[发明专利]一种溶剂油热驱环流的有机硅水解物裂解方法及装置

说明书

本发明涉及一种溶剂油热驱环流的有机硅水解物裂解方法及装置，在裂解装置中部同轴设置类螺旋板换热器形式的双螺旋通道，双螺旋通道中的其中一个螺旋通道上下两端不密封，作为裂解通道，另一螺旋通道上下两端密封，形成换热介质通道，溶剂油在裂解通道及双螺旋通道组成的柱体与裂解装置间的环隙中分布，有机硅水解物与KOH溶液的混合物送入裂解通道中，换热通道的换热介质为裂解通道提供热量，有机硅水解物在裂解通道内与溶剂油混合，边反应边汽化，气泡上升带动裂解通道内的液体上升到裂解通道顶部，气液分离后，溶剂油、未反应的有机硅水解物与KOH溶液通过环隙下降到裂解装置底部，形成自然循环。本发明无搅拌装置，传热、传质效率高，不会产生局部过热现象，装置生产周期增长，碱耗量减少，提高了环体收率和D₄、DMC的质量，操作稳定、安全可靠。

技术领域

本发明涉及化工生产技术领域，具体涉及一种溶剂油热驱环流的有机硅水解物裂解方法及装置。

背景技术

在有机硅工业，85％以上的有机硅产品及制品是由有机硅中间体(如八甲基环四硅氧烷D₄，二甲基环硅氧烷混合物DMC)生产的，因此，二甲基二氯硅烷(简称二甲)水解物的裂解重排尤为重要。裂解过程就是二甲水解物在碱性催化剂条件下从外界吸热进行裂解重排反应，以制得含60％左右D₄、10％左右D₃和20％左右D₅的裂解物，称为二甲基环硅氧烷混合物(DMC)，后经进一步精馏可制得纯度大于99％(质量分数)的D₄产品。裂解反应过程中含三官能团或Si—H的硅氧烷成为硅醇钾盐，留于裂解釜的底部。

在有机硅单体裂解生产中，一般采用干法裂解和溶剂油法裂解两种工艺，且两种工艺路线都已实现工业化生产。目前，国内裂解装置大都采用干法裂解工艺，即水解物汽化、裂解、蒸干及环体洗涤的半连续裂解工艺路线。工艺比较成熟，主要产品的D₄、DMC比例可根据市场情况进行适当调整，且DMC中以“D₄+D₅”为主。但是该工艺存在环体收率低，产品质量差，停车排渣周期短，碱耗量大，关键设备受热不均、放大困难等问题。

碱在高温下不仅能使Si-O-Si键断裂，同时也使一定数量的Si-C键断裂，因而在直链聚硅氧烷的裂解过程中会生成交联结构的聚合物。为避免Si-C键的断裂，可将碱裂解反应在高沸点的惰性溶剂内进行。

国外自80年代初就有溶剂法裂解二甲水解物制备环硅氧烷的专利报道。将溶剂油作为热载体加入到裂解釜内，使裂解反应传热均匀，消除了局部过热现象，控制了歧化反应的发生，提高了环体收率。

溶剂法连续裂解工艺中的关键设备是裂解釜，目前比较常见的是外有夹套、内部带有加热盘管的搅拌式裂解釜。中国发明专利申请CN201210221210.4公开一种有机硅裂解反应釜搅拌叶结构，虽然最下端搅拌叶形状与弧形釜一致，缩短了搅拌叶和釜底的距离，提高了混合效果，然而搅拌装置的存在，设备密封性得不到保障，安全性不高。对于在负压条件下进行的裂解反应，容易吸入空气产生爆炸性氛围，安全生产存在隐患。

中国实用新型专利201620965364.8公开一种有机硅裂解装置，裂解釜体内设置盘管换热器和双U型管加热器，虽然提高了加热面积和加热效率，但是盘管和U型管装置附近物料温度高，其他位置温度低，加热不均匀，会产生副反应，而且盘管和U型管弯折部分易沉积污垢。

上述裂解釜由于夹套的存在，壳体所受外压增至1MPa(加热蒸汽的压力)，上述裂解釜壳体厚度必然加大，增加了材料消耗。在设计时还需要考虑接管、人孔和夹套相互避让、焊接强度与安全、焊缝适宜布置等因素，使裂解釜结构复杂，提高了造价；容易产生搅拌死角，在加热面上结垢，使传热效率下降，反应效率变低，裂解釜底部会积累大量的硅醇钾盐，需要经常停车清渣，容易发生爆炸，严重影响环硅氧烷的生产。

发明内容