一种甲基硅酸的生产方法

专利名称：一种甲基硅酸的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种甲基硅酸的生产方法。
背景技术：
甲基硅酸是制备甲基硅酸盐防水剂的材料，甲基硅酸盐防水剂用途广泛，防水效 果卓越，渗透能力强，价格便宜，深受欢迎。甲基硅酸还是硅树脂微粉的原料，甲基硅酸与其 它助剂混合可作为防水保温材料填充剂，堵漏剂，也可直接作防水型材；可用于处理膨润土寸。目前，甲基硅酸的生产一般是利用盐酸与一甲基三氯硅烷反应实现的。
公开日为 1999年6月19日，公开号为CN 1218809的中国发明专利公开了一种甲基硅酸钠的制备工 艺。该方法的第一步就是将浓度大于等于98. 5%的一甲基三氯硅烷在阻聚剂18% 22% 浓度的盐酸作用下，进行水解缩聚反应得到甲基硅酸，反应温度控制在28 32°C之间。 实践证明，利用该方法生产甲基硅酸时，反应较剧烈，反应过程中放热量大，要控制温度在 28 32°C间，需要用冷冻盐水，耗费很大；并且为了使反应平稳进行，需要减慢一甲基三氯 硅烷的添加速度，整个反应周期时间延长，日产量降低。

发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种甲基硅酸的生产方法。为了解决上述技术问题，本发明提供的甲基硅酸的生产方法是利用一甲基三氯硅 烷与盐酸反应生产甲基硅酸，该方法包括如下步骤(1) 一甲基三氯硅烷添加到装有31% 33%盐酸的搅拌反应釜中，对反应液进行 搅拌；(2)反应产生的氯化氢从反应釜中出来，从酸洗釜底部进入酸洗釜中，酸洗釜中装 有31% 33%的盐酸，酸洗釜中的盐酸洗涤除去氯化氢气体中带出的一甲基三氯硅烷；(3)用浓度为22% 25%的盐酸吸收酸洗釜中出来的氯化氢气体；(4) 一甲基三氯硅烷添加完毕后，用离心机离心的方法分离反应釜中的盐酸和甲 基硅酸，得到甲基硅酸产品和22% 25%的稀盐酸。步骤(1)中，为使反应更加平稳的进行，在将一甲基三氯硅烷添加到装有31% 33%浓盐酸的搅拌反应釜时，开始缓慢添加，通过控制一甲基三氯硅烷的添加速度和采用 冷却的方式，维持反应釜温度在30 40°C间，待反应釜中浓盐酸浓度达到饱和后，增大一 甲基三氯硅烷的添加速度，维持反应釜温度在0 10°C之间，直至反应结束。反应开始时，盐酸浓度在31 33%之间，氯化氢在水中的尚未达到饱和，一甲基 三氯硅烷与盐酸中的水反应，生成的氯化氢溶于盐酸中，这个溶解过程是放热过程，反应釜 内温度上升很快，而一甲基三氯硅烷的沸点为较低，为66 67°C，为了避免一甲基三氯硅 烷的挥发，必须对反应釜内的温度进行控制，同时，如果温度过高，反应过于剧烈，还会生成 凝胶，控制温度一般采用的的方法是冷却和控制加料速度。现有技术中一般使用22%的盐
3酸，这种浓度的盐酸与一甲三氯硅烷反应十分剧烈，加上生成的大量氯化氢迅速溶于水，使 得反应温度上升很快，温度控制需要大量的冷却水，不仅成本高，而且反应生成的凝胶会堵 塞反应釜的管道，对生产造成影响，同时也不利于甲基硅酸的分离。本发明采用31 33% 的盐酸，盐酸浓度大，初始反应较使用22%的盐酸缓慢，反应开始时温度控制较为容易。随 着反应的进行，不断的有氯化氢气体生成，生成的氯化氢溶入盐酸中，直到盐酸达到饱和 (此时氯化氢质量浓度为37 % )，盐酸达到饱和后，氯化氢不再溶于水了，同时，由于盐酸与 一甲基三氯硅烷反应是吸热反应，所以反应釜内温度开始降低，此吸热反应可以将反应釜 内温度维持在0 10°C间，此时可以增大一甲基三氯硅烷进料速度。反应过程不需要冷盐 水冷却也可以顺利进行；由于该反应过程比较缓和，条件容易控制，反应速度可以很快，日 产量得到了很大提高。反应结束后，用离心机离心的方法分离反应釜中的盐酸和甲基硅酸，加水进离心 机洗涤，离心过程除了得到甲基硅酸产品，还可以得到一定浓度的盐酸。