[发明专利]一种采用流化床反应器进行有机卤硅烷单体合成的方法

说明书

本发明提供一种采用流化床反应器进行有机卤硅烷单体合成的方法，通过该方法可以在现有流化床反应器制备有机卤硅烷单体工艺基础上，对硅粉表面进行持续研磨更新，提高硅粉的利用率并提高反应选择性。本发明采用流化床反应器进行有机卤硅烷单体合成的方法其中卤代烃和硅粉在铜催化剂和任选的助催化剂的存在下于流化床反应器内反应合成所述有机卤硅烷单体，在所述流化床反应器内加入惰性研磨剂，且使所述惰性研磨剂与所述流化床反应器内的所述硅粉进行流化接触；其中，所述惰性研磨剂的粒度分布范围在40‑900微米，并且所述惰性研磨剂的粒度分布呈宽筛分分布，分布跨度大于1.0。

技术领域

本发明涉及一种有机硅单体合成的工艺方法，具体涉及在流化床反应器中，采用卤代烃和硅粉进行强放热的合成反应来制备有机卤硅烷的工艺方法。

背景技术

有机硅材料具有优良的耐温特性、介电性、耐候性、生理惰性和低表面张力，在各行业获得广泛的应用，并且在很多行业具有不可替代的用途，素有“工业味精”的美誉。而在有机硅单体生产工艺中，最主要的生产方法为Rochow发明的直接法。在直接法合成有机硅单体过程中，首先将硅粉和铜催化剂以及合适比例的助催化剂混合，这些硅粉和催化剂以及助剂混合物，通常称为“触体”。将触体加入流化床反应器中后，再通入卤代烃气体，在合适的压力和温度下，直接反应得到有机卤硅烷单体。

其中，直接法合成的甲基氯硅烷用量最大，能占到有机硅单体用量的80％～90％。直接法合成甲基氯硅烷反应如下：

该反应主产物为二氯二甲基硅烷(M2)，含量大概在70％～90％，同时，还会生成主要的副产物一甲基三氯硅烷(M1)以及其它副产品，包括三甲基一氯硅烷(M3)、甲基含氢二氯硅烷(MH)、二甲基含氢一氯硅烷(M2H)、四甲基硅烷(M4)、三氯氢硅(HSiCl3)、四氯化硅(SiCl4)以及高沸物(HB)等。

该反应为强放热反应，在反应过程中，原料氯甲烷会发生裂解反应，生成无定型炭，附着在硅粉表面。同时，反应过程中，催化剂铜组份也会逐渐形成游离铜，在硅粉颗粒表面积累。另外，反应过程中也会产生一些高分子物质覆盖在硅粉表面。这些物质会导致反应活性和反应选择性下降，严重时，会导致反应器内硅粉结焦形成较大的硬块，反应器内操作恶化，最终导致反应停止。

因此，在该反应过程中，对于硅粉表面的更新，以及降低反应热带来的不良后果，在该反应中是至关重要的。通过对硅粉表面的更新，可以提高硅粉的利用指数，减少废触体的排放。同时，提高主产物M2的选择性，减少副产物M1和高沸物的产生。

在美国专利US 3133109中，在流化床内设置气流喷头，改善流化状态。在该专利中，通过在反应器底部新增能量磨，发现会提高硅粉利用率，并且保持M1/M2维持在较低的水平，即增加主产物的收率。然而，该反应需要将进入能量磨的气体增加到较高的压力，会产生额外的能量损失。并且，由于气流喷头出口气速较高，为亚音速到超音速，因此，会对反应器产生磨蚀。

在美国专利US 4281149中，介绍了一种提高硅粉利用率的方法，将一级旋风分离器中捕集的40微米的硅粉直接返回反应器内，而二级旋风分离器捕集的40微米的细粉颗粒，由于其含有较多的杂质，增加单独的研磨装置，对这些细粉颗粒预先研磨，再返回反应器内进行反应。研磨设备为旋转水平圆筒机，并且需要在无氧高温环境下进行。通过这种处理，可以明显的提高硅粉的利用指数。但是由于增加了额外的动设备，也带来了操作的不便利性。

在美国专利US 4307242中，也提到了一种对于二级旋风分离器收集到的废触体进行再处理的方法。该专利中引入一种气动式离心分离器，将得到的硅粉细颗粒再进一步粉化，使硅粉暴露出新鲜表面。得到的相对较大的颗粒重新循环使用，特别细小的部分废弃。这样也可以提高硅粉的利用率，改善反应情况。然而，与前述专利类似，由于也需要增加额外的动设备，增加了操作的不便利性。