發明的記載範圍之一，本申請為使說明書簡明，不再羅列這些數值範圍。