控制离心机的加水 洗涤量，可以获得浓度在22 25%之间的盐酸。离心时，盐酸和甲基硅酸的悬浮液进入转鼓，高速运转，开启离心机洗涤水洗涤， 控制洗涤水加入量，水洗涤掉悬浮液中的盐酸后，变成一定浓度的稀盐酸从离心机侧部进 入稀盐酸池中，稀盐酸池用于存放离心过程中洗涤得到的盐酸。稀盐酸池的盐酸又由循环 泵打入降膜吸收器吸收反应中产生的氯化氢，变成浓度为31 33%的盐酸进入浓盐酸罐， 浓盐酸罐的盐酸又打至反应釜作反应剂，整个过程如此循环，充分的解决了反应产生稀盐 酸过多的问题。在小规模生产时，步骤(3)中从酸洗釜中出来的氯化氢气体可以被浓度为22% 25%的盐酸直接吸收。在大规模的工业生产时，可以在步骤(3)中从酸洗釜中出来的氯 化氢气体在被浓度为22% 25%的盐酸吸收前，先经过降膜吸收器，在降膜吸收器中， 22% 25%的稀盐酸从顶部进往下流，氯化氢气体从上部进降膜吸收器分布盘后，被从上 而下的稀盐酸顺流完全吸收，吸收后变成盐酸从降膜吸收器底进入盐酸罐。以向装有1.5吨31% 33%的盐酸的反应釜中添加400Kg —甲基三氯硅烷为例， 离心过程共加入水量为700 800L，产品甲基硅酸的含氯量为0. 3 0. 5% (质量含量)， 低于(质量含量)，达到产品标准要求。反应釜悬浮液中约1.3 1.4吨的37%的浓盐 酸，经离心机洗涤水洗涤后，稀盐酸池酸浓度经检测为22% 25% ；稀盐酸池共有2. 05 2. 1吨的浓度为22% 25%的盐酸。反应过程析出的氯化氢约为250 300kg，经稀盐酸 池盐酸吸收后，可达到的浓度约为2. 2吨31% 33%，重新投入反应釜反应，每次反应还剩 余0. 7吨左右盐酸，按一天5吨产品计，共产生31% 33%盐酸约12 14吨，而盐酸可以 以每吨1000元价格外卖，也可以送往本厂氯甲烷合成浓盐酸脱析使用。整个过程无废料产 生，浓盐酸还可以得到一定经济效益，对环境无污染，可以大量生产。本发明盐酸的浓度均为盐酸中的氯化氢占氯化氢与水组成的溶液的质量浓度，所 述的甲基硅酸的含氯量为氯元素在产品甲基硅酸中的质量含量。本发明的申请文件中所述的降膜吸收反应器是指液体在重力作用下沿壁下降形 成薄膜并与气体进行逆流或并流接触的一种吸收反应器，本发明所用的降膜吸收反应器采 用的是顺流的方式。


下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步详细的说明。图1为本发明的甲基硅酸生产方法的工艺流程图。
具体实施例方式实施例1利用一甲基三氯硅烷与盐酸反应生产甲基硅酸，该方法的工艺流程见图1，该方法 包括如下步骤(1)将400kg —甲基三氯硅烷添加到装有1. 5吨31 %的浓盐酸的搅拌反应釜中， 对反应液进行搅拌；开始缓慢添加一甲基三氯硅烷，刚开始添加速度lOkg/min，开启冷却 水维持反应釜温度在35 40°C间，待反应釜温度开始下降至20°C时，加大一甲基三氯硅烷 添加量，以20kg/min的速度添加，此时，反应釜温度还会继续下降，调节循环水的阀门开度 控制反应釜温度在0 10°C之间，直至反应结束；(2)反应产生的氯化氢从反应釜中出来，从酸洗釜底部进入酸洗釜中，酸洗釜中装 有31 %的盐酸，酸洗釜中的盐酸洗涤掉氯化氢气体中带出的一甲基三氯硅烷；(3)步骤(2)中从酸洗釜中出来的氯化氢气体先经过降膜吸收器，在降膜吸收器 中，25. 2%的稀盐酸从顶部进往下流，氯化氢气体从上部进降膜吸收器分布盘后，被从上而 下的稀盐酸顺流完全吸收，吸收完氯化氢的盐酸，变成浓度较高的盐酸从降膜吸收器底进 入浓盐酸罐，反应结束时，浓盐酸罐的盐酸浓度为31% ；(4) 一甲基三氯硅烷添加完毕后，用离心机离心的方法分离反应釜中的盐酸和甲 基硅酸，得到甲基硅酸产品和25. 