一種甲基三乙氧基硅烷的制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種有機(jī)硅烷的制備工藝，尤其涉及一種甲基三乙氧基硅烷的制備工 〇
【背景技術(shù)】
[0002] 甲基三乙氧基硅烷是一種常見的有機(jī)硅材料，廣泛應(yīng)用于橡膠、醫(yī)藥行業(yè)，主要作 為室溫硫化硅橡膠的交聯(lián)劑、玻璃纖維偶聯(lián)劑、制備烷氧基封端聚甲基硅氧烷聚合物的封 端劑使用，也是生產(chǎn)硅樹脂、苯甲基硅油、防水劑的重要原料之一。
[0003] 目前，甲基三烷氧基硅烷的常規(guī)制備工藝是通過甲基三氯硅烷與乙醇通過酯化反 應(yīng)制備，同時(shí)生成氯化氫氣體。但是，在甲基三氯硅烷與醇發(fā)生醇解反應(yīng)的過程中，甲基三 氯硅烷中第三個(gè)氯基取代反應(yīng)非常困難，會(huì)出現(xiàn)醇解反應(yīng)不完全的情況，產(chǎn)品收率不高。而 且，甲基三氯硅烷醇解初期反應(yīng)比較劇烈，會(huì)產(chǎn)生大量的氯化氫氣體；氯化氫氣體會(huì)與醇反 應(yīng)生成水及氯乙烷，生成的水則會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致反應(yīng)物和產(chǎn)物發(fā)生水解、縮聚等一系列副反 應(yīng)，導(dǎo)致收率降低。為了降低氯化氫對(duì)反應(yīng)的影響，往往需要添加有機(jī)溶劑來進(jìn)行輔助，但 同時(shí)又帶來了回收溶劑的困擾、以及溶劑污染帶來的環(huán)保壓力。
[0004] 中國(guó)專利CN102079754B公開了一甲基三乙氧基硅烷制備工藝，采用100份一甲基 三氯硅烷、150份無水乙醇、0. 05份乙醇鈉、0. 02份六甲基二硅氮烷、0. 01份N-(P-氨乙 基）-y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷進(jìn)行制備；提高了反應(yīng)溫度和反應(yīng)速度，降低了副反應(yīng)， 提高了反應(yīng)收率，使醇解料的含量由70~82%提高至92%以上。但是，為了使醇解反應(yīng)更 充分，該專利要求所使用的醇解釜具有較高的高度，而且醇解反應(yīng)溫度也較高，這樣導(dǎo)致設(shè) 備的成本和生產(chǎn)能耗均較高，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005] 因此，研發(fā)一種新的、適合于工業(yè)放大的甲基三乙氧基硅烷的制備工藝是十分必 要的。
[0006] 在有機(jī)硅領(lǐng)域，二甲基二氯硅烷是用量最大、也是最重要的一種單體。目前，二甲 基二氯硅烷的生產(chǎn)多采用直接合成法，即在較高的反應(yīng)溫度下，使用銅粉作為催化劑，將金 屬硅和三氯甲烷直接合成二甲基二氯硅烷。在生產(chǎn)過程中，通常會(huì)伴隨生成約3%~5%的 副產(chǎn)物甲基氫二氯硅烷，這些副產(chǎn)物目前沒有有效的回收方法，白白棄之非常可惜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種適合工業(yè)化放大的 甲基三乙氧基硅烷的制備工藝，本制備工藝不使用溶劑、中和劑用量少，生成的副產(chǎn)物少， 終廣品含量尚。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0009] 一種甲基三乙氧基硅烷的制備工藝，采用甲基氫二氯硅烷和無水乙醇作為反應(yīng)原 料，制備工藝包括醇解、除酸、分離粗品、精制四個(gè)步驟，使用的主要設(shè)備包括汽化器、醇解 反應(yīng)塔、汽提塔、中和釜、過濾器和精餾塔。
[0010] 一種甲基三乙氧基硅烷的制備工藝的具體流程為：
[0011] A、醇解
[0012] 原料甲基氫二氯硅烷先經(jīng)過汽化器汽化、然后通過汽提塔進(jìn)入醇解反應(yīng)塔底部， 無水乙醇通過醇解反應(yīng)塔頂部的入口進(jìn)入；在醇解反應(yīng)塔中，氣態(tài)的甲基氫二氯硅烷和液 態(tài)的無水乙醇充分接觸、發(fā)生醇解反應(yīng)，生成甲基三乙氧基硅烷和副產(chǎn)物氯化氫；
[0013] 大部分氯化氫經(jīng)由醇解反應(yīng)塔頂部出口逸出，剩余氯化氫與反應(yīng)產(chǎn)物一起形成產(chǎn) 物混合物；
