從鹽酸氣體中脫除和回收二甲基二氯硅烷工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種從鹽酸氣體中脫除和回收二甲基二氯硅烷工藝，包括：冷凍鹽水石墨冷卻器，其特點(diǎn)是：還包括的步驟有：利用液體CH3Cl揮發(fā)獲得＜－50℃的低溫，在低溫CH3Cl吸收二甲基二氯硅烷，吸收液通過(guò)精餾分離出純度CH3Cl＞99.9％（wt）氣體和二甲基二氯硅烷＞99.9％（wt）的釜液。本發(fā)明即可利用原有的冷凍鹽水石墨冷卻器，也可利用吸收塔釜液蒸發(fā)獲得冷量，達(dá)到將原料HCl冷卻到溫度＜－20℃水平，整個(gè)工藝達(dá)到封閉循環(huán)，能夠徹底消除原料HCl氣相中的二甲基二氯硅烷，并能夠?qū)⒎蛛x下來(lái)的二甲基二氯硅烷處理合格全部返回到二甲基二氯硅烷水解工序，具有方法簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，運(yùn)行成本低，污染少，利于環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】從鹽酸氣體中脫除和回收二甲基二氯硅烷工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)領(lǐng)域，是一種從鹽酸氣體中脫除和回收二甲基二氯硅烷工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有大型有機(jī)硅裝置水解二甲基二氯硅烷氯甲烷生成硅氧烷付產(chǎn)品鹽酸氣體，鹽酸氣體亦稱(chēng)HCl氣體。再將HCl氣體與甲醇在飽和ZnCl2溶液催化下生成氯甲烷，氯甲烷亦稱(chēng)CH3Cl。CH3Cl與Si粉在流化床中反應(yīng)生成氯硅烷。其主要化學(xué)反應(yīng)方程式為:
[0003]n(CH3)2SiCl2 + ηΗ20—- (CH3)2SiO) n + 2n HCl ? (I)
[0004]二甲基二氯硅烷硅氧烷
[0005]2HC1+CH30H—~- CH3C13+H20 (2)
[0006]氯甲烷
[0007]2CH3C1+Si—~- (CH3)2SiCl2 (3)
[0008]二甲基二氯硅烷
[0009]當(dāng)今最經(jīng)濟(jì)的二甲基二氯硅烷水解方法是過(guò)飽和鹽酸法，又稱(chēng)濃鹽酸水解法。參見(jiàn)圖1，二甲基二氯硅烷I與酸性冷凝液2生成濃鹽酸，二甲基二氯硅烷I再與濃鹽酸中的水激烈反應(yīng)放出氣態(tài)的HC1，這是一個(gè)吸熱反應(yīng)，在常溫下即可運(yùn)行。產(chǎn)生的HCl氣體中含有二甲基二氯硅烷〈4.31% (11101)，硅氧烷〈0.2% (mol)，經(jīng)過(guò)一級(jí)氨冷凍的鹽水可將石墨冷卻器501氣體出口溫度〈一 IOt^AHCl氣體中二甲基二氯硅烷〈0.99% (mol)送往氯甲烷合成反應(yīng)器，作為生產(chǎn)CH3Cl的原料?，F(xiàn)有技術(shù)的二甲基二氯硅烷回收工藝存在的問(wèn)題是，殘留在HCl氣體中的二甲基二氯硅烷量與冷卻后的最終溫度有關(guān)，-10°C時(shí)，二甲基二氯硅烷〈0.99% (mol)，-20°C時(shí)，二甲基二氯硅烷〈0.5% (mol)，鹽水最低溫度為-25°C，低于-25°C溫度的鹽水容易結(jié)晶，因此采用單純分凝法不可能徹底回收HCl中的二甲基二氯硅烷。