一种聚硅酸乙酯连续酯化生产工艺

摘要

一种聚硅酸乙酯连续酯化生产工艺，属于硅化工技术领域，具体涉及一种聚硅酸乙酯的生产工艺，尤其是用纯度较低的四氯化硅直接对聚硅酸乙酯进行连续生产的生产工艺。包括下列内容：酯化过程在合成塔中进行，从塔顶泵入原料四氯化硅及95％乙醇，从塔节三分之一处充入水蒸气及惰性轻组分，保持一定的釜温，使其在合成塔中充分反应，并在真空下将氯化氢气体脱除，聚硅酸乙酯酯化液连续采出。采用该工艺生产得到聚硅酸乙酯纯度产率达到市场要求，生产操作简易，节省人力资源，工艺运行连续平稳，有效提高企业生产效率，实现增产创收。

权利要求

1.一种聚硅酸乙酯连续酯化生产工艺，其特征在于，包括如下工艺步骤：

1.1原料储备：常温常压下将原料四氯化硅与质量分数为95%乙醇按有效四氯化硅：乙醇=1：1.1～1.2的质量比配料，分别储存在两个原料储罐备用；

1.2连续酯化：控制合成塔中真空度在0.01～0.05MPa，将原料四氯化硅与95%乙醇分别以喷入速率150Kg/h和158～185Kg/h从合成塔顶不断喷入，喷入的物料形成分散下落的小液滴，同时不停的自塔节下部三分之一处充入水蒸气及惰性轻组分形成上升的气流，其中水蒸气的充入速率为乙醇喷入速率的4.5～5.5%；

1.3物料采出：酯化生成的聚硅酸乙酯与过量乙醇自合成塔底部连续采出；

步骤1.2所述连续酯化过程中，合成塔顶部温度为52～58℃，底部温度为77～83℃。

2.根据权利要求1所述的聚硅酸乙酯连续酯化生产工艺，其特征在于：步骤1.2所述

95%乙醇的喷入优选速率为175Kg/h。

3.根据权利要求1所述的聚硅酸乙酯连续酯化生产工艺，其特征在于：步骤1.2所述水蒸气的充入速率优选为乙醇喷入速率的5%。

4.根据权利要求1或3所述的聚硅酸乙酯连续酯化生产工艺，其特征在于：步骤1.2所述水蒸气及惰性轻组分气体不参与反应，自合成塔顶部排出后经加热循环通入合成塔内。

5.根据权利要求1所述的聚硅酸乙酯连续酯化生产工艺，其特征在于：所述原料四氯化硅为工业用四氯化硅或氯丙基偶联剂生产中产生的副产物四氯化硅。

说明书

一种聚硅酸乙酯连续酯化生产工艺

技术领域

[0001] 一种聚硅酸乙酯连续酯化生产工艺，属于硅化工技术领域，具体涉及一种聚硅酸乙酯的生产工艺，尤其是用纯度较低的四氯化硅直接对聚硅酸乙酯进行连续生产的生产工艺。

背景技术

[0002] 聚硅酸乙酯是制备耐化学品涂料、耐热涂料、有机硅溶剂、精密铸造粘结剂以及无极富锌底漆等产品的主要原料之一。目前生产硅酸乙酯大都采用间歇式生产工艺：将纯四氯化硅与乙醇在间歇釜中反应，反应后的合成液进行精馏，然后将未反应的乙醇蒸馏出去得到硅酸乙酯。间歇式生产方法反应周期长，批次间产品质量不稳定，由于不能连续生产，需要投入较多的人力，生产成本高。本发明人于2009年申请的中国专利(公告号为：CN101701070A)，公开了一种采用利用副产物四氯化硅制备聚硅酸乙酯的间歇生产方法，将副产物四氯化硅不经提纯，直接用于硅酸乙酯再生产，克服了传统技术需要先将四氯化硅提纯后再用于生产硅酸乙酯，成本高收率低，容易产生二次污染的问题。取得了较好的经济效益。但生产应用中，由于上述发明仍采用间歇式生产工艺，因此并不能克服间歇式生产普遍存在的反应周期长，批次间产品质量不稳定等技术问题。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术聚硅酸乙酯生产中存在的生产成本较高和间歇生产造成的反应周期长和产品质量不稳定的问题，提供一种聚硅酸乙酯的连续酯化生产工艺，特别是用氯丙基偶联剂生产中作为副反应伴随产生的副产品四氯化硅合成聚硅酸乙酯的连续酯化生产工艺，以实现连续生产，缩短反应周期。

