一種三甲氧基氫硅烷的工業(yè)化連續(xù)制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種三甲氧基氫硅烷的工業(yè)化連續(xù)制備方法，屬精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]三甲氧基硅烷既含有水解的烷氧基鍵(Si_0CH3)，又含有活潑的氫鍵(S1-H)，其中S1-0CH3鍵通過水解縮合轉(zhuǎn)化為硅氧烷；與格氏試劑反應(yīng)可生成有機(jī)烷氧基硅烷；S1-H鍵能與一系列的烯、炔等不飽和基的化合物在鉬系催化劑下發(fā)生硅氫加成反應(yīng)，得到各種有機(jī)硅的偶聯(lián)劑、有機(jī)硅封端固化的聚醚以及聚丙烯酸酯密封膠和黏合劑等產(chǎn)品，并且適合于制備許多高純的有機(jī)硅化合物，如改性的硅烷密封膠、抗霧劑、拒水劑、硅烷偶聯(lián)劑如乙烯基、環(huán)氧基及甲基丙烯酰氧基衍生物和涂料材料，其具有重要的應(yīng)用價值，是近年來很受重視有機(jī)硅工業(yè)重要中間體。目前三甲氧基氫硅烷的工業(yè)化生產(chǎn)方法有兩種:
第一種方法為直接法:即米用甲醇與娃粉反應(yīng)合成三甲氧基氫娃燒，該合成方法于1948年由直接法合成有機(jī)氯硅烷的發(fā)明人Rochow提出，但當(dāng)時反應(yīng)效果較差，隨著市場對烷氧基硅烷需求量的增加，人們對該合成方法又產(chǎn)生了濃厚的興趣，1996-1997年在意大利建成了第一套工業(yè)規(guī)模直接法合成三甲氧基氫硅烷的生產(chǎn)裝置，其主要優(yōu)點為，產(chǎn)能比較大，不產(chǎn)生腐蝕設(shè)備的副產(chǎn)物，能夠滿足市場對烷氧基硅烷的需求，但存在設(shè)備投資大；反應(yīng)條件苛刻，安全生產(chǎn)系數(shù)不高等問題。
[0003]第二種方法為酯化法:即采用甲醇與三氯氫硅進(jìn)行酯化反應(yīng)合成三甲氧基氫硅烷，據(jù)資料報道，目前采用酯化法的生產(chǎn)工藝有兩種:一種方法為不完全酯化的連續(xù)生產(chǎn)工藝，即三氯氫硅與不足量甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)的粗品進(jìn)行蒸餾分離，將分離出的低沸物再實施循環(huán)酯化，以進(jìn)行連續(xù)化生產(chǎn)。另一種方法為間歇式完全酯化工藝，即三氯氫硅與足量的甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，使三氯氫硅的硅氯鍵反應(yīng)完全，將反應(yīng)好的粗品直接進(jìn)行常壓蒸餾，得到三甲氧基氫硅烷產(chǎn)品，上述的第一種酯化方法表面上生產(chǎn)效率比較高，但實際上三甲氧基硅烷的低沸沸點與產(chǎn)品沸點相差10°c，且共沸，不易分離，大部分低沸需要反復(fù)循環(huán)，實際生產(chǎn)效率并不高；第二種酯化方法雖不需要將低沸循環(huán)，但屬于間歇式反應(yīng)，生產(chǎn)效率低，不能滿足市場對烷氧基硅烷的需求。
[0004]針對目前三甲氧基氫硅烷生產(chǎn)工藝的諸多不足，有必要研究一種三甲氧基硅烷的工業(yè)化制備方法，既能克服現(xiàn)有生產(chǎn)工藝的不足，又能滿足目前市場對烷氧基硅烷的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于:提供一種能克服現(xiàn)有制備方法的諸多不足，不僅收率高，而且能夠連續(xù)化生產(chǎn)的三甲氧基氫硅烷的工業(yè)化連續(xù)制備方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種三甲氧基氫硅烷的工業(yè)化連續(xù)制備方法，其特征在于:它包括以下步驟:
