1.2万吨年二甲基二氯硅烷合成工艺初步设计.doc

文献综述 题目：1.2万吨/年二甲基二氯硅烷合成工艺初步设计 专 业 化学工程与工艺 班 级 2007级1班 学 生 徐文昌 学 号 1.2万吨/年二甲基二氯硅烷合成工艺初步设计 摘要 有机硅材料分为硅橡胶、硅油及二次加工品、硅树脂及硅烷偶联剂四大类产品，应用十分广泛，被誉为“工业味精”，有机氯硅烷是整个有机硅工业的基础， 而由硅和氯甲烷在催化剂存在下直接合成甲基氯硅烷是有机硅单体生产的核心技术。 实验采用内径25mm气固相催化流化床反应器，Cu/ CuO/Cu2O为催化剂，由Rochow直接法合成甲基氯硅烷。反应存在诱导期，在290一330℃之间能够反应生产甲基氯硅烷产物。二甲基二氯硅烷的选性随时间呈现先升高后降低的趋势;反应为强放热反应，反应温度的控制为实验中一个极为重要的因素，为了能够及时排出反应放出的热量，实验反应器应具有良好的散热特性;实验反应器和反应原料中的水分，对主要反应产物二甲基二氯硅烷的选择性影响很大，反应之前必须排除实验反应器中和反应物氯甲烷和硅粉中的水分; 直接法合成的甲基氯硅烷产物是一种复杂的混合物，其中以二甲基二氯硅烷为主，并含有少量的甲基三氯硅烷、三甲基氯硅烷和少量的低沸物和高沸物。产物主要组分:三甲基氯硅烷、一甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷。 关键词:有机硅、二甲基二氯硅烷、直接法、选择性。 前言 1863年,第一个含硅碳键的化合物四乙基硅烷被首次合成。此后,便出现了有机硅化学和有机硅工业。有机硅的研究是一个起步较晚,却又风靡全球的科学前沿,究其原因在于有机硅材料的优异性能,它兼具无机物与有机物的双重优点,即既有安全可靠、无毒、无污染、无腐蚀、耐高低温、耐臭氧、耐辐射、耐老化、耐燃、耐候、耐电弧、耐电晕、耐漏电、寿命长和生理惰性等无机二氧化硅的优异性能,又有防潮、憎水、易加工、可根据不同需求制成不同性能的产品、易于改性等有机高分子的卓越品质[1]。有机硅的发展,关键在于单技术的发展。其基本单体都是有机氯硅烷(包括甲基氯硅烷(甲基单体)、苯基氯硅烷（苯基单体)、甲基乙烯基氯硅烷和乙烯基三氯硅烷等乙烯基单体),是有机硅工业的基础[1];其中甲基氯硅烷最重要,其用量占整个单体生产总量的90w%(w%为质量分数,下同)以上,是有机硅工业的支柱[2];甲基氯硅烷中用量最大、最重要的是二甲基二氯硅烷(约占整个单体生产的80w%),它的生产技术和水平是决定有机硅工业的关键。 二甲基二氯硅烷的制备方法：直接合成[3~6] 1941年,罗乔(E.G.Rochow)发明了用氯仿和硅粉直接合成,制备甲基氯硅烷的方法。直接合成法[7,8]是研究得最多的方法,指在较高的反应温度下,使用一定的催化剂,将卤化烃与硅粉直接作用,一步生成烃基卤硅烷混合物的方法。生成二甲基二氯硅烷的反应式如下: 原料主要为金属硅和三氯甲烷。硅由二氧化硅(硅石)在电炉中用碳还原制得;氯甲烷则由甲醇与氯化氢制备(反应副产物少),或由天然气氯化而来(副产物多),还可由二甲醚和盐酸反应而得,或直接利用农药厂制敌百虫的副产物回收物即可。催化剂多用铜粉,要求铜表面有一定的氧化程度和特定的结构,及一定的颗粒尺寸(与硅粉的粒度相匹配,若太细则易被夹带出去)。此外,国外学者还选用镁、锌、黄铜等作助催化剂。直接合成法是目前工业化生产甲基单体的最常用方法。它要求的反应温度需接近二甲的分解温度,这样粗单体中二甲的含量可达到75%~79%。副产物为甲基三氯硅烷(简称一甲)、三甲基氯硅烷(简称三甲)、四甲基硅烷、四氯化硅、甲基二氯含氢硅烷、二甲基含氢氯硅烷和三氯含氢硅烷等。适当的压力(404~504 kPa)有利于主产物的生成。反应适合在沸腾床或流化床上进行。这种方法的优点是过程简单、操作容易、适于大规模生产;但是这种生产方法的产物局限大、设备投资大、不利于小批量生产。 由硅和氯甲烷在催化剂存在下直接合成甲基氯硅烷是有机硅甲基单体生产的核心技术。其中二甲在甲基氯硅烷混合产物中的含量高一低不仅反映出该合成工艺的高低，也影响到有机硅下游产品的主要原料八甲基环四硅氧烷(D4)和甲基混合环硅氧烷(DMC)的生产成本和有机硅单体生产的竞争能力。目前，全球甲基氯硅烷生产能力超过1600 kt/a，产品品种约有5000一10000种之多，市场总销售额约70亿美元。 但是该方法在概念上简单而在化学反应上却很复杂，在工程技术上难度更大。自1940年Rochow发明该方法，1943年Dow Corning叱公司实现工业化生产以来，各大公司始终未停止过对该反应过程的基础研究、过程研究和工程研究。直接法为多相接触催化放热反应，影响反应的因素极为复杂，通过选用高性能的触体(硅粉、催化剂及助催化剂)、合理