一种从HCl中脱除并完全回收二甲基二氯硅烷工艺的制作方法

本发明涉及化工领域，是一种从hcl中脱出并完全回收二甲基二氯硅烷工艺。

背景技术：

现有技术的大型有机硅装置水解二甲基二氯硅烷生产硅氧烷副产品盐酸气体，盐酸气体亦称hcl气体。当今最经济的二甲基二氯硅烷水解方法是过饱和盐酸法，又称浓盐酸水解法。专利号zl201410012354.8的已授权专利公开了从盐酸气体中脱除和回收二甲基二氯硅烷工艺，其工艺过程是：

1在冷冻盐水石墨过冷器501的下游设置一级hcl过冷器507-1，气相含二甲基二氯硅烷＜0.99％(mol)的hc1气体4冷却至温度＜-20℃，使二甲基二氯硅烷＜0.5％(mol)的干hcl5进入玻璃棉过滤器502，经过玻璃棉过滤器502脱水，将悬浮在hcl气相中的＞90％wt浓酸雾滴和二甲基二氯硅烷小液珠滤除，并聚集成大液滴靠重力滑落到玻璃棉过滤器502下部的收集槽中，经过过滤得到二甲基二氯硅烷＜0.5％(mol)的干hcl5，干hcl5中含h2o＜100ppm(wt)；

2二甲基二氯硅烷＜0.5％(mol)的干hcl5进入二甲基二氯硅烷吸收塔504内置金属丝网波纹填料，过冷后的液体ch3cl与干hcl在金属丝网波纹填料表面逆流接触，液体ch3cl不断挥发，温度随之迅速降低，液体ch3cl的挥发提供了大量的冷量，使出塔气hcl主体温度降至＜-35℃，吸收剂温度＜-50℃，二甲基二氯硅烷溶解在吸收剂中使吸收液温度升高，伴随着二甲基二氯硅烷被吸收多余的热量，使一部分液体ch3cl蒸发到气相中，脱除二甲基二氯硅烷后的干hcl6含有ch3cl＜2.3％(mol)，二甲基二氯硅烷＜0.01～0.02％(mol)，经过一级hcl过冷器507-1和二级hcl过冷器507-2，换热后送到ch3cl合成反应釜；

3从二甲基二氯硅烷吸收塔504塔釜排出液与一级液体ch3cl过冷器509-1换冷后进入精馏塔505的中段，精馏塔505设有上、下两段填料，上端填料喷洒新鲜液体ch3cl8，将二甲基二氯硅烷＜0.1(wt)由精馏塔出口气11送入循环ch3cl压缩机，吸收液通过下段填料精馏，使精馏塔505含有二甲基二氯硅烷＞99.9％(wt)、ch3cl＜0.1(wt)的釜液经水冷后，由二甲基二氯硅烷返回泵503送往二甲基二氯硅烷水解工序400，见图1。

存在的问题是，虽然其能够彻底消除原料hcl气相中的二甲基二氯硅烷，并能够将分离下来的二甲基二氯硅烷处理合格全部返回到二甲基二氯硅烷水解工序，但是，其工艺过程包含冷冻盐水石墨过冷器501、一级hcl过冷器507-1、二级hcl过冷器507-2、玻璃棉过滤器502、一级液体ch3cl过冷器509-1、二级液体ch3cl过冷器509-2、二甲基二氯硅烷吸收塔504、二甲基二氯硅烷返回泵503、再沸泵506和釜液过冷器508，需要上述10台设备才能够实现彻底消除原料hcl气相中的二甲基二氯硅烷，并能够将分离下来的二甲基二氯硅烷处理合格全部返回到二甲基二氯硅烷水解工序，其使用设备多，存在占地面积大、投资和生产成本高、建设周期长、工艺过程复杂、工艺控制难度大、生产周期长的问题，也增大了生产中出现差错的概率。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的缺点和不足，提供一种简化流程、降低投资、能量利用合理、运行费用低、安全性好的从hcl中脱出并完全回收二甲基二氯硅烷工艺。

本发明解决技术问题的技术方案是：一种从氯化氢中脱除并完全回收二甲基二氯硅烷工艺，它包括浓盐酸水解二甲基二氯硅烷工序400，其特征是：还包括以下步骤：

1)从浓盐酸水解二甲基二氯硅烷工序400来的原料气3的hcl作为热源进入提馏塔523下部，在提馏塔523的陶瓷波纹填料上淋洒冷交换器524的分凝液13和吸收塔504的釜液7；利用液态hcl及液态ch3cl蒸发使原料气3降温，并使一部分二甲基二氯硅烷冷凝，同时釜液7和分凝液13中的二甲基二氯硅烷流向提馏塔523的塔釜，提馏塔523的塔釜液15中二甲基二氯硅烷重量与原料气中二甲基二氯硅烷重量相等，塔釜液15回流到浓盐酸水解二甲基二氯硅烷工序400，含二甲基二氯硅烷＜0.99％的气相hcl4流出提馏塔523；

