去除氯硅烷粗单体中氯碳化合物、不饱和烃的方法及系统

技术领域

本发明涉及有机硅合成技术领域，具体涉及去除氯硅烷粗单体中氯碳化合物、不饱和烃的方法及系统。

背景技术

有机硅行业发展迅猛，市场需求每年递增，目前我国有机硅单体总产量已经跃居世界第一，同时，我国每年还大量进口高品质的有机硅单体。

在有机硅单体中含有氯碳化合物和不饱和烃，会造成下游产品不稳定，出现色差，比如泛黄等，目前有机硅单体厂家一直没有一个有效的方法除去单体中的氯碳化合物和不饱和烃。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了去除氯硅烷粗单体中氯碳化合物、不饱和烃的方法及系统。利用本发明中的方法能够有效将氯硅烷粗单体中的氯碳化合物以及不饱和烃转化并在后面的工艺中脱除，保证了下游产品的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种去除氯硅烷粗单体中氯碳化合物的方法，所述方法为：

提供一个氯碳化合物转化反应器，所述反应器内部填充有负载了催化剂的氧化铝分子筛，所述催化剂为钯催化剂和/或锕催化剂；

将氯硅烷粗单体以液态的形式从所述反应器的顶部流入所述反应器内部，在所述反应器中进行催化转化反应，将所述氯硅烷粗单体中的氯碳化合物转化为碳氢化合物。

进一步地，所述负载了催化剂的氧化铝分子筛的填充量占所述氯碳化合物转化反应器内部容积的1/2～3/4。优选的，所述负载了催化剂的氧化铝分子筛的填充量占所述氯碳化合物转化反应器内部容积的2/3。

进一步地，所述氯硅烷粗单体需预热到90℃以上再流入所述氯碳化合物转化反应器内部。

进一步地，所述氯碳化合物转化反应器的下部出口处安装有金属滤网。

进一步地，所述氯碳化合物转化反应器的底部和上部分别装有瓷球，所述负载了催化剂的氧化铝分子筛位于底部瓷球和上部瓷球之间。

第二方面，本发明提供了一种去除氯硅烷粗单体中不饱和烃的方法，所述方法为：

提供一个氯碳化合物转化反应器，所述反应器内部填充有负载了催化剂的氧化铝分子筛，所述催化剂为钯催化剂和/或锕催化剂；

将氯硅烷粗单体以液态的形式从所述反应器的顶部流入所述反应器内部，在所述反应器中进行催化转化反应，将所述氯硅烷粗单体中的氯碳化合物转化为碳氢化合物，在此过程中，反应生成游离的氢离子和氯离子；所述氯硅烷粗单体中的不饱和烃与所述游离的氢离子和氯离子结合发生催化转化反应，将所述氯硅烷粗单体中的不饱和烃转化为饱和烃。

第三方面，本发明提供了一种去除氯硅烷粗单体中氯碳化合物和不饱和烃的系统，所述系统包括：

原料泵、预热器、过热器和氯碳化合物转化反应器；

其中所述预热器中包括第一入口、第一出口、第二入口和第二出口，所述原料泵的出口与所述预热器的第一入口相连，所述预热器的第一出口与所述过热器的入口相连，所述过热器的出口与所述氯碳化合物转化反应器的入口相连，所述氯碳化合物转化反应器的出口与所述预热器的第二入口相连；所述氯硅烷粗单体由原料泵出口依次流经所述预热器、所述过热器、所述氯碳化合物转化反应器，再回流到所述预热器，最后从所述预热器的第二出口流出。

进一步地，所述氯硅烷粗单体从所述原料泵的出口流出，由所述预热器的第一入口流入所述预热器中，所述氯硅烷粗单体从所述预热器的第一出口流出时被加热到70～80℃。

进一步地，所述氯硅烷粗单体从所述预热器的第一出口流出，由所述过热器的入口流入所述过热器中，所述氯硅烷粗单体从所述过热器的出口流出时被加热到90℃以上。

进一步地，所述系统还包括：过滤器；所述过滤器设置在所述氯碳化合物转化反应器的出口与所述预热器的第二入口之间。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明提供了一种去除氯硅烷粗单体中氯碳化合物、不饱和烃的方法及系统。其中，所述去除氯硅烷粗单体中氯碳化合物和不饱和烃的方法，所述方法为：提供一个氯碳化合物转化反应器，所述反应器内部填充有负载了催化剂的氧化铝分子筛，所述催化剂为钯催化剂和/或锕催化剂；将氯硅烷粗单体以液态的形式从所述反应器的顶部流入所述反应器内部，在所述反应器中进行催化转化反应，将所述氯硅烷粗单体中的氯碳化合物转化为碳氢化合物，在此过程中，反应生成游离的氢离子和氯离子；所述氯硅烷粗单体中的不饱和烃与所述游离的氢离子和氯离子结合发生催化转化反应，将所述氯硅烷粗单体中的不饱和烃转化为饱和烃。