O采用質(zhì)量流量計及體積流量計雙重控制的方法將三氯氫硅、溶劑、甲醇按質(zhì)量比為 1.0:0.1:0.20 —1.0:0.1:0.40，流量比為 3:0.5:0.9—3:0.5:1.1 連續(xù)加入至一級反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)4h，三氯氫硅與溶劑進(jìn)入反應(yīng)釜內(nèi)，甲醇進(jìn)入塔上部，一級反應(yīng)釜釜溫控制為10-50 0C ；
2)—級反應(yīng)釜反應(yīng)4h后，啟動一級粗品泵及甲醇進(jìn)料閥門，將一級反應(yīng)釜的粗品連續(xù)泵入二級反應(yīng)釜塔上部，甲醇進(jìn)入二級反應(yīng)釜塔下部，控制一級粗品與甲醇的質(zhì)量比為1:0.48—1:0.28 ;流量比為2.5:0.9-2.5:1.1，二級反應(yīng)釜釜溫控制為70_90°C;反應(yīng)時間為4h ；
3)二級反應(yīng)爸反應(yīng)4h后，啟動二級粗品泵將二級反應(yīng)爸粗品連續(xù)泵入溶劑蒸懼爸塔中部，溶劑蒸餾釜釜溫控制為70-90°C，溶劑從塔上部蒸出，經(jīng)冷凝器冷凝后，被收集到溶劑接收罐內(nèi)循環(huán)使用；
4)溶劑蒸餾釜塔上部溫度穩(wěn)定為60或65°C后，啟動溶劑粗品泵，將溶劑蒸餾釜內(nèi)的粗品泵入產(chǎn)品蒸餾釜塔中部，產(chǎn)品蒸餾釜釜溫控制為90-120°C，產(chǎn)品從塔上部蒸出，經(jīng)冷凝器冷凝后，被收集到產(chǎn)品接收罐，得三甲氧基氫硅烷成品。
[0007]所述的溶劑為正己烷、環(huán)己烷、石油醚中的一種。
[0008]本發(fā)明的反應(yīng)方程式如下:
HSiCl3 + 3CH30H — HSi (OCH3)3 + 3HC1
同時有如下四個副反應(yīng):
1#:HSi (OCH3) 3 + CH3OH — Si (OCH3)4+ H2
2# =HSiCl3 + 3CH30H — ClSi (OCH3)3 + 2HC1+ H2
3#: ClSi (OCH3) 3 + CH3OH — Si (OCH3)4+ HCl
4#:HC1 + CH3OH — CH3Cl + H2O, H2O導(dǎo)致產(chǎn)生二聚體及多聚體。
[0009]本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明以三氯氫硅、甲醇為原料，在溶劑的條件下進(jìn)行連續(xù)酯化反應(yīng)合成三甲氧基氫硅烷產(chǎn)品。本發(fā)明采用兩級連續(xù)酯化工藝，反應(yīng)過程中嚴(yán)格控制質(zhì)量比與流量比，確保兩反應(yīng)物料等摩爾反應(yīng)；反應(yīng)全程通過溶劑回流將反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物氯化氫排出，使得各種副反應(yīng)產(chǎn)物降低到最低限度。原料三氯氫硅經(jīng)兩級連續(xù)酯化后的粗品含量>85.0%，粗品經(jīng)常壓連續(xù)蒸餾，得到連續(xù)循環(huán)使用的溶劑及含量彡98.0%的三甲氧基氫硅烷產(chǎn)品，使用本發(fā)明所制備的三甲氧基氫硅烷的質(zhì)量收率達(dá)到80.0%以上(以三氯氫硅投料量計算)；設(shè)備投資及安全生產(chǎn)系數(shù)明顯優(yōu)于現(xiàn)有的三甲氧基氫硅烷直接法生產(chǎn)工藝；克服了三甲氧基氫硅烷現(xiàn)有制備方法的諸多不足，生產(chǎn)效率與現(xiàn)有的間歇式或連續(xù)分離式的三甲氧基氫硅烷酯化生產(chǎn)工藝相比也成倍提高，滿足了市場對烷氧基氫硅烷的需求。
【具體實施方式】
[0010]實施例1