[0004] 本发明采用的技术方案是：该聚硅酸乙酯的连续酯化生产工艺采用连续投料连续产出的方式，主要工艺流程分为原料储备、连续酯化和物料采出三部分，其技术特征在于，包括如下工艺步骤：

[0005] 原料储备：在常温常压下将原料四氯化硅与质量分数95％乙醇按有效四氯化硅∶乙醇＝1∶1.1～1.2的质量比配料，分别储存在两个原料储罐备用；

[0006] 连续酯化：控制合成塔中真空度在0.01～0.05MPa，将原料四氯化硅与95％乙醇分别以喷入速率150Kg/h和158～185Kg/h从合成塔顶不断喷入，喷入的物料形成分散下落的小液滴，同时不停的自塔节下部三分之一处充入水蒸气及惰性轻组分形成上升的气流，上升的气流与下落的物料液滴形成逆流，使物料液滴在气流冲击中充分接触，并减缓物料液滴下落速度，其中水蒸气的充入速率为乙醇喷入速率的4.5～5.5％；

[0007] 物料采出：酯化生成的聚硅酸乙酯与过量的乙醇自合成塔底部连续采出。采出的产物经过精馏除去其中的乙醇组分后即得到聚硅酸乙酯。

[0008] 连续酯化中所述原料四氯化硅的喷入速率为150Kg/h、95％乙醇的喷入速率为158～185Kg/h，具体根据配料时有效四氯化硅及乙醇的质量比而定。乙醇喷入速率优选
175Kg/h；惰性轻组分的充入速率与合成塔的真空度成反比，随真空度随时变化；水蒸气的充入速率为乙醇喷入速率的4.5～5.5％，优选为5％。

[0009] 连续酯化中所述水蒸气及惰性轻组分气体不参与反应，自合成塔顶部排出后经加热循环通入合成塔内。

[0010] 连续酯化过程中，合成塔顶部温度为52～58℃，底部温度为77～83℃。

[0011] 所述原料四氯化硅为工业用四氯化硅或氯丙基偶联剂生产中作为副反应伴随产生的副产物四氯化硅，其四氯化硅含量纯度较低，质量分数在92％～95％。

[0012] 本发明聚硅酸乙酯连续酯化生产工艺，采用合成塔来完成反应，在合成塔顶端设置有四氯化硅和乙醇的分散喷入装置，能够控制物料的喷入速率还能使物料形成小液滴。在合成塔塔节三分之一处设置有水蒸气和惰性轻组分气体的进气口。

[0013] 与现有技术相比，本发明的聚硅酸乙酯连续酯化工艺所具有的有益效果是：采用连续生产工艺，过程运行平稳减少操作工序和工作强度，降低人力成本，产品质量稳定均一，原料四氯化硅转化率达到98％左右，聚合物硅含量大于28％，缩短了反应时间，单釜月产量平均200吨。更好的消化上游产品生产中的副产物，更大的减轻环保压力、对企业长期的利润增长，生产安全，节能减排都具很大帮助。

附图说明

[0014] 图1是本发明聚硅酸乙酯的连续酯化的工艺示意图。

[0015] 其中，1、四氯化硅储罐 2、第一转料泵 3、合成塔 4、合成釜 5、冷凝器 6、酯化液储罐 7、第二转料泵 8、乙醇储罐 9、去尾气吸收 10、水蒸气及惰性轻组分。

[0016] 图1是本发明一种聚硅酸乙酯连续酯化生产工艺的最佳实施例，下面结合附图对本发明做进一步说明：

具体实施方式

[0017] 实施例1

[0018] 如图1所示，四氯化硅储罐1和乙醇储罐8分别通过管路连接到合成塔3的顶端，四氯化硅储罐1连接管路上设有第一转料泵2，乙醇储罐8连接管路上设有第二转料泵7，合成塔3的顶端设置有四氯化硅及乙醇原料的喷口，以供合成时原料从此处不断以小液滴形式喷出。合成塔3的塔节底端三分之一处设有进气口，水蒸气及惰性轻组分10从此处充入得以与下落液滴形成逆流。合成塔3的顶端有一接口与真空泵相连，以便得到反应所需负压环境，并不断吸出氯化氢组分。合成塔3的底端直接与合成釜4相接。经合成塔3中反应得到的聚硅酸乙酯与未完全反应的乙醇落入合成釜4中后可连续采出。经冷凝器5冷凝后进入酯化液储罐6。

