专利名称:有机氯硅烷水解新工艺的制作方法
本发明为有机氯硅烷水解，生成聚硅氧烷和无水氯化氢的一种新工艺方法。
在本发明前有过量水水解，生成环硅氧烷和端基为羟基的线状聚硅氧烷两部分组成的水解物和盐酸。由于生成物氯化氢溶解于水或稀酸中，放出大量的热，为使反应温度保持在工艺条件要求之内，需将热量移出，而耗费大量的能量。
生成盐酸的浓度由加水量而定，一般是生成32～34%(Wt)的盐酸。虽然这样的盐酸也可以同甲醇合成氯甲烷，但不论是采用液相法，还是气相法，都要消耗很多能量。
在英国专利GB211247A中叙述了饱和盐酸同二甲基二氯硅烷反应，生成水解物和饱和盐酸及无水氯化氢的专利内容。
它的加料比为二甲基二氯硅烷∶水＝1∶2(摩尔比)。在例3中其摩尔比为1∶4。氯化氢的回收率为66～87%(Wt)。还有34～13%(Wt)的氯化氢以饱和盐酸的形式出现。这样的盐酸还需经过解析才能得到氯化氢，又要增加设备和能耗。
根据公认的知识，我们在工作中发现，水只要和氯硅烷接触，就发生水解反应，生成的氯化氢没有过量的水溶解就会以气态放出。虽然氯硅烷水解反应是不可逆的，并不因为氯化氢浓度的增加，使水解反应不能进行。但在高氯化氢浓度下，有机氯硅烷粒子表面，形成一层氯化氢气体膜，使水分子不易和有机氯硅烷分子接触，因而降低了反应速度。更为严重的是在反应未完全之前，有机氯硅烷分子就会扩散到氯化氢中被带走，因此降低了收率同时也影响了氯化氢的纯度，给氯甲烷合成工段带来困难。本发明的关键之一就是采用了在一定压力下水解。使氯化氢在那一压力和温度下，处于不饱和状态，因此也不生成气体膜既加快了反应速度，也防止了有机氯硅烷的损失。
采用以下工艺步骤是本发明的主要特点①反应器采用静态混合器或苏尔士式静态混合器和长导流管，以加强混合作用和增加反应时的压力。
②水解反应系统是一个循环回路(如图所示)酸液是回路中的循环介质，不外流。
③水解反应段保持一定压力，让所有有机氯硅烷完全水解后产生的氯化氢都溶解在酸中后，整个体系的盐酸在那个压力下，还处于不饱和状态，在水解反应完成后，使压力逐渐下降，直到变成常压，使氯化氢以气体状态放出，达分离氯化氢和水解物的目的。
④增大反应时循环酸和有机氯硅烷的比例，有两个作用一是增大了有机氯硅烷和水的接触机会，二是反应前后，酸的浓度和反应体系的温度变化小。
以下的工艺条件对本发明都是合适的①反应温度20～50(最佳为35±5)℃②在反应器中的停留时间10～150秒。(最佳为25±2秒)③循环酸和投入的有机氯硅烷的体积比是100∶1～60∶1(最佳为75∶1)④投入的水(或投入盐酸中的水)和有机氯硅烷中氯的当量比为1.05～1.10∶1(指每小时投料的平均值)。
⑤静态混合器的操作压力为9.8～30×104(最佳为16.3～21×104)以上帕斯卡本发明中的有机氯硅烷，用一个通式表示为RaHbSiCL(4-a-b)R表示为烷基、烯基，腈乙基;H表示氢。a是大于等于1小于等于3的正整数。b可以是0;1;2;。a+b为大于或等于2，小于等于3的正整数。当a大于或等于2时R可为相同基团和不同基团。
为了更好说明本发明的特点，对图示作如下解释水解工艺是在一个环路中进行的。它的主要设备是由①苏尔士式静态混合器和②导流管③气液分离器和④相分离器;⑤中和器;⑥热交换器⑦输液泵等组成。计量后的有机氯硅烷和水(或盐酸)在静态混合器入口处加入，随循环酸通过反应器，进入气液分离器，氯化氢完全解吸并分离出去，液体进入相分离器，上层的油相为酸性水解物进入中和器(或水洗器)，下层的水相为盐酸通过泵和热交换器循环使用。