所述从浓盐酸水解二甲基二氯硅烷工序400来的原料气3中含有hcl、ch3cl和二甲基二氯硅烷；

所述吸收塔504排出的釜液7含有液态ch3cl和二甲基二氯硅烷；

所述冷交换器524排出的分凝液13包含冷冻回收的二甲基二氯硅烷和硅氧烷；

2)进入提馏塔523的原料气3出填料层后，含二甲基二氯硅烷＜0.99％的气相hcl4进入冷交换器524，在冷交换器524中，气相hcl4携带的二甲基二氯硅烷被分馏到分凝液13中，二甲基二氯硅烷＜0.5％(mol)的干hcl5进入吸收塔504、将剩余的二甲基二氯硅烷全部冷凝到吸收塔504的釜液7中，这两股液体的二甲基二氯硅烷被全部回收，冷量也被充分利用，同时，脱除了二甲基二氯硅烷的干气相hcl6在冷交换器524与气相hcl4换热后送到ch3cl合成反应釜；

3)在吸收塔504下部设置了鼓泡段，鼓泡段由中心管外缠绕的盘管和处于盘管底部的环形鼓泡管组成、且焊接在与塔壁焊牢的槽钢上，含众多小气泡的两相流从中心管外壁盘管和塔壁之间的间隙流过，使液相中的hcl和ch3cl挥发制冷，使系统冷冻温度降低，甚至使一部分hcl液化，盘管中流通的液体ch3cl被过冷到-50℃，成为吸收塔504的釜液7；＞60％的液体ch3cl在鼓泡层中挥发制冷，二甲基二氯硅烷＜0.5％(mol)的干hcl5中的＞80％的二甲基二氯硅烷在鼓泡层中被冷凝；

4)吸收塔504中的丝网波纹填料充分被润湿，在巨大的填料表面，形成很薄的hcl+ch3cl薄膜，气体从表面通过，使hcl和ch3cl挥发，进一步降温制冷，成为出塔气的脱除了二甲基二氯硅烷的干气相hcl6的温度小于-50℃～-60℃，二甲基二氯硅烷被彻底吸收，二甲基二氯硅烷小于100ppm(mol)，脱除了二甲基二氯硅烷的干气相hcl6进入冷交换器524；

5)新鲜液体ch3cl8进入预冷器520与部分ch3cl蒸发，液体ch3cl8预冷后进入吸收塔504的鼓泡段；

6)吸收塔504的釜液7通过釜液泵打入压力贮罐522，然后流出压力贮罐522、进入提馏塔523。

本发明的有益效果是：

1取消了再沸器的提馏塔521，以原料气为热源，将釜液(7)和分凝液(13)的轻组分hcl、ch3cl汽化上升，使重组分二甲基二氯硅烷液化流入塔釜；

2在二甲基二氯硅烷吸收塔504底部设置了鼓泡层和循环中心管；

3在环形鼓泡管壁上钻了很多小孔，当冷hcl气流从小孔中高速喷出进入液体ch3cl中，使液体ch3cl强烈挥发制冷，使系统快速降温；

4在二甲基二氯硅烷吸收塔504鼓泡层中设置了盘管，管外液体ch3cl被挥发；-50～-60℃盘管内的液体hcl迅速冷却到t＜-50℃；

5盘管内的液体ch3cl过冷后淋洒在二甲基二氯硅烷吸收塔504的丝网波纹填料上，仅有一小部分液体ch3cl在填料表面挥发，气体温度降低-50～-60℃，有足够多的液体ch3cl用来洗涤经鼓泡层＞80％二甲基二氯硅烷被吸收后残余二甲基二氯硅烷，因此，净制后的hcl中二甲基二氯硅烷＜100ppm(mol)(保证值为200ppmmol)。

具有流程简化、投资低、能量利用合理、运行费用低、安全性好的优点，因此更有竞争性。

附图说明

图1为现有技术的从盐酸气体中脱除和回收二甲基二氯硅烷工艺流程图；

图2为本发明的从hcl中脱出并完全回收二甲基二氯硅烷工艺流程图。

图中：1二甲基二氯硅烷，2酸性冷凝液，3含二甲基二氯硅烷＜4.3％(mol)的原料气，4含二甲基二氯硅烷＜0.99％的气相hcl，5二甲基二氯硅烷＜0.5％(mol)的干hcl，6脱除了二甲基二氯硅烷的干气相hcl，7釜液，8新鲜液体ch3cl，9循环液体ch3cl，10循环气体ch3cl，11精馏塔出气口，12热二甲基二氯硅烷和硅氧烷液体，13冷冻回收的二甲基二氯硅烷和硅氧烷，14冷冻盐水，15釜液，400二甲基二氯硅烷水解工序，501冷冻盐水石墨冷却器，502玻璃棉过滤器，503二甲基二氯硅烷返回泵，504吸收塔，505精馏塔，506再沸器，507-1一级hcl换冷器，507-2二级hcl换冷器，508釜液水冷器，509-1一级ch3cl过冷器，509-2二级ch3cl过冷器，520液体ch3cl预冷器，521釜底泵，522压力贮罐，523提馏塔，524冷交换器。

