一种提高有机硅高沸点混合物裂解中HCl转化率的方法及装置与流程

本发明涉及有机硅产品的制备方法及装置，尤其是涉及有机硅高沸点混合物裂解的方法及装置。

背景技术：

0、技术背景

1、有机硅高沸点混合物属于上游有机硅单体生产的主要副产物之一，约占单体产能的3％左右，成分复杂，以si-si、si-c-si、si-o-si等键能结构为主，常压密度约1.13g/ml，沸程100-240℃，因偶尔夹带少量硅、铜等固体颗粒物质，表观呈酱色或黄色液体，容易与空气中水分反应生成腐蚀性氯化氢气体，无法用简单的方法来处理，属于危险化学品废物范畴，若不及时处理，势必对环境造成极其严重的影响，进而影响有机硅单体企业的正常生产。对有机硅高沸物的传统的处理方法之一是，有机硅高沸点混合物在催化剂的作用下，在加压升温的情况下通过与hcl发生裂解反应，以生产有价值的有机硅单体。

2、现有技术中，为确保有机硅高沸点混合物反应完全，反应过程中通常会采取通入过量hcl的方式，最后未反应的hcl排入废气水洗吸收处理系统产生酸性废水。这将导致企业污水处理成本高、难度大等问题。

技术实现思路

1、本发明涉及一种提高有机硅高沸点混合物裂解中hcl转化率的方法及装置，通过在裂解过程中增加一个反应结构，并在反应容器间形成液体物料的外循环，提高有机硅高沸点混合物裂解中hcl的转化率。

2、本发明提供一种有机硅高沸点混合物的裂解方法，包括：有机硅高沸点混合物在催化剂和裂解剂存在下，在第一反应容器中进行裂解反应，裂解后，第一反应容器中未裂解的有机硅高沸点混合物和催化剂以及溶解于其中的hcl，以液体形式从第一反应容器下部送至第二反应结构；第一反应容器中的裂解产物和未反应完的hcl气体，以气体形式从第一反应容器上部送至第二反应结构，在第二反应结构中，所述未裂解的有机硅高沸点混合物发生二次裂解反应；二次裂解反应后，第二反应结构中的液体物质返回第一反应容器中，在第二反应结构和第一反应容器之间形成液体物料的外循环。

3、根据本发明，所述方法还包括两次裂解后的产物进入蒸馏或精馏装置分离得到有机硅单体。

4、在本发明的一种实施方式中，所述第二反应结构是独立于所述蒸馏或精馏装置的反应装置。在本发明的一种实施方式中，所述第二反应结构是位于所述蒸馏或精馏装置内部下方的反应结构。无论第二反应结构是独立的还是内嵌的，在本发明的一个具体实施方式中，所述第二反应结构包括从上至下依次布置的积液盘、降液管、分布器、再分布器及填料层。所述积液盘、降液管、分布器、再分布器、填料均可使用本领域中已知的结构或装置。

5、当所述第二反应结构是独立的反应装置，在本文中也称为第二反应装置，其可以具有本领域已知的各种外观结构，例如各种尺寸或规格的圆柱形外观的反应装置，在该装置内部从上至下依次布设积液盘、降液管、分布器、再分布器及填料层。所述第二反应装置的底部设置液体物料出口，下部设置气体物料进口，上部分别设置气体产物出口和液体物料进口。第一反应容器中的裂解产物和未反应完的hcl气体，从第一反应容器上部排出，通过第二反应装置下部的气体物料进口进入第二反应装置；第一反应容器中未裂解的有机硅高沸点混合物和催化剂以及溶解于其中的hcl，以液体形式从第一反应容器下部排出，通过第二反应装置上部的液体物料进口进入第二反应装置，在第二反应装置中进行二次裂解反应。两次裂解产生的裂解产物以气态从第二反应装置上部的气体产物出口排出，进入后续的蒸馏或精馏装置。两次裂解后仍然为液态的物料经过第二反应装置底部的液体物料出口排出，返回第一反应容器，从而在第二反应装置和第一反应容器之间形成液体物料的外循环。

6、当所述第二反应结构是内嵌于所述蒸馏或精馏装置内部下方的结构时，该结构中的积液盘、降液管、分布器、再分布器及填料层，形成相对独立于蒸馏或精馏装置内其他部件的一组部件群，所述第二反应结构形成的部件群与蒸馏或精馏装置内的其他部件之间，存在间隔空间，并与蒸馏或精馏装置的底部之间也存在空间。所述蒸馏或精馏装置的底部设置液体物料出口，下部设置气体物料进口，中部设置液体物料进口，上部设置气体产物出口，所述气体物料进口位于第二反应结构的下方，所述液体物料进口位于第二反应结构的上方。第一反应容器中的裂解产物和未反应完的hcl气体，从第一反应容器上部排出，通过蒸馏或精馏装置下部的气体物料进口进入第二反应结构；第一反应容器中未裂解的有机硅高沸点混合物和催化剂以及溶解于其中的hcl，以液体形式从第一反应容器下部排出，通过蒸馏或精馏装置中部的液体物料进口进入第二反应结构，在第二反应结构中进行二次裂解反应。两次裂解产生的裂解产物以气态经过第二反应结构，进入蒸馏或精馏装置内部上方的填料层，经蒸馏或精馏装置上部的气体产物出口排出。两次裂解后仍然为液态的物料经过蒸馏或精馏装置底部的液体物料出口排出，返回第一反应容器，从而在第二反应结构和第一反应容器之间形成液体物料的外循环。