2 %的稀盐酸，这部分稀盐酸可以用于步骤(3)。离心过程共加入水量为720L，产品甲基硅酸的含氯量为0.5%。反应釜悬浮液中 约1. 38吨的37%的浓盐酸，经离心机洗涤水洗涤后，稀盐酸池酸浓度经检测为25. 2% ；稀 盐酸池共有2. 04吨的浓度为25. 2%的盐酸。反应过程析出的氯化氢为254kg，经稀盐酸池 盐酸吸收后，可达到的浓度31%为2. 1吨，重新投入反应釜反应，每次反应还剩余0. 6吨浓 度31%盐酸，按一天5吨产品计，共产生31%盐酸约12. 8吨。实施例2利用一甲基三氯硅烷与盐酸反应生产甲基硅酸，该方法的工艺流程见图1，该方法 包括如下步骤(1)将400kg —甲基三氯硅烷添加到装有1. 5吨32%浓盐酸的搅拌反应釜中，对 反应液进行搅拌；开始缓慢添加一甲基三氯硅烷，刚开始添加速度lOkg/min，开启冷却水 维持反应釜温度在32 38°C间，待反应釜温度开始下降至20°C左右，加大一甲基三氯硅烷 添加量，以20kg/min的速度添加，此时，反应釜温度还会继续下降，调节循环水的阀门开度 控制反应釜温度在0 10°C之间，直至反应结束；(2)反应产生的氯化氢从反应釜中出来，从酸洗釜底部进入酸洗釜中，酸洗釜中装 有32 %的盐酸，酸洗釜中的盐酸洗涤掉氯化氢气体中带出的一甲基三氯硅烷；(3)步骤(2)中从酸洗釜中出来的氯化氢气体先经过降膜吸收器，在降膜吸收器 中，23. 4%的稀盐酸从顶部进往下流，氯化氢气体从上部进降膜吸收器分布盘后，被从上而 下的稀盐酸顺流完全吸收，吸收完氯化氢的盐酸，变成浓度较高的盐酸从降膜吸收器底进入浓盐酸罐，反应结束时，浓盐酸罐的盐酸浓度为32%。(4) 一甲基三氯硅烷添加完毕后，用离心机离心的方法分离反应釜中的盐酸和甲 基硅酸，得到甲基硅酸产品和23. 4%的稀盐酸，这部分稀盐酸可以用于步骤(3)。离心过程共加入水量为760L，产品甲基硅酸的含氯量为0.42% (质量含量)，低 于(质量含量)，达到产品标准要求。反应釜悬浮液中约1.36吨的37%的浓盐酸，经 离心机洗涤水洗涤后，稀盐酸池酸浓度经检测为23. 4% ；稀盐酸池共有2. 08吨的浓度为 23. 4%的盐酸。反应过程析出的氯化氢约为266kg，经稀盐酸池盐酸吸收后，可达到的浓度 约为2. 13吨32%，重新投入反应釜反应，每次反应还剩余0. 67吨左右盐酸，按一天5吨产 品计，共产生32%盐酸约13. 1吨。实施例3利用一甲基三氯硅烷与盐酸反应生产甲基硅酸，该方法的工艺流程见图1，该方法 包括如下步骤(1)将400kg —甲基三氯硅烷添加到装有1. 5吨33%的浓盐酸的搅拌反应釜中， 对反应液进行搅拌；开始缓慢添加一甲基三氯硅烷，刚开始添加速度lOkg/min，开启冷却 水维持反应釜温度在30 35°C间，待反应釜温度开始下降至20°C时，加大一甲基三氯硅烷 添加量，以20kg/min的速度添加，此时，反应釜温度还会继续下降，调节循环水的阀门开度 控制反应釜温度在0 10°C之间，直至反应结束；(2)反应产生的氯化氢从反应釜中出来，从酸洗釜底部进入酸洗釜中，酸洗釜中装 有33 %的盐酸，酸洗釜中的盐酸洗涤掉氯化氢气体中带出的一甲基三氯硅烷；(3)步骤(2)中从酸洗釜中出来的氯化氢气体先经过降膜吸收器，在降膜吸收器 中，22. 6%的稀盐酸从顶部进往下流，氯化氢气体从上部进降膜吸收器分布盘后，被从上而 下的稀盐酸顺流完全吸收，吸收完氯化氢的盐酸，变成浓度较高的盐酸从降膜吸收器底进 入浓盐酸罐，反应结束时，浓盐酸罐的盐酸浓度为33% ；(4) 一甲基三氯硅烷添加完毕后，用离心机离心的方法分离反应釜中的盐酸和甲 基硅酸，得到甲基硅酸产品和22. 6 %的稀盐酸，这部分稀盐酸可以用于步骤(3)。离心过程共加入水量为780L，产品甲基硅酸的含氯量为0.3%。反应釜悬浮液中 约1. 