(1)本发明中使用的催化剂具有极好的选择性、热稳定性且对碳钢无腐蚀性，能够有效将氯硅烷粗单体中的氯碳化合物以及不饱和烃转化并在后面的工艺中脱除，保证了下游产品的稳定性；

(2)本发明中使用的氯碳化合物转化反应器，其具有装置运行周期长，开工时间短的优点，所述氯碳化合物转化反应器的运行周期能达到4年。

(3)本发明中去除氯硅烷粗单体中氯碳化合物、不饱和烃的系统，能够充分利用氯硅烷粗单体和催化转化后产物的热能，没有浪费能耗且具有工程消耗低的优点。

附图说明

图1为氯碳化合物转化反应器的示意图；

图2为去除氯硅烷粗单体中氯碳化合物和不饱和烃的系统的示意图。

附图标记：

负载了催化剂的氧化铝分子筛11、金属滤网12、瓷球13；

原料泵21、预热器22、过热器23、氯碳化合物转化反应器24、过滤器25。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明的限制。

第一方面，本发明提供了一种去除氯硅烷粗单体中氯碳化合物的方法，所述方法为：

提供一个氯碳化合物转化反应器24，所述反应器内部填充有负载了催化剂的氧化铝分子筛11，所述催化剂为钯催化剂和/或锕催化剂；

将氯硅烷粗单体以液态的形式从所述反应器的顶部流入所述反应器内部，在所述反应器中进行催化转化反应，将所述氯硅烷粗单体中的氯碳化合物转化为碳氢化合物。

本发明中提供了一种去除氯硅烷粗单体中氯碳化合物的方法，所述方法中利用到一个氯碳化合物转化反应器24，所述氯碳化合物转化反应器24如图1所示。由图1可以看出，所述氯碳化合物转化反应器24中填装了负载了催化剂的氧化铝分子筛11。在本发明中的反应中，所述氯硅烷粗单体以液态的形式从所述反应器的顶部流入所述反应器内部，所述氯硅烷粗单体中包含的氯碳化合物、甲基氯硅烷，在催化剂的催化作用下，进行氢原子和氯原子之间的交换，氯碳化合物转化为碳氢化合物。与氯碳化合物相比，无害的碳氢化合物对氯硅烷单体的质量影响相对较小。以异丙基氯为例，所述异丙基氯与二甲基一氯硅烷反应如式1所示的反应：

根据本发明中的一些实施例，如图1所示，所述负载了催化剂的氧化铝分子筛11的填充量占所述反应器内部容积的1/2～3/4。更优地，所述负载了催化剂的氧化铝分子筛11的填充量占所述反应器内部容积的2/3。在本发明中，原则上催化剂并不会随着反应进行而被消耗，可以使用很久都不需要更换。设置所述负载了催化剂的氧化铝分子筛11的填充量占所述反应器内部容积的1/2～3/4，是综合考虑了催化剂与反应物的接触面积、以及反应物的加入量等因素决定的，优选的情况是，所述负载了催化剂的氧化铝分子筛11的填充量占所述反应器内部容积的2/3。

根据本发明中的一些实施例，所述氯硅烷粗单体需预热到90℃以上再流入所述反应器内部。在本发明中，发明人通过实验发现，所述氯硅烷粗单体的温度会反应的进行程度、以及所述反应器中催化剂的寿命都会有影响。为了保证催化反应的彻底进行以及延长所述反应器中催化剂的寿命，所述氯硅烷粗单体需预热到90℃以上再流入所述反应器内部。具体地，所述氯硅烷粗单体的温度可以为100℃。

根据本发明中的一些实施例，所述氯碳化合物转化反应器24的下部出口处安装有金属滤网12。如图1所示在本发明中，在所述氯碳化合物转化反应器24的下部出口处安装金属滤网12，目的是为了防止当生成的产物从所述氯碳化合物转化反应器24的下部出口流出时，将催化剂也从所述反应器中带走，一方面是污染了产物，另一方面造成了反应器中催化剂的损耗。

