專(zhuān)利名稱(chēng)：一種有機(jī)氯硅烷工藝尾氣回收利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含四氯化硅和氯化氫等混合尾氣的有機(jī)氯硅烷(如三氯氫硅、甲基苯基二氯硅烷等)生產(chǎn)尾氣中四氯化硅和氯化氫的處理方法，特別涉及苯基氯硅烷生產(chǎn)尾氣中四氯化硅和氯化氫的回收利用方法。

背景技術(shù)：
苯基氯硅烷(C6H5SiCl3)是一種用途非常廣泛的有機(jī)硅基本單體，主要用于合成高性能有機(jī)硅樹(shù)脂及含苯基硅烷化合物或高分子聚合物，這些產(chǎn)品被廣泛地用于航空、航天、電子、電氣、機(jī)械、交通、建筑材料、石油化工、紡織印染、醫(yī)療衛(wèi)生、輕工、食品、傳媒、軍工等各個(gè)領(lǐng)域，需求量越來(lái)越大，在生產(chǎn)、在建和擬建裝置為達(dá)到國(guó)家環(huán)保和節(jié)能減排要求，如何對(duì)尾氣進(jìn)行回收利用，顯得越來(lái)越重要。
苯基三氯硅烷生產(chǎn)，現(xiàn)國(guó)內(nèi)外多采用熱縮合法原料三氯硅烷和氯苯按配料比分別用計(jì)量泵打入預(yù)熱器中，經(jīng)汽化并加熱至350℃后進(jìn)入空管熱縮合反應(yīng)器。在反應(yīng)器中，原料氣體被加熱至650℃左右進(jìn)行縮合反應(yīng)，經(jīng)過(guò)一定的接觸時(shí)間，即生成苯基氯硅烷。出反應(yīng)器的氣體進(jìn)入冷凝器將粗單體冷凝(-5℃以下)下來(lái)供分餾用。粗單體中含有反應(yīng)主產(chǎn)物苯基三氯硅烷，未反應(yīng)的原料氯苯及少量副反應(yīng)產(chǎn)物四氯化硅(SiCl4)和苯。粗單體泵入間歇操作的分餾塔塔釜中，塔釜內(nèi)料液用蒸汽間接加熱，隨塔釜溫度的升高，塔頂按組分的沸點(diǎn)順序先后切取SiCl4、苯和氯苯，SiCl4和苯作為副產(chǎn)品外售，氯苯作為原料回用，繼續(xù)分餾物即為苯基單體產(chǎn)品，放入貯罐中貯存，供進(jìn)一步加工或裝桶外售。
以下為相關(guān)的化學(xué)方程式
HSiCl3+C6H5Cl→SiCl4+C6H6 在熱縮合反應(yīng)器生產(chǎn)苯基氯硅烷過(guò)程中，合成氣體從熱縮合反應(yīng)器出來(lái)時(shí)，其溫度達(dá)到600℃以上，經(jīng)過(guò)除塵、逐級(jí)冷卻和冷凝后，還有一部分不凝氣體，其中含有大量氯化氫和少量四氯化硅。氯化氫沸點(diǎn)-85.0℃，四氯化硅沸點(diǎn)57.6℃，理論上講只要能夠?qū)⒃摎怏w冷卻到四氯化硅沸點(diǎn)以下，即可將四氯化硅全部冷卻下來(lái)，但是實(shí)際上即使冷卻到-5℃，混合氣體中仍然含有約3％的四氯化硅氣體，這部分四氯化硅氣體若進(jìn)入氯化氫石墨降膜吸收塔，用水吸收生成鹽酸時(shí)，會(huì)生成硅溶膠，造成石墨降膜吸收塔系嚴(yán)重堵塞，無(wú)法使用石墨降膜吸收塔回收氯化氫氣體。因此，在現(xiàn)有的工藝中，是將混合氣體直接用水沖泵吸收后加堿中和后外排，不僅污染環(huán)境，也造成大量水、鹽酸和堿的浪費(fèi)，不經(jīng)濟(jì)，也不利于環(huán)境保護(hù)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要徹底解決有機(jī)氯硅烷特別是苯基氯硅烷生產(chǎn)尾氣中四氯化硅和氯化氫的回收問(wèn)題，提供的一種經(jīng)濟(jì)有效的尾氣回收利用方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案 本發(fā)明主要思路是將不凝尾氣中的四氯化硅，用可大量溶解四氯化硅的有機(jī)溶劑(苯、甲苯、二甲苯、氯苯等芳烴及其衍生物等，以下簡(jiǎn)稱(chēng)有機(jī)溶劑)吸收去除，潔凈的氯化氫氣體進(jìn)入石墨降膜吸收塔用水吸收生成鹽酸外售。
