四氟化矽、乙醇和氯化鈣製備矽酸乙酯和氟化鈣的方法
2023-05-21 22:10:46
專利名稱：四氟化矽、乙醇和氯化鈣製備矽酸乙酯和氟化鈣的方法
技術領域：
本發明涉及化工技術領域，特別涉及一種由四氟化矽與氯化鈣、乙醇為原料生產矽酸乙酯和氟化鈣的方法。
背景技術：
矽酸乙酯是有機矽工業中的重要中間體，主要用於電子工業的絕緣材料，防熱塗料，耐化學作用的塗料，光學玻璃處理劑，凝結劑，粘合劑等。目前，正矽酸酯的製備方法到目前為止主要為四氯化矽醇解法。該法採用四氯化矽與醇類為原料，其工藝可分為間歇、半連續、連續。由於該法從矽和氯出發會產生汙染環境的氯化氫氣體。氟化鈣是螢石礦物的主要成分，是氟元素的主要來源，可用於製取氟化氫、氟氣、氟化物等重要化學試劑，年產量達50萬噸。在工業上和實驗室中都以氟化鈣為原料製取氟化氫，有機化學反應中用作脫水或脫氫催化劑。在鋼鐵工業中作助熔劑，可降低熔點，增加渣的流動性。陶瓷工業中可用於製作陶瓷，用作搪瓷釉的組分等。還可用於電子、儀表、光學儀器製造。此外，還用於電焊條焊接組分及玻璃、玻璃纖維的製造。氟化鈣純品可作脫水、脫氫反應的催化劑。合成的純氟化鈣單晶可用作紅外光材料。目前，人工合成氟化鈣的方法是將碳酸鈣或氫氧化鈣用氫氟酸溶解，將所得溶液濃縮，或向鈣鹽水溶液中加入氟離子，得到氟化鈣的膠狀沉澱，經精製可得。專利CN101891231A公布了一種氟化 鈣的製備方法，該方法採用硝酸鈣與氟化銨為原料，得到的氟化鈣純度很高。但是，目前最主要氟來源的螢石儲採比下降，主要螢石消費國家和地區螢石資源日趨枯竭，我國上遊螢石資源的也開始緊張，我國對螢石出口加強管制，螢石價格逐步攀升。因此十分有必要找尋新的途徑，避螢石法而用其他資源生產無水氟化氫。途徑之一是加大對溼法磷酸和磷肥生產的副產物SiF4的有效利用，生產高附加值矽酸酯和氟化物，從而使磷肥產業的氟、矽資源得到充分高效地利用。
發明內容
本發明的目的在於為磷肥副產SiF4提供了一種有別於傳統水吸收生產氟矽酸的新工藝，即通過SiF4氣體、氯化鈣和乙醇的反應，製備矽酸乙酯和氟化鈣，其中氟化鈣可以作為螢石的替代品用來生產無水氟化氫。本發明所述的以四氟化矽、氯化鈣和乙醇為原料生產矽酸乙酯並聯產氟化鈣的方法包括如下幾個步驟a.將配置好的四氟化矽乙醇溶液加入到預配製好的氯化鈣乙醇溶液中；b.在室溫下攪拌，使四氟化矽與氯化鈣、乙醇充分絡合；c.開始升溫使反應達到預定溫度；d.反應完畢後，降溫後加入氨中和，過濾將固液進行分離；e.將步驟d得到的固體用乙醇和水進行清洗、乾燥得到目標產物氟化鈣；f.將步驟d得到的濾液進行蒸餾除去乙醇，得到高沸點的矽酸乙酯。步驟a中，四氟化矽的乙醇溶液濃度為10%_30%。步驟b中，攪拌時間為O. 5-3 h。步驟c中，預定溫度為50-80 °C，反應時間為O. 5-5 h。本發明的原理根據如下方程式進行描述和說明
Sif4 ■ 4 C2IUtm - 2 CaCI2 - SilOC,!I,I4 - 2 CaF2 · 4HCI
本發明的創新性在於可以採用簡單的一步法高效地將四氟化矽中的氟、矽進行分離，並得到兩種反應產物一矽酸乙酯和氟化鈣，副產的氯化銨可作肥料，步驟簡單，經濟合理，具有極高的環境價值和經濟價值。本發明的環境價值在於四氟化矽能夠反應完全，乙醇能夠循環使用，對環境沒有汙染。本發明的經濟價值在於延伸了磷肥企業對氟矽資源利用的產業鏈，一步法做到了對氟矽資源的綜合高效利用，同時找到了螢石礦的替代品。本發明的新工藝方法可採用現有的技術並且經過大規模的工業生產驗證的單元設備來實現。
具體實施方式
本發明所述的以四氟化矽、氯化鈣與乙醇為原料生產矽酸乙酯並聯產氟化鈣的方法將在下述的實施例中加以詳細說明，但不限於實施例。實施例1
將141 g無水氯化鈣加入到546 g質量分數為13. 3%的四氟化矽乙醇溶液中，室溫下攪拌至氯化鈣固體完全溶解後，攪拌O. 5 h。升溫在回流狀態下反應1. 5 h。反應完畢後，停止加熱，反應瓶冷卻至室溫後，加入氨中和至中性，真空過濾得到固體和濾液。將固體用無水乙醇洗滌後洗滌液與濾液合併，然後減壓蒸餾得到高沸點的矽酸乙酯。固體繼續用水洗滌後烘乾，得到目標產物氟化鈣。實施例2
