一种有机硅硅氢加成连续化生产设备的制作方法

1.本实用新型属于有机硅合成领域，尤其涉及一种有机硅硅氢加成连续化生产设备。


背景技术：

2.硅氢加成是指含si-h的含氢硅氧烷和不饱和的有机化合物发生加成反应从而得到改性有机硅化合物的过程。有机硅硅氢加成常用的不饱和有机化合物包括烯基聚醚、不饱和烯烃、烯酸酯、烯醇等。硅氢加成过程中往往会强放热，反应过程难以控制，冲温现象严重带来危险以及引起不必要的副反应，从而导致产品质量不佳。
3.常规的生产合成方式是采用搅拌式反应釜进行反应，烯基聚醚硅氢加成如专利 cn101690878a，但是因烯丙基聚醚和七甲基三硅氧烷进行硅氢加成会强放热，反应过程反应温度难以控制，冲温现象严重，并且很难通过反应釜外的夹套及时充分地移走，会形成局部热斑，引起不必要的副反应，产物往往杂质多、粘度大、颜色深，使最终的增效作用大打折扣。
4.美国专利us6350824b公开了一种连续硅氢加成的方法，采用搅拌釜式反应器与管状反应器相结合的工艺，物料先在搅拌釜内搅拌混合，在进入到管状反应器中反应。但是，物料不相容，在输送至管式反应器中，容易分层使反应配比发生变化，且无法保证管式反应器中硅氢能充分反应。这样使用该工艺得到的产品质量不稳定。
5.中国专利cn108047263a、cn108017787a采用螺旋状塞流式反应器进行反应，通过外部的换热接枝热交换控制反应器内部温度，然而该塞流式反应器结构复杂不易于生产，且需要用到异丙醇、丙酮等有机溶剂，需要进行脱低处理，增加反应步骤也增加了生产成本，且溶剂易挥发对环境不利。