具体实施方式

下面通过附图和具体实施例对本发明进一步说明。

参见图1，实施例1，本实施例一种从氯化氢中脱除并完全回收二甲基二氯烷工艺，它包括浓盐酸水解二甲基二氯硅烷工序400，还包括以下步骤：

1)从浓盐酸水解二甲基二氯硅烷工序400来的含二甲基二氯硅烷＜4.3％(mol)的原料气3的hcl作为热源进入提馏塔523下部，在提馏塔523的陶瓷波纹填料上淋洒冷交换器524的分凝液13和吸收塔504的釜液7；利用液态hcl及液态ch3cl蒸发使原料气3降温，并使一部分二甲基二氯硅烷冷凝，同时釜液7和分凝液13中的二甲基二氯硅烷流向提馏塔523的塔釜，提馏塔523的塔釜液15中二甲基二氯硅烷重量与原料气3中二甲基二氯硅烷重量相等，塔釜液15回流到浓盐酸水解二甲基二氯硅烷工序400，含二甲基二氯硅烷＜0.99％的气相hcl4流出提馏塔523；

所述从浓盐酸水解二甲基二氯硅烷工序400来的原料气3中含有hcl、ch3cl和二甲基二氯硅烷，仅有雾沫夹带的浓盐酸和硅氧烷的液滴对碳钢有腐蚀性；

所述吸收塔504排出的釜液7当温度为～-42℃，含有hcl49.3％、ch3cl47％、二甲基二氯硅烷3.5％(mol％)；

所述冷交换器524排出的分凝液13温度为～-32℃，含有hcl36.6％、ch3cl6.7％、二甲基二氯硅烷56.2％(mol％)，正常操作时，脱除二甲基二氯硅烷的干hcl6几乎不含二甲基二氯硅烷，因此，原料气3中二甲基二氯硅烷的重量与提馏塔523排出的釜液15中的二甲基二氯硅烷重量相等；

2)进入提馏塔523的原料气3出填料层后，含二甲基二氯硅烷＜0.99％的气相hcl4进入冷交换器524，在冷交换器524中，气相hcl4携带的二甲基二氯硅烷被分馏到分凝液13中，二甲基二氯硅烷＜0.5％(mol)的干hcl5进入吸收塔504、将剩余的二甲基二氯硅烷全部冷凝到吸收塔504的釜液7中，这两股液体的二甲基二氯硅烷被全部回收，冷量也被充分利用，同时，脱除了二甲基二氯硅烷的干气相hcl6在冷交换器524与气相hcl4换热后送到ch3cl合成反应釜；

3)在吸收塔504下部设置了鼓泡段，鼓泡段由中心管外缠绕的盘管和处于盘管底部的环形鼓泡管组成、且焊接在与塔壁焊牢的槽钢上，含众多小气泡的两相流从中心管、外壁盘管和塔壁之间的间隙流过，使液相中的hcl和ch3cl挥发制冷，使系统冷冻温度降低，甚至使一部分hcl液化，盘管中流通的液体ch3cl被过冷到-50℃，成为吸收塔504的釜液7；＞60％的液体ch3cl在鼓泡层中挥发制冷，二甲基二氯硅烷＜0.5％(mol)的干hcl5中的＞80％的二甲基二氯硅烷在鼓泡层中被冷凝；

4)吸收塔504中的丝网波纹填料充分被润湿，在巨大的填料表面，形成很薄的hcl+ch3cl薄膜，气体从表面通过，使hcl和ch3cl挥发，进一步降温制冷，成为出塔气的脱除了二甲基二氯硅烷的干气相hcl6的温度＜-50℃～-60℃，二甲基二氯硅烷被彻底吸收，二甲基二氯硅烷小于100ppm(mol)，脱除了二甲基二氯硅烷的干气相hcl6进入冷交换器524；

5)新鲜液体ch3cl8进入预冷器520与一部分ch3cl在管间蒸发，预冷后进入吸收塔504的鼓泡段；

6)吸收塔504的釜液7通过釜液泵打入压力贮罐522，然后流出压力贮罐522、进入提馏塔523。

本实施例技术经济效果显著，体现在：

1)提馏塔523的技术佳，效果显著；

(1)从提馏塔523冷冻回收的二甲基二氯硅烷的重量大于专利号zl201410012354.8的已授权专利公开的技术方案中，冷冻盐水石墨冷却器501回收的二甲基二氯硅烷的重量；