7、根据本发明，所述裂解反应的操作压力为0-500kpa g，温度为110-180℃；优选压力为300-450kpa g，温度为140-170℃。

8、根据本发明，所述的催化剂为胺类物质，包括但不限于：三正丁胺、三异丁胺、n,n-二甲基苯胺、三正辛胺等。

9、根据本发明，所述裂解剂选自hcl。

10、在本发明的优选实施方式中，液体物料的外循环量为5～10t/h，第二反应结构中的填料层高度为900～2000mm；更优选，液体物料的外循环量为6～8t/h，第二反应结构中的填料层高度为1200～1500mm。

11、在本发明的一些实施方式中，所述有机硅高沸点混合物为沸点在100-240℃的(ch3)ncl3-n-si-si-(ch3)ncl3-n、(ch3)ncl3-n-si-ch2-si-(ch3)ncl3-n等物质的混合物。

12、在本发明的一些实施方式中，裂解产物为25～40％ch3sicl3、20-40％(ch3)2sicl2、0～1％(ch3)3sicl、15-30％ch3hsicl2等甲基氯硅烷单体。

13、根据本发明，所述方法还包括经蒸馏或精馏的有机硅单体冷凝后收集于存储装置中。

14、在本发明的一个实施方式中，冷凝后的有机硅单体一部分被返回蒸馏或精馏装置的上部，用于维持蒸馏或精馏装置上层液体的组成稳定。

15、在本发明所述方法的反应过程中，第一反应容器内下部的液体物料包括未反应完全的有机硅高沸点混合物、溶解于其中的hcl和催化剂，从第一反应容器下部排出，送至第二反应结构，经第二反应结构进行二次裂解反应后，经过管道再回流至第一反应容器，形成第一反应容器与第二反应结构之间的液体物料的外循环。而第一反应容器中裂解反应的生产物有机硅单体甲基氯硅烷类夹带未反应完的hcl气体被送至第二反应结构，与外循环的物料进行所述二次反应。

16、本发明还提供一种用于所述有机硅高沸点混合物裂解的裂解装置，包括：第一反应容器和第二反应结构；所述第一反应容器用于有机硅高沸点混合物在催化剂和裂解剂存在下进行裂解反应；所述第二反应结构，用于第一反应容器中裂解反应后未裂解的有机硅高沸点混合物进行二次裂解反应；第一反应容器的顶部通过输送气相的管线连接第二反应结构的下部，第一反应容器的下部通过第一输送液相管线连接第二反应结构的上部，第二反应结构的底部通过第二输送液相管线连接第一反应容器的上部；第一反应容器、第二反应结构以及两条输送液相的管线形成液体物料的外循环结构。

17、根据本发明，所述装置还含有蒸馏或精馏装置，所述蒸馏或精馏装置用于分离裂解产物。

18、在本发明的一种实施方式中，所述第二反应结构是独立于所述蒸馏或精馏装置的反应装置。在本发明的一种实施方式中，所述第二反应结构是位于所述蒸馏或精馏装置内的下部的反应结构。无论第二反应结构是独立的还是内嵌的，在本发明的一个具体实施方式中，所述第二反应结构包括从上至下依次布置的积液盘、降液管、分布器、再分布器及填料层。所述积液盘、降液管、分布器、再分布器、填料均可使用本领域中已知的结构或装置。

19、当所述第二反应结构是独立的反应装置，在本文中也称为第二反应装置，其可以具有本领域已知的各种外观结构，例如各种尺寸或规格的圆柱形外观的反应装置，在该装置内部从上至下依次布设积液盘、降液管、分布器、再分布器及填料层。所述第二反应装置的底部设置液体物料出口，下部设置气体物料进口，上部分别设置气体产物出口和液体物料进口。所述气体物料进口与前述输送气相的管线连接，所述液体物料进口与前述第一输送液相管线连接，所述液体物料出口与前述第二输送液相管线连接。

20、当所述第二反应结构是内嵌于所述蒸馏或精馏装置内部下方的结构时，该结构中的积液盘、降液管、分布器、再分布器及填料层，形成相对独立于蒸馏或精馏装置内其他部件的一组部件群，所述第二反应结构形成的部件群与蒸馏或精馏装置内的其他部件之间，存在间隔空间，并与蒸馏或精馏装置的底部之间也存在空间。所述蒸馏或精馏装置的底部设置液体物料出口，下部设置气体物料进口，中部设置液体物料进口，上部设置气体产物出口，所述气体物料进口位于第二反应结构的下方，所述液体物料进口位于第二反应结构的上方。所述气体物料进口与前述输送气相的管线连接，所述液体物料进口与前述第一输送液相管线连接，所述液体物料出口与前述第二输送液相管线连接。

21、根据本发明，所述装置还含有冷凝器，所述冷凝器与蒸馏或精馏装置的顶部连接。

22、根据本发明，所述装置还含有有机硅单体的存储装置，所述存储装置与冷凝器连接，接受经蒸馏或精馏分离后冷凝的有机硅单体。在本发明的一个实施方式中，所述存储装置与蒸馏或精馏装置的上部连接，通过泵送装置将存储装置中的一部分有机硅单体送至蒸馏或精馏装置。

23、在本发明中，如无特殊说明，所述压力为表压。

24、本发明的技术效果是：

25、1、本发明通过提供第二反应结构，以及在第一反应结构和第二反应结构之间形成液体物料的外循环，并进一步形成二次反应空间，增加时空产率。

26、2、通过第二反应结构形成二次反应，使有机硅高沸点混合物与第一反应容器中未反应完的hcl再次反应，提高hcl转化率。