技术实现要素：

6.为了解决克服现有技术反应质量不稳定、不环保的技术问题，本实用新型的目的是提供一种有机硅硅氢加成连续化生产设备，可连续化循环生产，有效控制反应温度，该装置为闭路循环装置，效率高、环保，做出成品品质稳定。
7.为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：
8.一种有机硅硅氢加成连续化生产设备，该设备包括第一储罐、第二储罐、填料塔和产品罐；第一储罐、第二储罐分别用于储存含氢硅氧烷和烯基聚醚不饱和的有机化合物，第一储罐、第二储罐分别通过计量泵连接预热器，并通过预热器分别连接至填料塔的底部，填料塔内部填充负载型金属催化剂，填料塔加成产物最终连接至产品罐。
9.作为进一步改进，该设备还包括循环中间罐，填料塔顶部连接至循环中间罐，循环中间罐通过循环泵连接至填料塔底部和产品罐。
10.作为进一步改进，填料塔内设置温度感应器用于反馈反应放热情况，及时对原料输送流量进行调整。
11.作为进一步改进，填料塔含有加热装置，对于反应温度进行补充，保证反应在设定温度进行。
12.作为进一步改进，产品罐进料管连接有过滤装置，填料塔加成产物通过过滤装置后进入产品罐。优选，过滤装置为活性炭过滤装置。
13.作为进一步改进，预热器设定温度为20-180℃，第一储罐和第二储罐的输送速率分别为 10-10000kg/h，10-10000kg/h。
14.作为进一步改进，不饱和的有机化合物选自烯基聚醚、不饱和烯烃、烯酸酯和烯醇中一种或多种，含氢硅氧烷和不饱和的有机化合物的质量配比为50-100：50-500。
15.作为进一步改进，金属催化剂为含钯、铑或铂的络合物，优选，金属催化剂为铂金属催化剂，再优选为氯铂酸异丙醇溶液、铂-二乙烯基二硅氧烷类karstedt铂催化剂、铂-烯基聚醚类karstedt催化剂、负载型固体铂催化剂中的至少一种。
16.本实用新型由于采用了上述的技术方案，不需要溶剂，温度感应器可以反馈反应放热情况；加入循环装置可以对于反应不完全的物料补充反应；负载金属催化剂可以重复使用，方便更换，效率高，环保；加活性炭过滤装置可提升产品外观品质；工艺可闭路循环生产、可连续化生产，绿色、环保、高效。
附图说明
17.图1为本实用新型含氢硅氧烷的合成路线图。
18.图2为硅氢加成反应路线图；其中a＝o(c2h4o)a(c3h6o)b(c4h8o)cr或cyh2y+1或ocyh2y+1 或oocyh2y+1。
19.图3为连续化生产方法的设备结构图。
具体实施方式
20.连续化生产设备如图3所示，包括：
21.储罐：用来储存原料；
22.计量泵：按比例输送原料的输送装置；
23.循环泵：循环中间罐物料输送装置；
24.预热器：加热原料；
25.填料塔：内部装有负载型金属催化剂，保证硅氢加成反应进行；
26.填料塔温度感应器：反馈反应放热情况，及时对原料输送流量进行调整；
27.过滤装置：内部装有活性炭。
28.储罐1中放入含氢硅氧烷，储罐2中放入不饱和的有机化合物。
29.预热器设定温度20-180℃，储罐1和储罐2的输送速率为10-10000kg/h，10-10000kg/h，具体根据含氢硅氧烷和烯基聚醚的结构、分子量来确定。
30.如图3所示，本实用新型输送装置中取消了常规的釜式搅拌器，避免了混合后输送过程中物料分层导致的反应不均匀，直接通过进料泵按比例输送至负载型金属催化剂填料塔；填料塔设有温度感应装置，对于不同配方可以通过显示温度有效控制进料温度，从而保证反应平稳进行；设有循环中间罐，一可以用来储存中间产品，二对于未反应完全的物料输送至负载金属催化剂填料塔进行二次至多次反应进行补救，有效避免因反应不充分而导致
的不合格品；对反应完全的物料则输送至活性炭吸附装置进行过滤处理，得到产品颜色更浅，外观品质更高。
31.实施例1
32.储罐2中放入分子量400的烯丙基聚醚，向其中加入1000ppmkcl、1000ppmbht抗氧剂，储罐1中放入含氢三硅氧烷(md’m)，预热器温度设定为100℃，用计量泵同时按比例输送两种原料，含氢三硅氧烷输送速度为100kg/h，烯丙基聚醚输送速度为210kg/h，经过预热器后的物料进入装满负载型铂金催化剂的反应装置，从底部由泵的压力不断向上输送，充分接触铂金催化剂，温度感应装置显示温度为103℃，顶部取样红外检测无si-h残留，则通过活性炭过滤装置进行过滤，所得成品为无色透明液体。检测粘度为36.3mm2/s，pt-co色度为20，表面张力(0.1％wt水溶液)为20.1mn/m，取20μl0.1％浓度水溶液在聚乙烯膜上润湿面积为80mm2。
33.对比例1
34.储罐2中放入分子量400的烯丙基聚醚，储罐1中放入含氢三硅氧烷(md’m)，预热器温度设定为100℃，用计量泵同时按比例输送两种原料，含氢三硅氧烷输送速度为100kg/h，烯丙基聚醚输送速度为210kg/h，经过预热器后的物料进入装满负载型铂金催化剂的反应装置，从底部由泵的压力不断向上输送，充分接触铂金催化剂，温度感应装置显示温度为125℃，顶部取样红外检测有si-h残留，需要通过循环泵进行重新进入反应装置进行二次反应，循环 2次以后红外检测无si-h残留，则通过活性炭过滤装置进行过滤，所得成品为无色透明液体。检测粘度为48.5mm2/s，pt-co色度为20，表面张力(0.1％wt水溶液)为20.8mn/m，取20 μl0.1％浓度水溶液在聚乙烯膜上润湿面积为65mm2。