采用質(zhì)量流量計及體積流量計雙重控制的方法將三氯氫硅、正己烷、甲醇按質(zhì)量比為1.0:0.1:0.30 ;流量比為3:0.5:1.0連續(xù)加入至一級反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)4h，三氯氫硅與正己烷進(jìn)入反應(yīng)釜內(nèi)，甲醇進(jìn)入塔上部，一級反應(yīng)釜釜溫控制為30—40°C。一級反應(yīng)釜反應(yīng)4h后，啟動一級粗品泵及甲醇進(jìn)料閥門，將一級反應(yīng)釜內(nèi)粗品連續(xù)泵入二級反應(yīng)釜塔上部，甲醇進(jìn)入二級反應(yīng)釜塔下部，控制一級粗品與甲醇的質(zhì)量比為1:0.38 ;流量比為2.5:1.0，二級反應(yīng)釜釜溫控制為85— 88°C，反應(yīng)時間為4h。
[0011]二級反應(yīng)爸反應(yīng)4h后，啟動二級粗品泵將二級反應(yīng)爸粗品連續(xù)泵入溶劑蒸懼爸塔中部，控制溶劑蒸餾釜釜溫為85— 90°C，正己烷從塔上部蒸出，經(jīng)冷凝器冷凝后，被收集到溶劑接收罐內(nèi)循環(huán)使用；當(dāng)溶劑蒸餾釜塔上部溫度穩(wěn)定為65°C后，啟動溶劑粗品泵，將溶劑蒸餾釜內(nèi)的粗品泵入產(chǎn)品蒸餾釜塔中部，產(chǎn)品蒸餾釜釜溫控制為120°C，產(chǎn)品從塔上部蒸出，經(jīng)冷凝器冷凝后，被收集到產(chǎn)品接收罐，得三甲氧基氫硅烷成品；成品含量為99.18%, PH=5.3，質(zhì)量收率 80.3%。
[0012]實施例2
采用質(zhì)量流量計及體積流量計雙重控制的方法將三氯氫硅、石油醚(沸程為30-60°C)、甲醇按質(zhì)量比為1.0:0.1:0.30 ;流量比為3:0.5:1.0連續(xù)進(jìn)入一級反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)4h，三氯氫硅與石油醚進(jìn)入反應(yīng)釜內(nèi)，甲醇進(jìn)入塔上部，一級反應(yīng)釜釜溫控制為35— 45°C。一級反應(yīng)釜反應(yīng)4h后，啟動一級粗品泵及甲醇進(jìn)料閥門，將一級反應(yīng)釜粗品連續(xù)泵入二級反應(yīng)釜塔上部，甲醇進(jìn)入二級反應(yīng)釜塔下部，控制一級粗品與甲醇的質(zhì)量比為1:0.38 ;流量比為
2.5:1.0，二級反應(yīng)釜釜溫控制為75— 85°C;二級反應(yīng)釜反應(yīng)4h后，啟動二級粗品泵將二級反應(yīng)釜粗品連續(xù)泵入溶劑蒸餾釜塔中部，控制溶劑蒸餾釜釜溫為75—80°C，石油醚(沸程為30-60 0C )從塔上部蒸出，經(jīng)冷凝器冷凝后，被收集到溶劑接收罐內(nèi)循環(huán)使用；當(dāng)溶劑蒸餾釜塔上部溫度穩(wěn)定為60°C后，啟動溶劑粗品泵，將溶劑蒸餾釜內(nèi)的粗品泵入產(chǎn)品蒸餾釜塔中部，產(chǎn)品蒸餾釜釜溫控制為110°C，產(chǎn)品從塔上部蒸出，經(jīng)冷凝器冷凝后，被收集到產(chǎn)品接收罐，得三甲氧基氫硅烷成品；成品含量為99.08%, PH=4.5，質(zhì)量收率81.5%。
[0013]實施例3
采用質(zhì)量流量計及體積流量計雙重控制的方法將三氯氫硅、環(huán)己烷、甲醇按質(zhì)量比為1.0:0.1:0.40 ;流量比為3:0.5:1.0連續(xù)進(jìn)入一級反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)4h，三氯氫硅與環(huán)己烷進(jìn)入反應(yīng)釜內(nèi)，甲醇進(jìn)入塔上部，一級反應(yīng)釜釜溫控制為40—50°C。一級反應(yīng)釜反應(yīng)4h后，啟動一級粗品泵及甲醇進(jìn)料閥門，將一級反應(yīng)釜粗品連續(xù)泵入二級反應(yīng)釜塔上部，甲醇進(jìn)入二級反應(yīng)爸塔下部,控制一級粗品與甲醇的質(zhì)量比為1:0.28 ;流量比為2.5:1.0, 二級反應(yīng)爸爸溫控制為88—90°C;二級反應(yīng)爸反應(yīng)4h后,啟動二級粗品泵將二級反應(yīng)爸粗品連續(xù)泵入溶劑蒸餾釜塔中部，控制溶劑蒸餾釜釜溫為80—85°C，環(huán)己烷從塔上部蒸出，經(jīng)冷凝器冷凝后，被收集到溶劑接收罐內(nèi)循環(huán)使用；當(dāng)溶劑蒸餾釜塔上部溫度穩(wěn)定為65°C后，啟動溶劑粗品泵，將溶劑蒸餾釜內(nèi)的粗品泵入產(chǎn)品蒸餾釜塔中部，產(chǎn)品蒸餾釜釜溫控制為100°C，產(chǎn)品從塔上部蒸出，經(jīng)冷凝器冷凝后，被收集到產(chǎn)品接收罐，得三甲氧基氫硅烷成品；成品含量為99.12%, PH=5.5，質(zhì)量收率75.3%。
