有机硅水解HCl气体中微量硅氧烷洗脱装置及方法与流程

本发明涉及有机硅水解技术，具体涉及一种有机硅水解hcl气体中微量硅氧烷洗脱装置及方法。
背景技术：
：随着有机硅工业技术不断进步与发展，原氯硅烷恒沸浓酸水解工艺已逐渐被先进的浓酸水解工艺随取代。但随之而来的hcl气体带油问题又成为困扰各企业的生产的又一难题。在液相法合成氯甲烷的生产中若使用浓酸水解hcl，气体中含有的微量硅氧烷将在高温及催化剂共同作用下发生交联固化形成白色固渣。此类固体的存在直接引起触媒活性下降，严重时造成系统设备堵塞，不仅制约着系统的稳定、长周期运行，且存在停车清理时间长，运行、维护成本高等诸多问题。纵观国内外，针对存在于水解hcl气体中的微量硅氧烷的脱除尽管时有相关技术的报道，但并无成熟、有效的方法，目前可行且广泛采用的方法有：1、气液夹带非均相分离技术目前工业上大量采用机械分离方法捕集水解hcl气体中的硅氧烷液滴。工艺装置中安装临界分离粒径1～5μm，除雾效率＞99.5％的高精度丝网除雾器或聚结器，分离后气体中液体硅氧烷含量＜10ppm，hcl气体中的液滴形式存在的硅氧烷得到了较为彻底的分离。2、气体均相分离技术有机硅水解物属于voc(挥发性有机物)，组分较复杂，其中易挥发组分(常温饱和蒸汽压p≥133.32pa)d3(六甲基环三硅氧烷，下同)、d4(八甲基环四硅氧烷，下同)质量含量约为21％～25％，水解hcl气体中voc即为硅氧烷气体。针对以气态存在的硅氧烷，工业上常采用且可行的方法有：a低温冷凝/冷冻技术；b液体(低温浓盐酸/水解物)洗涤技术；c化学吸收技术；d多孔材料吸附技术。各工艺方案优缺点如下：低温冷凝/冷冻技术：分离不彻底，能耗高。采用低温冷凝/冷冻技术，气相含油量降低15％～20％，能耗增加50％左右。液体洗涤技术：等温洗涤不具备气体净化能力，变低温洗涤过程能耗高，吸收效率低。采用低温浓盐酸作洗涤剂，盐酸不能溶解硅氧烷，故不能脱除硅氧烷。而采用水解物洗涤时由于吸收剂与系统水解物组成基本相同，传质过程推动力小，故对硅氧烷气体的溶解吸收作用很弱，只能捕集气体中少量的油滴。化学吸收技术：反应速度慢，反应要求停留时间长，不仅要求设备反应体积大，反应物结晶亦会引起设备堵塞，净化能力差。微孔材料吸附技术：吸附能力低、选择性差、寿命短，且存在再生气处置困难等问题。目前常用的吸附材料有改性硅胶、活性炭、分子筛、活性氧化铝等，吸附剂一般经高温解吸再生。由此可见，无论采用以上哪种方案，对hcl气体中气态硅氧烷脱除效果并不明显，工业上并不具备从hcl气体中脱除微量硅氧烷的可行性。技术实现要素：本发明旨在于提供一种使用至少一种高环硅氧烷和/或至少一种线型硅氧烷为吸收剂的hcl脱油装置及方法，通过吸收剂选择，开发配套工艺方案及设备，最终使hcl气体中硅氧烷含量降至250ppm以下，解决制约现有稳定系统运行的诸多问题，改善系统运行效率。为达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：一方面，本发明提供一种有机硅水解hcl气体中微量硅氧烷洗脱装置，包括吸收塔、吸收剂循环泵和后置除雾器，吸收塔顶部经管线连接至后置除雾器气体入口，吸收塔底部设有水解hcl气体入口，吸收剂循环泵与吸收塔循环连接。与现有技术相比，本发明的有益效果是：与现有冷凝/冷冻方案、低温盐酸、水解物洗涤方案相比，不需要专门另外增设制冷设备，在达到相同除油效率时，节能85％以上。进一步地，吸收塔经塔釜液位控制阀与后置除雾器的捕集液体出口汇合成同一管线后连接至有机硅水解系统。进一步地，吸收塔顶部设有吸收剂进口，吸收剂进口设有吸收剂进塔流量计。