35.实施例2
36.储罐2中放入分子量450的乙烯基聚醚，向其中加入1000ppmcaso4、储罐1中放入含氢硅氧烷(md’2m)，预热器温度设定为100℃，用计量泵同时按比例输送两种原料，含氢硅氧烷输送速度为80kg/h，烯丙基聚醚输送速度为280kg/h，经过预热器后的物料进入装满负载型铑金催化剂的反应装置，从底部由泵的压力不断向上输送，充分接触铂金催化剂，温度感应装置显示温度为105℃，顶部取样红外检测无si-h残留，则通过活性炭过滤装置进行过滤，所得成品为无色透明液体。检测粘度为65.3mm2/s，pt-co色度为15，表面张力(0.1％wt 水溶液)为21.3mn/m，取20μl0.1％浓度水溶液在聚乙烯膜上润湿面积为53mm2。
37.对比例2
38.储罐2中放入分子量450的乙烯基聚醚，向其中加入100ppm生育酚，储罐1中放入含氢硅氧烷(md’m)，预热器温度设定为100℃，用计量泵同时按比例输送两种原料，含氢硅氧烷输送速度为80kg/h，烯丙基聚醚输送速度为280kg/h，经过预热器后的物料进入装满负载型铑金催化剂的反应装置，从底部由泵的压力不断向上输送，充分接触铂金催化剂，温度感应装置显示温度为130℃，顶部取样红外检测有si-h残留，需要通过循环泵进行重新进入反应装置进行二次反应，循环1次以后红外检测无si-h残留，则通过活性炭过滤装置进行过滤，所得成品为无色透明液体。检测粘度为78.8mm2/s，pt-co色度为18，表面张力(0.1％wt 水溶液)为22.1mn/m，取20μl0.1％浓度水溶液在聚乙烯膜上润湿面积为41mm2。
39.实施例3
40.储罐2中放入分子量500的甲基烯丙基聚醚，向其中加入500ppmna3po4、300ppm3,
4,5
‑ꢀ
三羟基苯甲酸抗氧剂，储罐1中放入含氢硅氧烷(md2d’3m)，预热器温度设定为110℃，用计量泵同时按比例输送两种原料，含氢硅氧烷输送速度为100kg/h，烯丙基聚醚输送速度为306kg/h，经过预热器后的物料进入装满负载型铂金催化剂的反应装置，从底部由泵的压力不断向上输送，充分接触铂金催化剂，温度感应装置显示温度为114℃，顶部取样红外检测无si-h残留，所得成品为黄褐色透明液体。检测粘度为43.7mm2/s，pt-co色度为300，表面张力(0.1％wt水溶液)为21.5mn/m，取20μl0.1％浓度水溶液在聚乙烯膜上润湿面积为48mm2。
41.对比例3
42.储罐2中放入分子量500的甲基烯丙基聚醚，向其中加入500ppmna3po4、300ppm3,4,5
‑ꢀ
三羟基苯甲酸抗氧剂，储罐1中放入含氢硅氧烷(md2d’3m)，预热器温度设定为110℃，用计量泵同时按比例输送两种原料，含氢硅氧烷输送速度为80kg/h，烯丙基聚醚输送速度为 245kg/h，经过预热器后的物料进入装满负载型铂金催化剂的反应装置，从底部由泵的压力不断向上输送，充分接触铂金催化剂，温度感应装置显示温度为112℃，顶部取样红外检测无 si-h残留，则通过活性炭过滤装置进行过滤，所得成品为无色透明液体。检测粘度为40.8mm2/s，pt-co色度为25，表面张力(0.1％wt水溶液)为21.7mn/m，取20μl0.1％浓度水溶液在聚乙烯膜上润湿面积为49mm2。
43.本实用新型实施例和对比例的工艺条件如下表1：
44.表1
[0045][0046]
本实用新型实施例和对比例的产品性能如下表2：
[0047]
表2
[0048][0049]
实施例4
[0050]
储罐1中放入含氢三硅氧烷(md’m)，储罐2中放入十六烯烃，预热器温度设定为100℃，用计量泵同时按比例输送两种原料，含氢三硅氧烷输送速度为200kg/h，十六烯烃输送速度为210kg/h，经过预热器后的物料进入装满负载型铂金催化剂的反应装置，从底部由泵的压力不断向上输送，充分接触铂金催化剂，温度感应装置显示温度为105℃，顶部取样红外检测无si-h残留，则通过活性炭过滤装置进行过滤，所得成品为无色透明液体。检测粘度为 10.3mm2/s，pt-co色度为20，表面张力(纯硅油)为20.8mn/m。
[0051]
实施例5
[0052]
储罐1中放入含氢四硅氧烷(md’2m)，储罐2中放入丙烯酸月桂酯，预热器温度设定为120℃，用计量泵同时按比例输送两种原料，含氢四硅氧烷输送速度为300kg/h，丙烯酸月桂酯输送速度为480kg/h，经过预热器后的物料进入装满负载型铂金催化剂的反应装置，从底部由泵的压力不断向上输送，充分接触铂金催化剂，温度感应装置显示温度为120℃，顶部取样红外检测有si-h残留，需要通过循环泵进行重新进入反应装置进行二次反应，循环2次以后红外检测无si-h残留，则通过活性炭过滤装置进行过滤，所得成品为无色透明液体。检测粘度为280mm2/s，pt-co色度为30。
[0053]
以上为对本实用新型实施例的描述，通过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列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。