[0019] 本聚硅酸乙酯连续酯化工艺具体是：

[0020] 1、按有效四氯化硅和乙醇1∶1.10的质量比配料，将质量分数92％的副产四氯化硅打入四氯化硅储罐1；将95％乙醇加入乙醇储罐8待用；

[0021] 2、开真空泵抽真空，控制合成塔3中真空度在0.01～0.05MPa，从塔顶分别按150Kg/h的速率泵入副产四氯化硅原料及按照158Kg/h的速率泵入95％乙醇原料，同时不断从塔节三分之一处充入水蒸气及惰性轻组分10，水蒸气的充入速率为8.75Kg/h，惰性气体的冲入速率随真空度随时变化。保持塔底温度在80℃，使物料在合成塔3中充分接触反应，并在真空下将氯化氢气体脱除，聚硅酸乙酯酯化液与未反应的乙醇从合成釜4中连续采出；反应时产生的HCl用水吸收制副产盐酸；充入的水蒸气及惰性轻组分10经热循环重复使用。

[0022] 3、酯化液采出后经冷凝器5降温，转入酯化液储罐6。酯化液再经过简单精馏脱除乙醇组分后得到聚硅酸乙酯。反应有效四氯化硅转化率为98.4％，得到的聚硅酸乙酯中硅含量为28.8％。

[0023] 实施例2

[0024] 反应装置同实施例1，具体工艺步骤如下：

[0025] 1、按有效四氯化硅和乙醇1∶1.20的质量比配料，将将质量分数95％的副产四氯化硅原料打入四氯化硅储罐1；将95％乙醇原料加入乙醇储罐8待用；

[0026] 2、开真空泵抽真空，控制合成塔3中真空度在0.01～0.05MPa，从塔顶分别按150Kg/h的速率泵入副产四氯化硅原料及按照180Kg/h的速率泵入95％乙醇原料，从塔节三分之一处充入水蒸气及惰性轻组分10，水蒸气的充入速率为9.9Kg/h，惰性气体的冲入速率随真空度随时变化。保持釜温在83℃，使物料在合成塔3中充分接触反应，并在真空下将氯化氢气体脱除，聚硅酸乙酯酯化液与未反应的乙醇从合成釜4中连续采出；反应时产生的HCl用水吸收制副产盐酸；充入的水蒸气及惰性轻组分10经热循环重复使用。

[0027] 3、酯化液采出后经冷凝器5降温，转入酯化液储罐6。酯化液再经过简单精馏脱出乙醇组分后得到聚硅酸乙酯。反应有效四氯化硅转化率为98.8％，得到的聚硅酸乙酯中硅含量为29.5％。

[0028] 实施例3

[0029] 反应装置同实施例1，具体工艺步骤如下：

[0030] 1、按有效四氯化硅和乙醇1∶1.16的质量比配料，将质量分数92％的副产四氯化硅原料打入四氯化硅储罐1；将95％乙醇原料加入乙醇储罐8待用；

[0031] 2、开真空泵抽真空，控制合成塔3中真空度在0.01～0.05MPa，从塔顶分别按150Kg/h的速率泵入副产四氯化硅原料及按照168Kg/h的速率泵入95％乙醇原料，从塔节三分之一处充入水蒸气及惰性轻组分10，水蒸气的充入速率为7.4Kg/h，惰性气体的冲入速率随真空度随时变化。保持釜温在77℃，使物料在合成塔3中充分接触反应，并在真空下将氯化氢气体脱除，聚硅酸乙酯酯化液及未反应乙醇从合成釜4中连续采出；反应时产生的HCl用水吸收制副产盐酸；充入的水蒸气及惰性轻组分10经热循环重复使用。

[0032] 3、酯化液采出后经冷凝器5降温，转入酯化液储罐6。酯化液再经过简单精馏脱出乙醇组分后得到聚硅酸乙酯。反应有效四氯化硅转化率为99.2％，得到聚硅酸乙酯的硅含量为29.3％。

[0033] 实施例4

[0034] 反应装置同实施例1，具体工艺步骤如下：

[0035] 1、按有效四氯化硅和乙醇1∶1.14的质量比配料，将质量分数94％的副产四氯化硅原料打入四氯化硅储罐1；将95％乙醇加入乙醇储罐8待用；

[0036] 2、开真空泵抽真空，控制合成塔3中真空度在0.01～0.05MPa，从塔顶分别按150Kg/h的速率泵入四氯化硅原料及按照169Kg/h的速率泵入95％乙醇原料，从塔节三分之一处充入水蒸气及惰性轻组分10，水蒸气的充入速率为8.6Kg/h，惰性气体的冲入速率随真空度随时变化。保持釜温在80℃，使物料在合成塔3中充分接触反应，并在真空下将氯化氢气体脱除，聚硅酸乙酯酯化液及未反应乙醇从合成釜4中连续采出；反应时产生的HCl用水吸收制副产盐酸；充入的水蒸气及惰性轻组分10经热循环重复使用。