另一方面，本发明提供一种有机硅水解hcl气体中微量硅氧烷洗脱方法，按如下步骤进行：1)含硅氧烷的hcl气体从有机硅水解系统引出后，从吸收塔底部进入，与吸收塔内吸收剂逆流接触，吸收剂包含至少一种高环硅氧烷和/或至少一种线型硅氧烷；2)hcl气体从吸收塔塔顶出来后送至后置除雾器，经后置除雾器分离出hcl气体中夹带的硅氧烷液滴后得到合格hcl气体；3)从吸收塔顶入口连续补入新鲜吸收剂，当吸收塔内吸收剂中易挥发组分d3和d4浓度之和c>5％时，吸收塔内吸收剂经塔釜液位控制阀与后置除雾器捕集的液体汇合后送至有机硅水解系统进行再生处理。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中采用物理吸收法对hcl气体中的微量硅氧烷进行吸收，吸收剂包含至少一种高环硅氧烷和/或至少一种线型硅氧烷，实现与hcl气体中硅氧烷完全互溶目的，净化后的氯化气体中硅氧含量＜250ppm，极大提高氯甲烷合成系统稳定性，缓解或消除设备堵塞问题，可延长设备运行周期2倍以上，降低检修清理费50％左右。进一步地，吸收剂通过有机硅水解物或dmc精馏分离得到。进一步地，吸收剂沸点tb＞210℃。进一步地，吸收剂粘度μ＝5～50mpa·s。进一步地，含硅氧烷的hcl气体通入吸收塔流量v＝4000nm3/h。进一步地，吸收塔内温度t＝-15～5℃，压力p＝-0.2～0.2mpa。进一步地，吸收剂循环量q＝10～15m3/h，吸收剂消耗量s＝40～300kg/h。附图说明图1为本发明实施例提供的有机硅水解hcl气体中微量硅氧烷洗脱流程原理图。图2为voc含量测定试验装置。具体实施方式为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整的描述。请参阅图1，本发明实施例提供一种有机硅水解hcl气体中微量硅氧烷洗脱装置，包括吸收塔1、吸收剂循环泵2和后置除雾器3，吸收塔1顶部经管线连接至后置除雾器3气体入口，吸收塔1底部设有水解hcl气体入口，水解hcl气体入口与有机硅水解系统连接，吸收剂循环泵2与吸收塔1循环连接。吸收塔1经塔釜液位控制阀4与后置除雾器3的捕集液体出口汇合成同一管线后连接至有机硅水解系统，后置除雾器3的气体出口连接至氯甲烷合成系统，塔釜液位控制阀4配套液位自控制仪表。吸收塔1顶部设有吸收剂进口，吸收剂进口设有吸收剂进塔流量计5，吸收塔上设有液位计(图中未示出)。另一方面，本发明实施例提供一种有机硅水解hcl气体中微量硅氧烷洗脱方法，按如下步骤进行：1)含硅氧烷的hcl气体g1从有机硅水解系统引出后，从吸收塔1底部进入，与吸收塔1内吸收剂逆流接触，吸收剂包含至少一种高环硅氧烷和/或至少一种线型硅氧烷。2)hcl气体从吸收塔1塔顶出来后送至后置除雾器3，经后置除雾器3分离出hcl气体中夹带的硅氧烷液滴后得到合格hcl气体g2，合格的hcl气体g2可通往氯甲烷合成系统用于合成氯甲烷；3)从吸收塔顶入口连续补入新鲜吸收剂，当吸收塔内吸收剂中易挥发组分d3和d4浓度之和c>5％时，吸收塔内吸收剂经塔釜液位控制阀与后置除雾器捕集的液体汇合后送至有机硅水解系统进行再生处理。补入新鲜吸收剂，从而保证吸收剂良好的吸收效果，塔底吸收剂浓度通过控制吸收塔塔釜液位的方式进行控制。进一步地，吸收剂通过有机硅水解物或dmc(二甲基环硅氧烷混合物)精馏分离得到，值得说明的是，有机硅水解产物为混合物，包括环硅氧烷和线硅氧烷，通过初步精馏可以得到dmc，dmc进一步精馏可得到高环硅氧烷，也就是说，吸收剂与有机硅水解hcl气体具有相同来源，因此吸收剂与hcl气体中易挥发组分d3、d4互溶性好，吸收效果好。