【主權(quán)項】
1.一種三甲氧基氫硅烷的工業(yè)化連續(xù)制備方法，其特征在于:它包括以下步驟: 1)采用質(zhì)量流量計及體積流量計雙重控制的方法將三氯氫硅、溶劑、甲醇按質(zhì)量比為 1.0:0.1:0.20 —1.0:0.1:0.40，流量比為 3:0.5:0.9—3:0.5:1.1 連續(xù)加入至一級反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)4h，三氯氫硅與溶劑進(jìn)入反應(yīng)釜內(nèi)，甲醇進(jìn)入塔上部，一級反應(yīng)釜釜溫控制為10-50 0C ； 2)—級反應(yīng)釜反應(yīng)4h后，啟動一級粗品泵及甲醇進(jìn)料閥門，將一級反應(yīng)釜的粗品連續(xù)泵入二級反應(yīng)釜塔上部，甲醇進(jìn)入二級反應(yīng)釜塔下部，控制一級粗品與甲醇的質(zhì)量比為1:0.48—1:0.28 ;流量比為2.5:0.9-2.5:1.1，二級反應(yīng)釜釜溫控制為70_90°C;反應(yīng)時間為4h ； 3)二級反應(yīng)爸反應(yīng)4h后，啟動二級粗品泵將二級反應(yīng)爸粗品連續(xù)泵入溶劑蒸懼爸塔中部，溶劑蒸餾釜釜溫控制為70-90°C，溶劑從塔上部蒸出，經(jīng)冷凝器冷凝后，被收集到溶劑接收罐內(nèi)循環(huán)使用； 4)溶劑蒸餾釜塔上部溫度穩(wěn)定為60或65°C后，啟動溶劑粗品泵，將溶劑蒸餾釜內(nèi)的粗品泵入產(chǎn)品蒸餾釜塔中部，產(chǎn)品蒸餾釜釜溫控制為90-120°C，產(chǎn)品從塔上部蒸出，經(jīng)冷凝器冷凝后，被收集到產(chǎn)品接收罐，得三甲氧基氫硅烷成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三甲氧基氫硅烷的工業(yè)化連續(xù)制備方法，其特征在于:所述的溶劑為正己烷、環(huán)己烷、石油醚中的一種。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種三甲氧基氫硅烷的工業(yè)化連續(xù)制備方法，屬精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以三氯氫硅、甲醇為原料，在溶劑的條件下進(jìn)行連續(xù)酯化反應(yīng)合成三甲氧基氫硅烷產(chǎn)品。本發(fā)明采用兩級連續(xù)酯化工藝，反應(yīng)過程中嚴(yán)格控制質(zhì)量比與流量比，確保兩反應(yīng)物料等摩爾反應(yīng)；反應(yīng)全程通過溶劑回流將反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物氯化氫排出，使得各種副反應(yīng)產(chǎn)物降低到最低限度。解決了三甲氧基氫硅烷現(xiàn)有制備方法的諸多不足，生產(chǎn)效率與現(xiàn)有的間歇式或連續(xù)分離式的三甲氧基氫硅烷酯化生產(chǎn)工藝相比也成倍提高，滿足了市場對烷氧基氫硅烷的需求。
【IPC分類】C07F7-04
【公開號】CN104610335
【申請?zhí)枴緾N201510040405
【發(fā)明人】劉明鋒, 甘俊, 胡江華, 秦傳俊, 陳圣云, 甘書官
【申請人】荊州市江漢精細(xì)化工有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月27日