二甲基二氯硅烷隨HCl帶入氯甲烷反應(yīng)釜，會(huì)污染鼓泡反應(yīng)的催化劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，能夠徹底消除原料HCl氣相中的二甲基二氯硅烷，并能夠?qū)⒎蛛x下來(lái)的二甲基二氯硅烷處理合格全部返回到二甲基二氯硅烷水解工序，具有方法簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，運(yùn)行成本低的從鹽酸氣體中脫除和回收二甲基二氯硅烷工藝。
[0011]解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案之一是:一種從鹽酸氣體中脫除和回收二甲基二氯硅烷工藝，它包括二甲基二氯硅烷水解工序400和冷凍鹽水石墨冷卻器501，其特征是，還包括以下步驟:
[0012]I)在冷凍鹽水石墨冷卻器501的下游設(shè)置一級(jí)HCl換冷器507-1，氣相含二甲基二氯硅烷< 0.99% (mol)的HCl氣體4冷卻至溫度< _20°C，使二甲基二氯硅烷< 0.5%(mol)的干HC15進(jìn)入玻璃棉過(guò)濾器502，經(jīng)過(guò)玻璃棉過(guò)濾器502脫水，將懸浮在HCl氣相中的>90% (wt)濃酸霧滴和二甲基二氯硅烷小液珠濾除，并聚集成大液滴靠重力滑落到的玻璃棉過(guò)濾器502下部的收集槽中，經(jīng)過(guò)濾的二甲基二氯硅烷< 0.5% (mol)的干HC15中含H2O < 1OOppm (wt),這種干HCl對(duì)后續(xù)工序碳鋼設(shè)備、管道等均不會(huì)造成腐蝕；
[0013]2)二甲基二氯硅烷< 0.5%(mol)的干HC15進(jìn)入二甲基二氯硅烷吸收塔504內(nèi)置金屬絲網(wǎng)波紋填料，過(guò)冷后的液體CH3Cl與干HCl在金屬絲網(wǎng)波紋填料表面逆流接觸，液體CH3Cl不斷揮發(fā)，溫度隨之迅速降低，液體CH3Cl的揮發(fā)提供了大量的冷溫，使出塔氣HCl主體溫度降至< _35°C，吸收劑溫度< -50°C，二甲基二氯硅烷溶解在吸收劑中使吸收液溫度升高，伴隨著二甲基二氯硅烷被吸收多余的熱量，使一部分液體CH3Cl蒸發(fā)到氣相中，脫除二甲基二氯硅烷后的干HC16含有CH3Cl < 2.3%(mol)，二甲基二氯硅烷< 0.01~0.02%(mol)經(jīng)過(guò)一級(jí)HCl換冷器507-1和二級(jí)HCl換冷器507-2換熱后送到CH3Cl合成反應(yīng)釜，二級(jí)HCl換冷器507-2可以減輕冷凍鹽水石墨冷卻器501 —部分冷凍鹽水的負(fù)荷；
[0014]3)從二甲基二氯硅烷吸收塔504塔釜排出液與一級(jí)液體CH3Cl過(guò)冷器509-1換冷后進(jìn)入精餾塔505的中段，精餾塔505的中段設(shè)有上、下兩段填料，上段填料噴灑新鮮液體CH3C18，將二甲基二氯硅烷< 0.l%(wt)由精餾塔出口氣11送入循環(huán)CH3Cl壓縮機(jī)，吸收液通過(guò)下段填料精餾使精餾塔505含有二甲基二氯硅烷>99.9% (wt)、CH3Cl < 0.1% (wt)的釜液經(jīng)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。