將141 g無水氯化鈣加入到726 g質量分數為10%的四氟化矽乙醇溶液中，室溫下攪拌至氯化鈣固體完全溶解後，攪拌1. 5 h。升溫至60 °C下反應I h。反應完畢後，停止加熱，反應瓶冷卻至室溫後，加入氨中和至中性，真空過濾得到固體和濾液。將固體用無水乙醇洗滌後洗滌液與濾液合併，然後減壓蒸餾得到高沸點的矽酸乙酯。固體繼續用水洗滌後烘乾，得到目標產物氟化鈣。實施例3
將141 g無水氯化鈣加入到303 g質量分數為24%的四氟化矽乙醇溶液中，室溫下攪拌至氯化鈣固體完全溶解後，攪拌1. 5 h。升溫在回流狀態下反應I h。反應完畢後，停止加熱，反應瓶冷卻至室溫後，加入氨中和至中性，真空過濾得到固體和濾液。將固體用無水乙醇洗滌後洗滌液與濾液合併，然後減壓蒸餾得到高沸點的矽酸乙酯。固體繼續用水洗滌後烘乾，得到目標產物氟化鈣。
實施例4
將141 g無水氯化鈣加入到303 g質量分數為24%的四氟化矽乙醇溶液中，室溫下攪拌至氯化鈣固體完全溶解後，攪拌3 h。升溫至70 °C下反應0.5 h。反應完畢後，停止加熱，反應瓶冷卻至室溫後，加入氨中和至中性，真空過濾得到固體和濾液。將固體用無水乙醇洗滌後洗滌液與濾液合併，然後減壓蒸餾得到高沸點的矽酸乙酯。固體繼續用水洗滌後烘乾，得到目標產物氟化鈣。實施例5
將141 g無水氯 化鈣加入到303 g質量分數為24%的四氟化矽乙醇溶液中，室溫下攪拌至氯化鈣固體完全溶解後，攪拌1. 5 h。升溫在回流狀態下反應I h。反應完畢後，停止加熱，反應瓶冷卻至室溫後，加入氨中和至中性，加壓過濾得到固體和濾液。將固體用無水乙醇洗滌後洗滌液與濾液合併，然後常壓蒸餾得到高沸點的矽酸乙酯。固體繼續用水洗滌後烘乾，得到目標產物氟化鈣。實施例6
將141 g無水氯化鈣加入到242 g質量分數為30%的四氟化矽乙醇溶液中，室溫下攪拌至氯化鈣固體完全溶解後，攪拌I h。升溫至50 °C下反應5 h。反應完畢後，停止加熱，反應瓶冷卻至室溫後，加入氨中和至中性，加壓過濾得到固體和濾液。將固體用無水乙醇洗滌後洗滌液與濾液合併，然後常壓蒸餾得到高沸點的矽酸乙酯。固體繼續用水洗滌後烘乾，得到目標產物氟化鈣。
權利要求
1.一種四氟化矽、乙醇和氯化鈣製備矽酸乙酯和氟化鈣的方法，步驟為 a.將配置好的四氟化矽乙醇溶液加入到預配製好的氯化鈣乙醇溶液中； b.在攪拌下使四氟化矽與氯化鈣、乙醇充分絡合； c.將b絡合體系升溫至預定的反應溫度； d.反應完畢後，降溫後加入氨中和，再進行固液分離； e.將步驟d中得到的固體用乙醇和水進行洗滌、乾燥得到目標產物氟化鈣； f.將步驟d得到的濾液進行蒸餾除去乙醇，得到高沸點的矽酸乙酯。
2.按權利要求1所述的方法，步驟a四氟化矽一乙醇溶液濃度為10%-30%。
3.按權利要求1所述的方法，步驟b中，攪拌時間為O.5-3 h。
4.按權利要求1所述的方法，步驟c中，預定反應溫度為50-80°C，反應時間為O. 5-5h0
全文摘要
本發明涉及化工技術領域，特別涉及一種利用四氟化矽、氯化鈣和乙醇反應製備矽酸乙酯和氟化鈣的方法，步驟為a.將配置好的四氟化矽乙醇溶液加入到預配製好的氯化鈣乙醇溶液中；b.在室溫下攪拌，使四氟化矽與氯化鈣、乙醇充分絡合；c.開始升溫使反應達到預定溫度；d.反應完畢後，降溫後加入氨中和，過濾將固液進行分離；e.將步驟d中和前得到的固體用乙醇和水進行清洗、乾燥得到目標產物氟化鈣；f.將步驟d得到的濾液進行蒸餾除去乙醇，得到高沸點的矽酸乙酯。本發明是一種能高效地利用磷肥生產副產物四氟化矽的方法。
文檔編號C07F7/04GK103059058SQ20121042759
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月1日 優先權日2012年11月1日
發明者黃忠, 梁雪松, 田強, 李玉葉 申請人:雲天化集團有限責任公司, 雲南省化工研究院