具體技術(shù)方案如下 一種有機(jī)氯硅烷工藝尾氣回收利用方法，包括合成反應(yīng)步驟以及冷凝收集步驟，其特征在于 (1)、將經(jīng)冷凝收集步驟后的常溫不凝尾氣，送入噴淋吸收塔，用有機(jī)溶劑噴淋吸收尾氣中剩余的四氯化硅，形成的噴淋吸收液送入精餾塔分餾出有機(jī)溶劑和四氯化硅； (2)、經(jīng)噴淋吸收步驟后的尾氣，進(jìn)入石墨降膜吸收塔用水吸收尾氣中的氯化氫生成鹽酸。
上述技術(shù)方案中，所述的有機(jī)溶劑可以是苯、甲苯、二甲苯、氯苯以及芳烴及其衍生物中的一種。
根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，在所有會(huì)產(chǎn)生含四氯化硅和氯化氫尾氣的機(jī)氯硅烷產(chǎn)品(如三氯氫硅、甲基苯基二氯硅烷等)生產(chǎn)中，均可應(yīng)用上述方法回收尾氣中的四氯化硅和氯化氫。
本發(fā)明的核心步驟是采用有機(jī)溶劑噴淋吸收法，徹底吸收去除尾氣中的四氯化硅等可能堵塞氯化氫回收裝置的物質(zhì)，使?jié)崈舻穆然瘹錃怏w進(jìn)入石墨降膜吸收塔用水吸收生成鹽酸。
噴淋吸收塔中有機(jī)溶劑和四氯化硅等的混合液，定期用泵送入精餾塔分餾出有機(jī)溶劑和四氯化硅，有機(jī)溶劑重新作為原料返回噴淋吸收塔使用，四氯化硅作為副產(chǎn)品外銷(xiāo)。
工藝簡(jiǎn)單，節(jié)省人工，成本低，能耗小，操作簡(jiǎn)便，容易實(shí)施，尾氣中的四氯化硅和氯化氫全部回收利用，變廢為寶，環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于 采用有機(jī)溶劑噴淋吸收法，可以徹底吸收去除尾氣中的四氯化硅等可能堵塞氯化氫回收裝置的物質(zhì)，以便使?jié)崈舻穆然瘹錃怏w進(jìn)入石墨降膜吸收塔用水吸收生成鹽酸。因此，本發(fā)明具有回收效率高、方法簡(jiǎn)單、成本低，尾氣中的物料全部回收利用，節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例一 設(shè)備小型熱縮合試驗(yàn)裝置、噴淋式氣體吸收塔試驗(yàn)裝置一套、四氯化硅檢測(cè)儀(氣相色譜儀)一套。
實(shí)施方法 1、原料三氯硅烷和氯苯按配料比(1∶1.5)加入小型熱縮合試驗(yàn)裝置中，原料氣體經(jīng)先預(yù)熱到350℃再加熱至650℃進(jìn)行縮合反應(yīng)，經(jīng)過(guò)一定的接觸時(shí)間(約25秒)，即生成苯基氯硅烷。熱縮合試驗(yàn)裝置的氣體進(jìn)入冷凝器將粗單體冷凝(-5℃以下)下來(lái)。