[0015]解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案之二是:一種從鹽酸氣體中脫除和回收二甲基二氯硅烷工藝，它包括二甲基二氯硅烷水解工序400，其特征是，還包括以下步驟:
[0016]a)將來(lái)自二甲基二氯硅烷水解工序400含二甲基二氯硅烷>4.31% (mol)的HCl氣體3進(jìn)入二級(jí)HCl換冷器507-2，再經(jīng)吸收塔釜液蒸發(fā)器510及一級(jí)HCl換冷器507-1三級(jí)降溫，被冷卻至溫度< _20°C進(jìn)入玻璃棉過(guò)濾器502，經(jīng)過(guò)玻璃棉過(guò)濾器502脫水，將懸浮在HCl氣相中的>90% (wt)濃酸霧滴和二甲基二氯硅烷小液珠濾除，并聚集成大液滴靠重力滑落到的玻璃棉過(guò)濾器502下部的收集槽中，經(jīng)過(guò)濾的二甲基二氯硅烷< 0.5% (mol)的干HC15中含H2O < IOOppm (wt)進(jìn)入二甲基二氯硅烷吸收塔504，二甲基二氯硅烷吸收塔504填料段的殼體為不銹鋼或銅制作而成，能夠耐_70°C的低溫，這種干HCl對(duì)后續(xù)工序碳鋼設(shè)備、管道等均不會(huì)造成腐蝕；
[0017]b)新鮮液體CH3C18或循環(huán)液體CH3C19在一級(jí)液體CH3Cl過(guò)冷器509_1與吸收塔釜液7換冷后，再經(jīng)二級(jí)液體CH3Cl過(guò)冷器509-2液體CH3Cl蒸發(fā)生成循環(huán)CH3Cl氣體10，新鮮液體CH3ClS或循環(huán)液體CH3C19冷卻至溫度< -20°C均勻地淋灑在二甲基二氯硅烷吸收塔504內(nèi)置的金屬絲網(wǎng)波紋填料上，液體CH3Cl在金屬絲網(wǎng)波紋填料表面揮發(fā)，溫度隨之迅速降低，液體CH3Cl的揮發(fā)提供了大量的冷溫，使出塔氣HCl主體溫度降至< -35V ;吸收劑CH3Cl溫度< -50°C ;全部二甲基二氯硅烷被吸收到液相，二甲基二氯硅烷的吸收熱使吸收溫度升高到_20°C，多余的吸收熱使一部分液體CH3Cl氣化進(jìn)入脫除二甲基二氯硅烷后的干HC16，含有CH3Cl < 2.3% (mol)，二甲基二氯硅烷< 0.01~0.02% (mol)經(jīng)過(guò)一級(jí)HCl換冷器507-1和二級(jí)HCl換冷器507-2復(fù)熱后送到CH3Cl合成反應(yīng)釜；
[0018]c)吸收塔釜液7在一級(jí)液體CH3Cl過(guò)冷器509-1中換冷后，進(jìn)入吸收塔釜液蒸發(fā)器510，蒸發(fā)的氣相送往精餾塔505的中段，作為氣相進(jìn)料，殘余的液相經(jīng)分布均勻地灑到精餾塔505的下段填料上，將二甲基二氯硅烷< 0.1% (wt)由精餾塔出口氣11送入循環(huán)CH3Cl壓縮機(jī)，熱二甲基二氯硅烷和硅氧烷液體12經(jīng)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。
[0019]本發(fā)明采用冷凍加吸收從鹽酸氣體中脫除和回收二甲基二氯硅烷工藝，所具有的優(yōu)點(diǎn)是:
[0020](a)將分凝了 78~80%的二甲基二氯硅烷的HCl再與二甲基二氯硅烷<0.5%(mol)的干HCl換冷到-20°C，分凝得到88~90%的二甲基二氯硅烷，經(jīng)過(guò)玻璃棉過(guò)濾器脫水，將懸浮在HCl氣相中的>90% (wt)濃酸霧滴和二甲基二氯硅烷小液珠濾除，并聚集成大液滴靠重力滑落到的玻璃棉過(guò)濾器下部的收集槽中，經(jīng)過(guò)濾的二甲基二氯硅烷< 0.5%(mol)的干HCl中含H2O < IOOppm (wt),這種干HCl對(duì)后續(xù)工序碳鋼設(shè)備、管道等均不會(huì)造成腐蝕。