[0014] 和未反應(yīng)的原料甲基氫二氯硅烷被汽提排出，未反應(yīng)的甲基氫二氯硅烷被送回醇 解反應(yīng)塔循環(huán)反應(yīng)；汽提后的剩余產(chǎn)物混合物被輸送至中和釜進(jìn)行進(jìn)一步中和除酸；在中 和釜中，殘余氯化氫與中和劑發(fā)生中和反應(yīng)，直至混合物pH達(dá)到7~9,中和反應(yīng)結(jié)束；
[0015] C、分離粗品
[0016] 將中和后的產(chǎn)物混合物進(jìn)行固液分離，除去多余鹽類，得到液態(tài)的甲基三乙氧基 硅烷粗品；
[0017] D、精制
[0018] 將甲基三乙氧基硅烷粗品進(jìn)行高溫精餾，收集得到甲基三乙氧基硅烷的餾液，冷 卻后即為甲基二乙氧基硅烷廣品。
[0019] 所述步驟A中，甲基氫二氯硅烷的用量為150重量份，無水乙醇的用量為180~ 210重量份、優(yōu)選為185~200重量份；原料甲基三乙氧基硅烷的汽化溫度控制在45~ 60 °C，醇解反應(yīng)溫度控制在45~70 °C、優(yōu)選50~60 °C。
[0020] 所述步驟B中，所使用的中和劑為①飽和乙醇鈉溶液或②先使用尿素再使用三乙 胺，中和反應(yīng)溫度控制在40~50°C。所述步驟C中，固液分離方法為過濾，過濾溫度控制在 30 ~50°C。
[0021 ] 所述步驟D中，控制精餾溫度為142°C。
[0022] 本發(fā)明的有益效果是：
[0023] 本發(fā)明提供了一種甲基三乙氧基硅烷的制備工藝，采用甲基氫二氯硅烷與無水乙 醇作為原料，不使用有機(jī)溶劑，反應(yīng)溫度低，副反應(yīng)少，產(chǎn)品含量高；有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)工廠副產(chǎn) 物甲基氫二氯硅烷的回收利用，大大提高了有機(jī)硅產(chǎn)物的附加值。本發(fā)明工藝使用的設(shè)備 均為常規(guī)設(shè)備，操作易控制，整個(gè)反應(yīng)過程污染排放少，非常適合工業(yè)化放大生產(chǎn)。
[0024] 本發(fā)明采用甲基氫二氯硅烷作為反應(yīng)原料，實(shí)現(xiàn)了副產(chǎn)物的重新利用。甲基氫二 氯硅烷分子中與硅相連的氫具有不穩(wěn)定性，與硅相連的兩個(gè)氯在無水乙醇作用下發(fā)生取代 反應(yīng)時(shí)，兩個(gè)氯被乙氧基取代并同時(shí)生產(chǎn)HC1，生成的HC1能夠進(jìn)一步對(duì)與硅相連的氫起催 化作用，加快不穩(wěn)定氫被乙氧基取代，從而促進(jìn)醇解反應(yīng)的完全，提高了反應(yīng)收率和產(chǎn)品純 度。
[0025] 本發(fā)明的醇解反應(yīng)為氣液反應(yīng)，將沸點(diǎn)為40°C的甲基氫二氯硅烷汽化后由醇解反 應(yīng)塔底部送入，沸點(diǎn)為78°C的無水乙醇以液態(tài)由醇解反應(yīng)塔頂部進(jìn)入，氣液在醇解反應(yīng)塔 內(nèi)逆向充分接觸發(fā)生反應(yīng)，保證了反應(yīng)的徹底性；當(dāng)然這是在醇解反應(yīng)溫度為45°C~70°C 基礎(chǔ)上才能實(shí)現(xiàn)的。與氣氣反應(yīng)相比，氣液反應(yīng)能夠減小汽化所需的能耗，而且氣液反應(yīng)有 利于反應(yīng)物的充分接觸。
[0026] 本發(fā)明醇解反應(yīng)溫度控制在較低溫度45~70°C，一方面，反應(yīng)溫度的降低能夠有 效抑制副反應(yīng)的發(fā)生，提高產(chǎn)品純度，精餾前產(chǎn)物含量能達(dá)到86%左右，精餾后產(chǎn)物含量能 達(dá)到99%以上；另一方面，反應(yīng)所需的蒸汽能耗大大減少，甲基三乙氧基硅烷的生產(chǎn)成本 顯著降低。
[0027] 本發(fā)明醇解反應(yīng)完畢后產(chǎn)生的醇解產(chǎn)物首先進(jìn)入汽提塔汽提氯化氫和未反應(yīng)的 原料甲基氫二氯硅烷，這一汽提步驟能夠?qū)⒔^大部分HC1除去，產(chǎn)物中的HC1殘余少，不僅 中和劑的時(shí)用量顯著減少，而且同時(shí)降低了對(duì)后續(xù)設(shè)備的腐蝕性，提高了設(shè)備的壽命。未