-》有机硅单体分离系统工艺流程模拟分析.pdf
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1、2 0 0 7 年第2 6 卷增刊 化:L进展 C H E M I C A Lr J 、J D U S T R YA N DE N G I N E E R I N GP R O G R E S S 有机硅单体分离系统工艺流程模拟分析 王斌1 ,杨成勇,曾宪友2 ,曹咏军2 ,许春建2 ( 1 泰州梅兰集团硅材料有限公司,江苏泰州2 2 5 3 0 0 ;2 天津大学化工学院,天津3 0 0 0 7 2 ) 摘要:介绍了有机硅单体分离系统的3 种工艺流程,即顺式切割的l O 塔流程反式切割的1 0 塔流程和7 塔流 程并采用化工过程模拟软件A s p e n P l u s 进行了模拟计算,对3
2、 种工艺流程的能耗做了详细对比,结果表明:1 0 塔流程在能耗和主产品二甲基二氯硅烷的收率方面均优于7 塔流程两种1 0 塔流程各有优劣,顺式切割的1 0 塔 流程与反式切割的l O 塔流程的产品纯度相当,而能耗较低,但设备投资较大 关键词:有机硅;二甲基- - - a , g :烷;精馏模拟;A s p e nP l u s S i m u l a t i o na n a l y s i so fo r g a n o s i l i c o np u r i f i c a t i o np r o c e s s e s W A N G B i n l ,Y A N GC h e n
3、g y o n 9 1 ,Z E N G X i a n y o n 9 2 ,C A OY o n g u n 2 ,X U C h u n j i a n 2 ( 1S l i l i c o nM a t e r i a lL t d o f J i a n g s uM e i l a nG r o u p 。T a i z h o u2 2 5 3 0 0 ,J i a n g s u ,C h i n a ;2S c h o o lo f C h e m i c a lE n g i n e e r i n g a n dT e c h n o l o g y ,T i a n j
4、 i nU n i v e r s i t y 。T i a n j i n3 0 0 0 7 2 ,C h i n a ) A b s t r a c t :T h r e es e p a r a t i o np r o c e s s e sf o rt h ep u r i f i c a t i o no fo r g a n o s i l i c o nc o m p o n e n t st r a n s - c u t t i n g10 c o l u m e sp r o c e s s ,c i s - c u t t i n g10c o l u m e sp r
5、 o c e s sa n d7c o l u m e sp r o c e s sa r ei n t r o d u c e di nt h i sp a p e r A s p e nP l u sw a sa d o p t e dt os i m u l a t et h ep r o c e s s e sa n dt h es i m u l a t i o nr e s u l t sp r o v e dt h a tb o t ht h e1 0 c o l u m n sp r o c e s s e sh a da d v a n t a g e so fl o w e
6、 re n e r g yc o n s u m p t i o na n dh i g h e ry i e l dt h a nt h e7c o l u m n p r o c e s s T h et r a n s c u t t i n g10c o l u m np r o c e s ss y s t e mh a dl o w e rc o n s u m p t i o nc o m p a r e dw i t hc i s - c u t t i n g 10c o l u m n sp r o c e s ss y s t e m ,b u tt h ee q u i
7、 p m e n ti n v e s t m e n tw a sh i g h e r K e yw o r d s :o r g a n o s i l i c o n ;d i p h e n y i d i c h l o r o s i l a n e ;d i s t i l l a t i o ns i m u l a t i o n ;A s p e nP l u s 有机硅是一类性能优异、功能独特的新型材 料,它不仅可以作为一种基础材料、结构材料在一 些大工业中应用,而且可以作为功能性材料加入其 他材料以改善其工艺性能,因此获得了“工业味 精”、“科技发展催化剂”的美誉。有
8、机硅材料是有 机硅聚合物的总称,其基本单体都是有机氯硅烷 ( 包括甲基氯硅烷、苯基氯硅烷、甲基乙烯基氯硅 烷和乙烯基三氯硅烷等乙烯基单体) ,其中甲基氯 硅烷的用量占整个单体生产总鼙的9 0 以上,它是 有机硅工业的支柱。该行业的发展是以有机硅下游 产品开发为主,从而带动单体合成技术的发展,具 有单体集中生产、下游分散深加工的特点。在单体 合成中,以非金属硅粉和氯代烃为原料,采用直接 合成法生成的粗硅烷中含有多种组分,将粗硅烷蒸 馏分离可得到二甲基氯硅烷等少数具有工业价值 的单体,进而制成有机硅材料的中间体聚硅氧烷, 这是有机硅工业最关键的中间体。有机硅行业的技 术壁垒主要存在于单体生产阶段,
9、工艺复杂、流程 长、技术含量高、投资大是单体工业的主要特点, 因而单体生产技术水平也直接体现了一个国家有 机硅工业的整体水平。 不管采用何种方法生产有机氯硅烷单体,得 到的均为多组分的混合产物,混合单体的分离与 纯化,在有机硅工业及其投资比例中占有重要的 地位【1 1 。本文主要对目前有机硅混合单体分离流 程进行模拟分析,比较了各种工艺流程之间的优 缺点。 1有机氯硅烷粗单体的性质 有机氯硅烷是以氯甲烷和硅粉为原料,在高温 和催化剂的作用下合成的。典型的生成物的组成和 性质【2 4 】如表l 所示。 第一作者简介王斌( 1 9 6 8 一) ,男工程师联系人许春建电 话0 2 2 2 7 4
10、0 4 4 4 0 ;E m a i lc j x u t j u e d uc n 。 2 2 0 化T进展2 0 0 7 年第2 6 卷 表1 有机氯硅烷粗单体的组成 目前工业上多采用流化床工艺生产有机硅单 体,反应在流化床反应器中进行,随着反应的进行, 催化剂活性逐渐降低,导致反应产物有所变化,以 致反应产物的组成随着生产的进行有所变化。 从表l 可以看出,混合单体中组分较多,沸点 差距小,并且组分四氯化硅与三甲基一氯硅烷之间 存在共沸,因此有机氯硅烷单体的分离纯化相当 困难。 有机氯硅烷粗单体中最有价值的组分是含量最 高的二甲基二氯硅烷,其次一甲基三氯硅烷、三甲 基一氯硅烷和一甲基二氯
11、硅烷等均是具有很高附加 值的产品。因为制备聚硅氧烷产品时,需要较高纯 度的单体为原料,所以需要对单体混合物进行分离 纯化。通过分离有机氯硅烷粗单体可以得N 2 _ 2 甲基 二氯硅烷、一甲基三氯砖烷、三甲基一氯硅烷和一 甲基二氯硅烷等组分。工业上对有机氯硅烷单体的 纯度要求1 5 1 见表2 。 表2 有机氮硅烷单体纯度要求 单体名称纯度要求( 质毒分数) 二甲基二氯硅烷 甲基i 氯硅烷 三甲纂毓硅烷 一甲基二氯硅烷 9 9 9 5 9 9 5 9 9 5 2 有机氯硅烷粗单体精馏流程 分离有机氯硅烷粗单体的方法有物理分离法和 化学分离法,:L 业上主要采崩精馏的方法分离。目 前国内有多套生产
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- 有机硅 单体 分离 系统 工艺流程 模拟 分析
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