2、未冷凝的尾氣(主要成分為HCl和四氯化硅)進(jìn)入TXKJ-304噴淋式氣體吸收塔(該設(shè)備利用氣體在液體吸收劑中溶解度的不同，使易溶的組分溶于吸收劑中，并與其他組分分離)。操作時(shí)，從塔頂噴淋的液體吸收劑與由塔底上升的氣體混合物在塔中各層填料或塔盤(pán)上密切接觸，以便進(jìn)行吸收。分別用苯、甲苯、二甲苯和氯苯吸收尾氣中的四氯化硅，未被吸收的尾氣取樣用氣相色譜法檢測(cè)其中的四氯化硅出峰(用HP-5MS0.32mm×30m色譜柱檢測(cè)四氯化硅保留時(shí)間約1.92min)情況，以確認(rèn)四氯化硅的被吸收狀況。實(shí)驗(yàn)及檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)下表 從上表氣相色譜檢測(cè)結(jié)果可見(jiàn)，未被有機(jī)溶劑(苯、甲苯、二甲苯、氯苯)吸收的尾氣中已不含四氯化硅。
實(shí)施例二 安徽省蚌埠合眾硅氟新材料有限公司采用本發(fā)明技術(shù)，將其年產(chǎn)1000噸苯基氯硅烷生產(chǎn)裝置中熱縮合爐產(chǎn)生的不凝尾氣，用一套直徑0.6米×高6米的噴淋式氣體吸收塔，以氯苯吸收劑進(jìn)行噴淋吸收，吸收后的尾氣為不含四氯化硅的潔凈的氯化氫氣體，該氣體再進(jìn)入三級(jí)串連的直徑0.6米×高6米的石墨降膜吸收塔用水吸收生成鹽酸外售。
大生產(chǎn)證明，每產(chǎn)1000噸苯基氯硅烷可回收含量25％左右的鹽酸700噸(氯化氫回收率≥99％)、95％四氯化硅6噸(回收率≥99.5％)、節(jié)約中和用堿(30％燒堿)約700噸、節(jié)約吸收稀釋用水20000余噸，其總價(jià)值約50萬(wàn)元，扣除成本后可獲利約30萬(wàn)元，并大大減輕了污染負(fù)荷。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)氯硅烷工藝尾氣回收利用方法，包括合成反應(yīng)步驟以及冷凝收集步驟，其特征在于
(1)、將經(jīng)冷凝收集步驟后的尾氣，送入噴淋吸收塔，用有機(jī)溶劑噴淋吸收尾氣中剩余的四氯化硅；
(2)、經(jīng)噴淋吸收步驟后的尾氣，送入石墨降膜吸收塔用水吸收尾氣中的氯化氫生成鹽酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)氯硅烷工藝尾氣回收利用方法，其特征在于所述的有機(jī)溶劑可以是苯、甲苯、二甲苯、氯苯以及芳烴及其衍生物中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)氯硅烷工藝尾氣回收利用方法，其特征在于形成的噴淋吸收液送入精餾塔分餾出有機(jī)溶劑和四氯化硅。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有機(jī)氯硅烷工藝尾氣回收利用方法，其特征在于將苯基氯硅烷生產(chǎn)中熱縮合爐產(chǎn)生的不凝尾氣中的四氯化硅(SiCl4)用可大量溶解四氯化硅的有機(jī)溶劑(苯、甲苯、二甲苯、氯苯等芳烴及其衍生物等)吸收去除，潔凈的氯化氫氣體進(jìn)入石墨降膜吸收塔用水吸收生成鹽酸外售。改變現(xiàn)有工藝中將混合氣體直接用水沖泵吸收后加堿中和后外排。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，節(jié)省人工，成本低，能耗小，操作簡(jiǎn)便，容易實(shí)施，尾氣中的四氯化硅和氯化氫全部回收利用，變廢為寶，環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。
文檔編號(hào)B01D53/14GK101810984SQ20101016642
公開(kāi)日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者許曉光, 余茂寬, 程小苗 申請(qǐng)人:安徽祥源安全環(huán)境科學(xué)技術(shù)有限公司