[0021](b)選擇液體CH3Cl作為吸收劑:
[0022]I)吸收后的HCl用作CH3Cl的合成原料，這時(shí)原料HCl中僅含有CH3Cl < 2.3%(mol),它對(duì)于合成產(chǎn)品的純度無(wú)影響； [0023]2)互為備用的新鮮液體CH3Cl和循環(huán)液體CH3Cl均不含水，兩種吸收劑洗滌后脫除二甲基二氯硅烷后的干HCl中二甲基二氯硅烷的凈度分別是二甲基二氯硅烷< 0.01%(wt)，或二甲基二氯硅烷< 0.02% (wt),因此減輕了 CH3Cl合成發(fā)應(yīng)釜的硅氧烷污染；
[0024]3)溫度<一 20°C的液體CH3Cl在二甲基二氯硅烷吸收塔填料表面與氣相HCl逆流接觸，隨著HCl的不斷吹過(guò)表面液體CH3Cl不斷揮發(fā)溫度隨之迅速降至_50°C，系統(tǒng)總工作壓力P1≥0.4MPa，CH3Cl的分壓P2 < 0.01MPa，對(duì)應(yīng)CH3Cl的飽和溫度為-69.5°C。
[0025]表1為不同溫度下CH3Cl及二甲基二氯硅烷飽和蒸汽壓力及相對(duì)揮發(fā)度
[0026]
【權(quán)利要求】
1.一種從鹽酸氣體中脫除和回收二甲基二氯硅烷工藝，它包括二甲基二氯硅烷水解工序(400)和冷凍鹽水石墨冷卻器(501)，其特征是，還包括以下步驟: 1)在冷凍鹽水石墨冷卻器(501)的下游設(shè)置一級(jí)HCl換冷器(507-1)，氣相含二甲基二氯硅烷< 0.99% (mol)的HCl氣體(4)冷卻至溫度< _20°C，使二甲基二氯硅烷< 0.5%(mol)的干HCl (5)進(jìn)入玻璃棉過(guò)濾器(502)，經(jīng)過(guò)玻璃棉過(guò)濾器(502)脫水，將懸浮在HCl氣相中的>90% (wt)濃酸霧滴和二甲基二氯硅烷小液珠濾除，并聚集成大液滴靠重力滑落到的玻璃棉過(guò)濾器(502)下部的收集槽中，經(jīng)過(guò)濾得到二甲基二氯硅烷< 0.5% (mol)的干 HCl (5)中含 H2O < IOOppm (wt)； 2)二甲基二氯硅烷<0.5% (mol)的干HCl (5)進(jìn)入二甲基二氯硅烷吸收塔(504)內(nèi)置金屬絲網(wǎng)波紋填料，過(guò)冷后的液體CH3Cl與干HCl在金屬絲網(wǎng)波紋填料表面逆流接觸，液體CH3Cl不斷揮發(fā)，溫度隨之迅速降低，液體CH3Cl的揮發(fā)提供了大量的冷溫，使出塔氣HCl主體溫度降至< _35°C，吸收劑溫度< _50°C，二甲基二氯硅烷溶解在吸收劑中使吸收液溫度升高，伴隨著二甲基二氯硅烷被吸收多余的熱量，使一部分液體CH3Cl蒸發(fā)到氣相中，脫除二甲基二氯硅烷后的干HCl (6)含有CH3Cl < 2.3% (mol)，二甲基二氯硅烷< 0.01~0.02% (mol)經(jīng)過(guò)一級(jí)HCl換冷器(507-1)和二級(jí)HCl換冷器(507-2)換熱后送到CH3Cl合成反應(yīng)爸； 3)從二甲基二氯硅烷吸收塔(504)塔釜排出液與一級(jí)液體CH3Cl過(guò)冷器(509-1)換冷后進(jìn)入精餾塔(505)的中段，精餾塔(505)設(shè)有上、下兩段填料，上段填料噴灑新鮮液體CH3Cl (8)，將二甲基二氯硅烷< 0.1% (wt)由精餾塔出口氣(11)送入循環(huán)CH3Cl壓縮機(jī)，吸收液通過(guò)下段填料精餾使精餾塔(505)含有二甲基二氯硅烷>99.9% (wt)、CH3Cl<0.1% (wt)的釜液經(jīng)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)。
