一种氯硅烷歧化反应精馏塔的制作方法

本实用新型涉及氯硅烷歧化反应技术领域，更具体的说是涉及一种氯硅烷歧化反应精馏塔。

背景技术：

氯硅烷歧化反应包括三氯硅烷反应生成二氯二氢硅和硅烷、二氯二氢硅反应生成硅烷和三氯硅烷，反应方程式分别为：

sihcl3≒sih2cl2+sicl4；

3sih2cl2≒sih4+sihcl3；

上述反应均属于平衡反应，理论转化率分别是11％和19％左右，转化率低造成反应能耗高、反应制备难度高、原料利用率低。并且，现有的生产设备大多采用固定床，不仅原料转化率低，造成原料浪费；而且能耗高，造成资源浪费；设备体积大，生产线长，不易控制。

因此，如何提供一种新型氯硅烷歧化反应设备是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种氯硅烷歧化反应精馏塔，将歧化反应器与精馏塔相结合，反应过程中连续分离歧化反应产物，从而可以提高原料转化率，并且可以有效降低能耗，简化设备，可操控性提高。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种氯硅烷歧化反应精馏塔，其特征在于，所述氯硅烷歧化反应精馏塔由下至上分为塔釜、下塔段、反应段、上塔段和塔顶；

所述塔釜分别与再沸器、液位计、压力计和温度计连接；

所述下塔段内设置多层填料段，所述下塔段上面设置进料口，所述进料口上面设置所述反应段；

所述反应段上面通过正锥型结构连接所述上塔段；

所述上塔段内设置多层所述填料段；

所述塔顶与冷凝器连接，同时连接所述液位计和所述压力计。

上述优选技术方案的有益效果是：本实用新型公开的氯硅烷歧化反应精馏塔将歧化反应段与蒸馏段结合，使歧化反应和蒸馏同时进行，从而可以使歧化反应产物直接经过初步精馏分离，使反应产物可以快速移出，可以打破反应平衡，进而可使转化率在99％以上，蒸馏能耗降低至少50％。

优选的，所述塔釜的底面设置液体出口，侧面设置再沸器连接口，所述液体出口通过所述再沸器与外部连通，所述再沸器连接口与所述再沸器的汽化出口连接；

所述液体出口和所述再沸器连接口以上分别设置液位计口，通过所述液位计口连接所述液位计；所述再沸器连接口以上设置压力计口，通过所述压力计口连接所述压力计，以下设置温度计口，通过所述温度计口连接所述温度计。

上述优选技术方案的有益效果是：其中液位计用于控制塔釜液位，压力计用于控制塔的压力，温度计用于控制塔的温度，以使塔稳定运行

优选的，所述下塔段包括4～10层所述填料段；所述上塔段包括2～4层所述填料段，所述填料段由下至上依次设置有高效填料层、填料层和分布器层；所述高效填料层由高效不锈钢丝网波纹填料装填形成；所述填料层由不锈钢波纹填料装填形成。

上述优选技术方案的有益效果是：高效填料层和填料层由下至上设置，可以提高填料段的机械性能，并且在下塔段设置4～10层填料段，利用下塔段中填料可以蒸馏提纯原料，从而提高催化剂层的歧化反应效率；上塔段中设置2～4层填料段，利用上塔段中填料蒸馏提纯歧化产品，提高催化剂层的歧化反应效率及塔顶产品采出纯度。

优选的，所述高效填料层和所述填料层外部通过保温环固定一层保温材料。

上述优选技术方案的有益效果是：在高效填料层和填料层外部设置保温材料能够有效避免热量流失。

优选的，所述反应段内设置有催化剂层，所述催化剂层由催化剂采用固定床式或袋装填料式装填而成，所述催化剂层上面设置有所述分布器层。

上述优选技术方案的有益效果是：本实用新型采用的催化剂层结构简单，催化剂装填方便。

优选的，所述分布器层内部均匀安装分布器；所述分布器层的侧面设置有人孔，且所述塔釜设置有所述人孔。

上述优选技术方案的有益效果是：通过分布器可以使进入催化剂层的原料分布均匀，从而可以提高反应速率。

优选的，所述塔顶的顶面设置出气口，所述出气口通过所述冷凝器与外部连通，所述出气口旁边设置所述温度计口和所述压力计口，通过所述温度计口连接所述温度计，用于指示塔顶温度，通过所述压力计口连接所述压力计，用于指示塔顶压力；所述塔顶的侧面设置回流液口，所述回流液口与所述冷凝器的液体出口连接。