[0037] 3、酯化液采出后经冷凝器5降温，转入酯化液储罐6。酯化液再经过简单精馏脱除乙醇组分后得到聚硅酸乙酯。反应有效四氯化硅转化率为98.6％，得到聚硅酸乙酯的硅含量为28.7％。

[0038] 实施例5

[0039] 反应装置同实施例1，具体工艺步骤如下：

[0040] 1、按有效四氯化硅和乙醇1∶1.10的质量比配料，将纯度97％的工业级四氯化硅原料打入四氯化硅储罐1；将95％乙醇加入乙醇储罐8待用；

[0041] 2、开真空泵抽真空，控制合成塔3中真空度在0.01～0.05MPa，从塔顶分别按150Kg/h的速率泵入工业级四氯化硅原料及按照168Kg/h的速率泵入95％乙醇原料，从塔节三分之一处充入水蒸气及惰性轻组分10，水蒸气的充入速率为7.5Kg/h，惰性气体的冲入速率随真空度随时变化。保持釜温在80℃，使物料在合成塔3中充分接触反应，并在真空下将氯化氢气体脱除，聚硅酸乙酯酯化液及未反应乙醇从合成釜4中连续采出；反应时产生的HCl用水吸收制副产盐酸；充入的水蒸气及惰性轻组分10经热循环重复使用。

[0042] 3、酯化液采出后经冷凝器5降温，转入酯化液储罐6。酯化液再经过简单精馏脱除乙醇组分后得到聚硅酸乙酯。反应有效四氯化硅转化率为98.5％，得到聚硅酸乙酯的硅含量为28.6％。

[0043] 实施例6

[0044] 反应装置同实施例1，具体工艺步骤如下：

[0045] 1、按有效四氯化硅和乙醇1∶1.20的质量比配料，将纯度97％的工业级四氯化硅原料打入四氯化硅储罐1；将95％乙醇加入乙醇储罐8待用；

[0046] 2、开真空泵抽真空，控制合成塔3中真空度在0.01～0.05MPa，从塔顶分别按150Kg/h的速率泵入工业级四氯化硅原料及按照185Kg/h的速率泵入95％乙醇原料，从塔节三分之一处充入水蒸气及惰性轻组分10，水蒸气的充入速率为7.5Kg/h，惰性气体的冲入速率随真空度随时变化。保持釜温在80℃，使物料在合成塔3中充分接触反应，并在真空下将氯化氢气体脱除，聚硅酸乙酯酯化液及未反应乙醇从合成釜4中连续采出；反应时产生的HCl用水吸收制副产盐酸；充入的水蒸气及惰性轻组分10经热循环重复使用。

[0047] 3、酯化液采出后经冷凝器5降温，转入酯化液储罐6。酯化液再经过简单精馏脱除乙醇组分后得到聚硅酸乙酯。反应有效四氯化硅转化率为99.2％，得到聚硅酸乙酯的硅含量为29.3％。

[0048] 实施例7

[0049] 反应装置同实施例1，具体工艺步骤如下：

[0050] 1、按有效四氯化硅和乙醇1∶1.15的质量比配料，将纯度97％的工业级四氯化硅原料打入四氯化硅储罐1；将95％乙醇加入乙醇储罐8待用；

[0051] 2、开真空泵抽真空，控制合成塔3中真空度在0.01～0.05MPa，从塔顶分别按150Kg/h的速率泵入工业级四氯化硅原料及按照176Kg/h的速率泵入95％乙醇原料，从塔节三分之一处充入水蒸气及惰性轻组分10，水蒸气的充入速率为7.5Kg/h，惰性气体的冲入速率随真空度随时变化。保持釜温在80℃，使物料在合成塔3中充分接触反应，并在真空下将氯化氢气体脱除，聚硅酸乙酯酯化液及未反应乙醇从合成釜4中连续采出；反应时产生的HCl用水吸收制副产盐酸；充入的水蒸气及惰性轻组分10经热循环重复使用。

[0052] 3、酯化液采出后经冷凝器5降温，转入酯化液储罐6。酯化液再经过简单精馏脱除乙醇组分后得到聚硅酸乙酯。反应有效四氯化硅转化率为98.8％，得到聚硅酸乙酯的硅含量为29.1％。

[0053] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制。实施例中所述纯度97％的工业级四氯化硅仅是一般情况下工业及四氯化硅的纯度。实施例中只是列举纯度在92％和95％的副产四氯化硅，副产四氯化硅纯度在92％～95％。任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以换算变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。