2.一種從鹽酸氣體中脫除和回收二甲基二氯硅烷工藝，它包括二甲基二氯硅烷水解工序(400)，其特征是，還包括以下步驟: a)將來(lái)自二甲基二氯硅烷水解工序(400)含二甲基二氯硅烷>4.31% (mol)的HCl氣體(3)進(jìn)入二級(jí)HCl換冷器(507-2)，再經(jīng)吸收塔釜液蒸發(fā)器(510)及一級(jí)HCl換冷器(507-1)三級(jí)降溫，被冷卻至溫度< -20°C進(jìn)入玻璃棉過(guò)濾器(502)，經(jīng)過(guò)玻璃棉過(guò)濾器(502)脫水，將懸浮在HCl氣相中的>90% (wt)濃酸霧滴和二甲基二氯硅烷小液珠濾除，并聚集成大液滴靠重力滑落到的玻璃棉過(guò)濾器(502)下部的收集槽中，經(jīng)過(guò)濾的二甲基二氯硅烷<0.5% (mol)的干HCl (5)中含H2O < IOOppm (wt)進(jìn)入二甲基二氯硅烷吸收塔(504)； b)新鮮液體CH3Cl(8)或循環(huán)液體CH3Cl (9)在一級(jí)液體CH3Cl過(guò)冷器(509-1)與吸收塔釜液(7)換冷后，再經(jīng)二級(jí)液體CH3Cl過(guò)冷器(509-2)液體CH3Cl蒸發(fā)生成循環(huán)CH3Cl氣體(10)，新鮮液體CH3Cl (8)或循環(huán)液體CH3Cl (9)冷卻至溫度< _20°C均勻地淋灑在二甲基二氯硅烷吸收塔(504)內(nèi)置的金屬絲網(wǎng)波紋填料上，液體CH3Cl在金屬絲網(wǎng)波紋填料表面揮發(fā)，溫度隨之迅速降低，液體CH3Cl的揮發(fā)提供了大量的冷溫，使出塔氣HCl主體溫度降至< -35°C ;吸收劑CH3Cl溫度< -50°C ;全部二甲基二氯硅烷被吸收到液相，二甲基二氯硅烷的吸收熱使吸收溫度升高到_20°C，多余的吸收熱使一部分液體CH3Cl氣化進(jìn)入脫除二甲基二氯硅烷后的干HCl (6)，含有CH3Cl < 2.3% (mol)，二甲基二氯硅烷< 0.01~0.02%(mol)經(jīng)過(guò)一級(jí)HCl換冷器(507-1)和二級(jí)HCl換冷器(507-2)復(fù)熱后送到CH3Cl合成反應(yīng)釜； c)吸收塔釜液(7)在一級(jí)液體CH3Cl過(guò)冷器(509-1)中換冷后，進(jìn)入吸收塔釜液蒸發(fā)器(510)，蒸發(fā)的氣相送往精餾塔(505)的中段，作為氣相進(jìn)料，殘余的液相經(jīng)分布均勻地灑到精餾塔(505)的下段填料上，將二甲基二氯硅烷< 0.1% (wt)由精餾塔出口氣(11)送入循環(huán)CH3Cl壓縮機(jī)，熱二甲基二氯硅烷和硅氧烷液體(12)經(jīng)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 )。
【文檔編號(hào)】C07F7/12GK103724367SQ201410012354
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月11日
【發(fā)明者】余家驤 申請(qǐng)人:余家驤