通常，高环硅氧烷指五环及五环以上组成的环硅氧烷，通过有机硅水解物或dmc(二甲基环硅氧烷混合物)精馏分离得到的高环硅氧烷为硅氧烷混合物，主要包含d5(十甲基环五硅氧烷)、d6(十二甲基环六硅氧烷)、d7(十四甲基环七硅氧烷)，并可能伴随微量的d3(六甲基环三硅氧烷)、d4(八甲基环四硅氧烷)。表1为本发明一实施例中吸收剂具体组分：表1吸收剂组分吸收剂组成d3d4d5d6d7pdms质量分数wi0.0005％0.00％76.20％22.61％0.97％0.22％吸收剂沸点tb＞210℃，吸收剂粘度μ＝5～50mpa·s，吸收剂气相分压p＜5pa。在水解物中d3、d4沸点最低，挥发性最强，hcl气体中d3与d4合计占所有voc的95％(质量百分比)左右，因此hcl气体中脱除的voc主要成分是d3、d4。本发明实施例提供的吸收剂与hcl气体中易挥发组分d3、d4能够完全互溶，吸收剂沸点高，挥发性低，化学稳定性好，吸收效果好；吸收剂粘度低，若粘度太大一方面装置动力损失较大，同时会造成吸收系数降低，影响吸收效果。优选地，含硅氧烷的hcl气体g1通入吸收塔1流量v＝4000nm3/h。优选地，吸收塔1内温度t＝-15～5℃，压力p＝-0.2～0.2mpa。优选地，吸收剂循环量q＝10～15m3/h，吸收剂消耗量s＝40～300kg/h。优选地，吸收塔1采用填料塔，空塔气速u＝0.4～0.8m/s，塔内液体喷淋密度u＝8～12m3/m2·h-1。为了进一步测试本发明实施例提供的有机硅水解hcl气体中微量硅氧烷洗脱方法的洗脱效果，采用图2所示装置分别进行洗脱前后hcl气体中的硅氧烷含量测量。如图2所示，voc含量试验测定装置包括转子流量计6，voc吸收瓶7和hcl吸收瓶8，转子流量计6通过导管9连通至voc吸收瓶7，voc吸收瓶7通过导管10连通至hcl吸收瓶8，hcl吸收瓶8通过导管11排出尾气。运行说明：含有voc的hcl气体经转子流量计6计量后由导管9进入含有定量吸收剂(250ml)的voc吸收瓶7(容积500ml)，在此hcl中voc被吸收剂完全吸收；未被吸收的气体由导管10进入hcl吸收瓶8(容积500ml)，气体中的hcl被水完全吸收，不溶性气体由导管11排出。分别测定洗脱前后吸收液中voc浓度，计量气体总流量，通过理论计算得到hcl气体中voc含量ω，计算公式如下：式中，250为吸收液体积，ml；ρl为吸收液密度，kg/ml；c1、c2为吸收前后吸收液中voc质量百分含量，采用色谱仪测量；vg为测定时间段内流过流量计的气体总流量，m3；ρg为气体密度，kg/m3。下面实施例1-3以吸收剂采用高环硅氧烷净化吸收含硅氧烷的hcl气体为例，进一步说明其净化效果。高环硅氧烷吸收剂、含voc的hcl气体连续供给，含voc的hcl气体通入量v＝4000nm3/h，吸收塔内操作压力p＝0.15mpa(g)，操作温度-5℃；吸收剂循环量q＝12m3/h；吸收剂消耗量s＝40～300kg/h。吸收塔：塔径dn1000，填料层高h＝5.5m，共轭环塑料乱堆填料50×40×1.4。系统稳定后分别利用voc含量测定试验装置测定洗脱前后hcl气体中的硅氧烷含量，如表2所示：表2高环吸收剂吸收前后d3、d4、d5、d6、d7含量变化对照表采用高环硅氧烷作为吸收剂(气相分压3.6pa)，吸收前测定的hcl气体中voc含量ω＝350～500ppm，吸收后ω＝150～250ppm，吸收率可达50％左右。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。当前第1页12