根据本发明中的一些实施例，如图1所示，所述氯碳化合物转化反应器24的底部和上部分别装有瓷球13，所述负载了催化剂的氧化铝分子筛11位于底部瓷球13和上部瓷球13之间。在本发明中，在所述反应器的底部和上部分别装有瓷球13，起到支撑和分布器的作用，具体地可以理解为防止负载了催化剂的氧化铝分子筛11被压实，使得床层压差变大，还能防止沟流。

第二方面，本发明提供了一种去除氯硅烷粗单体中不饱和烃的方法，所述方法为：

提供一个氯碳化合物转化反应器24，所述反应器内部填充有负载了催化剂的氧化铝分子筛11，所述催化剂为钯催化剂和/或锕催化剂；

将氯硅烷粗单体以液态的形式从所述反应器的顶部流入所述反应器内部，在所述反应器中进行催化转化反应，将所述氯硅烷粗单体中的氯碳化合物转化为碳氢化合物，在此过程中，反应生成游离的氢离子和氯离子；所述氯硅烷粗单体中的不饱和烃与所述游离的氢离子和氯离子结合发生催化转化反应，将所述氯硅烷粗单体中的不饱和烃转化为饱和烃。

本发明中提供了一种去除氯硅烷粗单体中不饱和烃的方法，所述方法中利用到一个氯碳化合物转化反应器24，所述氯碳化合物转化反应器24如图1所示。由图1可以看出，所述氯碳化合物转化反应器24中填装了负载了催化剂的氧化铝分子筛11。在本发明中的反应中，所述氯硅烷粗单体以液态的形式从所述反应器的顶部流入所述反应器内部，所述氯硅烷粗单体中包含的氯碳化合物、甲基氯硅烷，在催化剂的催化作用下，进行氢原子和氯原子之间的交换，氯碳化合物转化为碳氢化合物。在此过程中，反应生成游离的氢离子和氯离子；所述氯硅烷粗单体中的不饱和烃与所述游离的氢离子和氯离子结合发生催化转化反应，将所述氯硅烷粗单体中的不饱和烃转化为饱和烃。与烯烃和氯碳化合物相比，饱和烃对氯硅烷单体的质量影响相对较小。以2-甲基-2-丁烯为例，所述2-甲基-2-丁烯与一甲基二氯硅烷反应如式2所示的反应：

第三方面，本发明提供了一种去除氯硅烷粗单体中氯碳化合物和不饱和烃的系统，如图2所示，所述系统包括：

原料泵21、预热器22、过热器23和氯碳化合物转化反应器24；

其中所述预热器22中包括第一入口、第一出口、第二入口和第二出口，所述原料泵21的出口与所述预热器22的第一入口相连，所述预热器22的第一出口与所述过热器23的入口相连，所述过热器23的出口与所述氯碳化合物转化反应器24的入口相连，所述氯碳化合物转化反应器24的出口与所述预热器22的第二入口相连；所述氯硅烷粗单体由原料泵21出口依次流经所述预热器22、所述过热器23、所述氯碳化合物转化反应器24，再回流到所述预热器22，最后从所述预热器22的第二出口流出。

根据本发明的一些实施例，所述氯硅烷粗单体从所述原料泵21的出口流出，由所述预热器22的第一入口流入所述预热器22中，所述氯硅烷粗单体从所述预热器22的第一出口流出时被加热到70～80℃。

根据本发明的一些实施例，所述氯硅烷粗单体从所述预热器22的第一出口流出，由所述过热器23的入口流入所述过热器23中，所述氯硅烷粗单体从所述过热器23的出口流出时被加热到90℃以上。

根据本发明的一些实施例，如图2所示，所述系统还包括：过滤器25；所述过滤器25设置在所述氯碳化合物转化反应器24的出口与所述预热器22的第二入口之间。

在本发明中，来自罐区的氯硅烷粗单体经由所述原料泵21，由所述预热器22的第一入口进入所述预热器22内部，反应器的出料温度以及经过预热器22的加热，所述氯硅烷粗单体在所述预热器22中达到75℃左右，再进入所热进料过热器23过热，所述过热器23中的热源为低压蒸汽；过热后的氯硅烷粗单体的温度达到为100℃左右，过热后的氯硅烷粗单体从氯碳化合物转化反应器24的顶部进入所述反应器中，从反应器底部出来产物经过过滤器25过滤后，再次通过所述预热器22的第二入口进入到所述预热器22作为原料氯硅烷粗单体预热的热源。本发明提供的系统能够充分利用氯硅烷粗单体和催化转化后产物的热能。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。