优选的，所述精馏塔的底部安装塔裙座，顶部安装吊臂。

上述优选技术方案的有益效果是：其中吊臂方便进行检修吊装作业。

优选的，所述氯硅烷歧化反应精馏塔采用碳钢或不锈钢制成，高度为20000mm～100000mm；所述下塔段的塔径为1000～6000mm，上塔段的塔径为600～4000mm；所述高效填料层的高度为3000～6000mm；所述高效不锈钢丝网波纹填料的表面积为500～1000m²/m³

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种氯硅烷歧化反应精馏塔，具有如下有益效果：

(1)本实用新型整体装置结构简单，可操控性高；运行过程能量利用率高，从而可以有效降低能耗；

(2)本实用新型将歧化反应器与精馏塔相结合，使歧化反应和蒸馏同时进行，从而可以使歧化反应产物直接进行初步精馏分离，使反应产物可以快速移出，打破反应平衡，进而可使转化率在99％以上，蒸馏能耗降低至少50％。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型提供的结构示意图。

在图中：

1为塔釜、2为下塔段、3为反应段、4为上塔段、5为塔顶、6为进料口、7为正锥型结构、8为液体出口、9为再沸器连接口、10为液位计口、11为压力计口、12为温度计口、13为高效填料层、14为填料层、15为分布器层、16为保温环、17为人孔、18为塔裙座、19为吊臂、20为催化剂层、21为出气口、22为回流液口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

本实用新型实施例1公开了一种氯硅烷歧化反应精馏塔，氯硅烷歧化反应精馏塔由下至上分为塔釜1、下塔段2、反应段3、上塔段4和塔顶5；

塔釜1分别与再沸器、液位计、压力计和温度计连接；

下塔段2内设置多层填料段，下塔段2上面设置进料口6，进料口6上面设置反应段3；

反应段3上面通过正锥型结构7连接上塔段4；

上塔段4内设置多层填料段；

塔顶5与冷凝器连接，同时连接液位计和压力计。

塔釜1的底面设置液体出口8，侧面设置再沸器连接口9，液体出口8通过再沸器与外部连通，再沸器连接口9与再沸器的汽化出口连接；

液体出口8和再沸器连接口9以上分别设置液位计口10，通过液位计口10连接液位计；再沸器连接口9以上设置压力计口11，通过压力计口11连接压力计，以下设置温度计口12，通过温度计口12连接温度计。

下塔段2包括4～10层填料段；上塔段4包括2～4层填料段，填料段由下至上依次设置有高效填料层13、填料层14和分布器层15；高效填料层13由高效不锈钢丝网波纹填料装填形成；填料层14由不锈钢波纹填料装填形成。

高效填料层13和填料层14外部通过保温环16固定一层保温材料。

反应段3内设置有催化剂层20，催化剂层20由催化剂采用固定床式或袋装填料式装填而成，催化剂层20上面设置有分布器层15。

分布器层15内部均匀安装分布器；分布器层15的侧面设置有人孔17，且塔釜设置人孔17。

塔顶5的顶面设置出气口21，出气口21通过冷凝器与外部连通，出气口21旁边设置温度计口12和压力计口11，通过温度计口12连接液位计，通过压力计口11连接压力计；塔顶5的侧面设置回流液口22，回流液口22与冷凝器的液体出口8连接。

精馏塔的底部安装塔裙座18，顶部安装吊臂19。

氯硅烷歧化反应精馏塔采用碳钢或不锈钢制成，高度为20000mm～100000mm；下塔段2的塔径为1000～6000mm，上塔段4的塔径为600～4000mm；高效填料层13的高度为3000～6000mm；高效不锈钢丝网波纹填料的表面积为500～1000m²/m³。

工作原理

首先液相物料从进料口进入塔内，在反应段接触催化剂，发生歧化反应生成的重组分在重力作用下向下流动，依次经过下塔段中各层分布器和填料的作用，达到分离的效果，最终聚积在塔底，通过液体出口进入再沸器，在再沸器作用下，其中的掺杂的少量轻组分汽化，通过再沸器的汽化出口、再沸器连接口返回塔内。反应生成的轻组分在高温高压下汽化，不断上升，经过上塔段的各层分布器和填料的作用，实现分离，最后通过气体出口进入冷凝器，在冷凝器作用下使其中的重组分液化，通过回流口返回塔内。以三氯氢硅生产二氯硅烷时回流液主要成分是二氯硅烷，四氯化硅从塔釜出料返回四氯化硅氢化系统当原料闭环利用；采用二氯氢硅生产硅烷时回流液主要成分也是二氯硅烷，硅烷为不凝气送去硅烷粗馏塔，三氯氢硅从塔釜出料返回三氯氢硅歧化塔当原料闭环利用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。