(2)提馏塔523既回收冷量，又回收二甲基二氯硅烷，既简化流程，又能合理利用能量；

由于hcl、ch3cl、二甲基二氯硅烷三元系统在低温下都是可以液化的，而且温度越低，液相溶解的hcl浓度也越高；例如：吸收塔504的釜液7的温度-42℃，含有hcl49.3％、ch3cl47％、二甲基二氯硅烷3.5％(mol％)，冷交换器524排出的分凝液13温度为～-32℃，含有hcl36.6％、ch3cl6.7％、二甲基二氯硅烷56.2％(mol％)，它们用作提馏塔523的回流液，液态的hcl和ch3cl蒸发吸热，使系统降温，让原料气3中的二甲基二氯硅烷大部分液化，而吸收塔504的釜液7和冷交换器524排出的分凝液13中的液态二甲基二氯硅烷也流入提馏塔523的塔釜。而且，从提馏塔523釜液15排出的二甲基二氯硅烷正好等于原料气3中的二甲基二氯硅烷重量；原料气3中未冷凝的二甲基二氯硅烷在冷交换器524中大部分被液化，随分凝液13返回提馏塔523，残余的二甲基二氯硅烷经过吸收塔504全部被吸收，随吸收塔504的釜液7返回到提馏塔523的塔顶；而在专利号zl201410012354.8的已授权专利公开的技术方案中，吸收塔504的釜液7中的hcl+ch3cl：二甲基二氯硅烷＝27～30:1(mol比)，大量的液态hcl和ch3cl要在精馏塔505中经过再沸器506被蒸出，宝贵的-32℃～-42℃的冷量非但不能利用，还要消耗水蒸气，能量浪费大！此外，实践证明，再沸器506要求绝对不漏，即使只有0.1的小孔由于h2o与二甲基二氯硅烷相遇生成盐酸，漏点面积迅速扩大，水蒸气一旦漏入精馏塔505中，全部金属丝网填料报废；

(3)提馏塔523的下部填料为陶瓷波纹，其面积大，气体流速低，故能有效的捕获原料气3裹挟的浓盐酸和硅氧烷雾滴，也能起到玻璃棉过滤器502的作用；如果在原料气3的hcl进入提馏塔523之前设置玻璃棉过滤器502，则提馏塔523和塔内的填料均可采用碳钢材质；

2)提馏塔出口气4在冷交换器524中与-50℃～-60℃脱除了二甲基二氯硅烷后的干hcl6逆流换热，在冷交换器524冷端分凝出分凝液13，分凝液13靠重力回流至提馏塔523，回收冷量和相关组分hcl、ch3cl和二甲基二氯硅烷；温度-32℃～-40℃的二甲基二氯硅烷＜0.5％(mol)的干hcl5进入吸收塔504底部的鼓泡管；

3)在吸收塔504塔底设置了鼓泡段，鼓泡段由鼓泡管、缠绕在中心管上的二层盘旋管构成，鼓泡管和中心管均焊牢在制成槽钢上，槽钢与塔底焊牢，中心管作为鼓泡层的液体循环管；

从鼓泡管小孔中高速喷出的-32℃的气流在液体hcl+液体ch3cl的液相中形成水气泡，泡径约为2.0mm，在气泡边界，ch3cl液体挥发制冷，使得气态hcl迅速降温，甚至有一部分hcl被液化，同时，气相中的～＞80％(wt)的二甲基二氯硅烷被液化进入循环液中，紊流程度很高的两相流穿过盘旋管的间隙，使盘旋管内的液体ch3cl被冷却到-45℃～-50℃，-50℃的液体ch3cl淋洒到吸收塔504的填料上；由于铁丝网波纹填料的比表面积大，挂上了薄薄的液层ch3cl，当上升hcl气体通过时，使ch3cl挥发进一步制冷，故出吸收塔504的干hcl气6的温度＜-50℃～-60℃，有利于冷交换；

大部分的ch3cl在鼓泡层中挥发制冷，冷却的ch3cl液体流经吸收塔504的填料层，形成在填料层吸收到流量是填料最低润湿量4～5倍以上。真正进入填料层的二甲基二氯硅烷量只是进入提馏塔523的二甲基二氯硅烷量的十分之一，因此确保出提馏塔523的干hcl气4中二甲基二氯硅烷＜100ppm(mol)；

4)对于釜液泵521，本发明推荐采用屏蔽泵；因为有hcl和ch3cl，一旦与空气接触会严重腐蚀造成泄露；此外，鼓泡层的液面＜3米，必须有一部分泵出口的流体返回泵的入口，来提高泵入口的正净吸入压头，这时泵才不产生气缚。