32吨的37%的浓盐酸，经离心机洗涤水洗涤后，稀盐酸池酸浓度经检测为22. 6% ；稀 盐酸池共有2. 1吨的浓度为22. 6%的盐酸。反应过程析出的氯化氢为280kg，经稀盐酸池 盐酸吸收后，可达到的浓度33%为2. 2吨，重新投入反应釜反应，每次反应还剩余0. 7吨浓 度33%盐酸，按一天5吨产品计，共产生33%盐酸约13. 5吨。实施例4 (对比实施例)如将250kg —甲基三氯硅烷投入到1. 5吨浓度为22%的盐酸的反应釜中(按质量 比1 6)，一甲基三氯硅烷以恒定速度在Ih内滴完，反应大量放热，温度达到70 80°C， 开启冷冻盐水，控制反应釜温度在30 40°C，反应产生的氯化氢180 200kg，全部溶于自 身溶液中，只有极少析出来进入降膜吸收器；反应完成后，下料至离心机，为使产品甲基硅 酸含氯量小于1%，需加洗涤水500 600kg，加水后盐酸进入稀盐酸池，其含量约为26%， 为让其能达到22%浓度循环使用，需继续加水350 400kg，此时，稀盐酸池共有2. 4 2. 5 吨的22%盐酸，每次用1. 5吨盐酸反应，还剩余约1吨的盐酸无法处理，按一天产量5吨计 算，每天约产生30吨22%盐酸，需要用大量碱中和，污染环境，浪费资源。
权利要求
一种甲基硅酸的生产方法，该方法是利用一甲基三氯硅烷与盐酸反应生产甲基硅酸，其特征在于生产过程包括如下步骤(1)一甲基三氯硅烷添加到装有31％～33％盐酸的搅拌反应釜中，对反应液进行搅拌；(2)反应产生的氯化氢从反应釜中出来，从酸洗釜底部进入酸洗釜中，酸洗釜中装有31％～33％的盐酸，酸洗釜中的盐酸洗涤掉氯化氢气体中带出的一甲基三氯硅烷；(3)用浓度为22％～25％的盐酸吸收酸洗釜中出来的氯化氢气体；(4)一甲基三氯硅烷添加完毕后，用离心机离心的方法分离反应釜中的盐酸和甲基硅酸，得到甲基硅酸产品和22％～25％的稀盐酸。
2.按照权利要求1所述的甲基硅酸的生产方法，其特征在于步骤(3)中从酸洗釜中 出来的氯化氢气体是在降膜吸收器中被浓度为22% 25%的盐酸吸收的。
3.按照权利要求1所述的甲基硅酸的生产方法，其特征在于步骤(1)所述的盐酸浓 度为31% 33%，步骤2中所述的酸洗釜中的盐酸浓度为31% 33%。
4.按照权利要求1所述的甲基硅酸的生产方法，其特征在于控制步骤(3)中盐酸吸 收氯化氢气体的量，得到的浓度不低于31%的盐酸。
5.按照权利要求1所述的甲基硅酸的生产方法，其特征在于步骤(1)中，在将一甲基 三氯硅烷添加到装有31% 33%浓盐酸的搅拌反应釜时，开始缓慢添加，维持反应釜温度 在30 40°C间，待反应釜中浓盐酸浓度达到饱和后，增大一甲基三氯硅烷的添加速度，维 持反应釜温度在0 10°C之间，直至反应结束。
6.按照权利要求1或2所述的甲基硅酸的生产方法，其特征在于步骤(4)中用离心 机离心的方法分离反应釜中的盐酸和甲基硅酸时，加水进离心机洗涤，控制离心机的加水 洗涤量，离心过程除了得到甲基硅酸产品，还可以得到22% 25%的盐酸。
7.按照权利要求4所述的甲基硅酸的生产方法，其特征在于将步骤(3)中得到的浓 度不低于31%的盐酸用于步骤(1)。
8.按照权利要求6所述的甲基硅酸的生产方法，其特征在于将步骤(4)中得到的盐 酸应用于步骤(3)，以吸收从酸洗釜中出来的氯化氢气体。
全文摘要
本发明提供了一种甲基硅酸的生产方法，本方法利用一甲基三氯硅烷在浓度为31～33％的盐酸中水解生成甲基硅酸，通过水洗、离心等工艺制得固体甲基硅酸，与普通水解工艺相比，具有操作方便、反应工艺条件容易控制、酸物料能够循环利用、无污染等优点。
文档编号C07F7/08GK101906112SQ20101025960
公开日2010年12月8日 申请日期2010年8月23日 优先权日2010年8月23日
发明者肖俊平 申请人:湖北新蓝天新材料股份有限公司