为证明本发明的可靠性，举如下实例以说明，实例不是发明的界限。
例一在上述的环路系统中，进行二甲基二氯硅烷水解，反应温度30±2℃，酸液循环量3±0.1m3/h;在静态混合器和导流管中的总停留时间23.2～24.8秒;二甲基二氯硅烷的投料量40斤公/小时;水投料量5.58公斤/小时。二甲基二氯硅烷和水的投料比1∶1.1(摩尔比)静态混合器的入口压力为2.1×105帕斯卡出口压力为16.3×104帕斯卡。所得产物指标如下酸性水解物中含酸量3.0～3.8%(Wt);粘度7.5～8.5厘沲(20℃);中和后水解物为中性或微酸性，粘度18～25厘沲(20℃)水解物收率97.5%(Wt)环硅氧烷含量30～35%(Wt)该水解物符合以后各工艺要求，氯化氢的产率为96～96.9%(Wt)。
例二其它条件和例一相同，只要把反应温度从30℃提高到35±2℃，水解物中酸含量降至2.53～2.87%(Wt)其它指标未变。
例三其它条件如例一，只是酸性水解物进行一次水洗。计算加水量，使水解物中的酸全部进入水相，生成25±2%(Wt)的盐酸，这样水洗后，水解物中的酸降至1%(Wt)以下，中和很方便，得到的稀盐酸沉降48小时后，加入反应回路中，提高了氯化氢的回收率。水洗反应器可以是带搅拌的反应釜，也可以是静态混合器。
本发明的特点是①比过量水水解和恒沸酸水解，节省很多能量。
②工艺稳定性好，氯化氢收率高达90～98%(Wt)，比英国专利GB211247A中所谈的方法提高24～11%(Wt)所得水解物的质量，除环硅氧烷低一些之外和过量水水解的水解物无区别。
③没有酸液排出。
权利要求
1.一种有机氯硅烷连续水解新工艺。它的主体设备是反应器和相分离器[4]。本发明的特征在于反应器是静态混合器[1]用有机氯硅烷体积的六十至一百倍(最佳为七十五倍)的常态下盐酸饱和溶液循环操作，有机氯硅烷水解所需的水以水或盐酸中的水加入，其量与有机氯硅烷中的氯的当量比为1.05～1.1∶1，水解反应是在9.8～30×104帕斯卡(最佳为16.3～21×104帕斯卡)压力，温度为20～50℃(最佳为35±5℃)下反应，物料在反应器中的总停留时间为10～150秒(最佳25±2秒)。
2.如权利要求
1所说的水解新工艺，其特征是采用苏尔式静态混合器。相分离前加一气液分离器〔3〕，相分离器后加循环液输送泵〔7〕和热交换器〔6〕。以保证长期稳定运转。
3.如权利要求
1和2所说的水解新工艺，其特征在于从相分离器分离出来的酸牲水解物，再进行一次水洗，(该设备亦可用静态混合器)以降低水解物中的酸含量，提高氯的回收率。
专利摘要
本发明提出了等当量水水解有机氯硅烷的新工艺，其特征在于采用静态混合器为水解反应器，用饱和盐酸循环操作，水解是在压力下进行的；反应生成的氯化氢全部以气态形式回收，回收率达90～98％；制得的水解物符合以后各工艺的要求。
文档编号C08G77/06GK85100433SQ85100433
公开日1986年7月23日 申请日期1985年4月1日
发明者姜景勋, 全承圭, 董英俊 申请人:吉林化学工业公司研究院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan