一种乙烯基三甲氧基硅烷的无溶剂合成方法与流程

1.该发明涉及精细化工技术领域，尤其是一种乙烯基三甲氧基硅烷的无溶剂合成方法。


背景技术：

2.乙烯基三甲氧基硅烷用于聚乙烯交联制造电线、电缆绝缘和护层材料，是交联聚乙烯的重要交联剂，其交联工艺与通用的过氧化物交联、辐射交联相比，具有设备简单、投资少、易于控制、应用于聚乙烯密度范围宽、适于生产特殊形状的扇形线芯，并有挤出速度高等特点。
3.cn105566378a公开了一种品质改进的乙烯基三甲氧基硅烷及品质改进方法，涉及乙烯基三甲氧基硅烷的生产领域，该方法包括以下步骤：将碱金属醇盐、乙烯基三甲氧基硅烷投入反应容器中，该乙烯基三甲氧基硅烷采用加成法制备而成，碱金属醇盐、乙烯基三甲氧基硅烷的质量比≥0.0005：100；加热至60℃～110℃，保温并搅拌4～72h，搅拌时间随加热温度的升高而缩短；在常压下精馏，得到乙烯基三甲氧基硅烷成品。本发明的方法适用于加成法制备的乙烯基三甲氧基硅烷，不仅能够改善乙烯基三甲氧基硅烷的存储稳定性，而且有利于控制乙烯基三甲氧基硅烷在下游生产过程中的反应速率。该方法简单可行，且对乙烯基三甲氧基硅烷的其他物化性质和使用性能没有影响。
4.反应乙烯基三氯硅烷的水及原料甲醇中的水，能与乙烯基三甲氧基硅烷反应生成硅醇，能引起各种副反应，致使乙烯基三甲氧基硅烷收率降低：由于乙烯基三甲氧基硅烷遇水极易水解，所以该反应对水分要求很严，各种反应原料都含水分，但不能高于0.3%，乙二醇独甲醚、石油醚都必须经过脱水方能使用。现有技术中使用分子筛脱水， 由于其与乙烯基三氯硅烷的相容性低，造成分子筛微孔的吸附面积不能接触到产品的水分子，影响了吸附水份的效果。


技术实现要素：

5.该发明公开了一种乙烯基三甲氧基硅烷的无溶剂合成方法，属于精细化工技术领域。
6.一种乙烯基三甲氧基硅烷的无溶剂合成方法，其特征在于包括以下步骤：s1：甲醇通过汽提塔以蒸汽的形式进入反应塔底，乙烯基三氯硅烷通过再沸器加热由塔顶进入反应塔，加入脱水干燥剂，在反应塔填料表面充分接触反应，通入氮气，当反应釜内温度升至 40-57℃，氯化氢气体由塔顶经冷凝器冷却去除杂质后进入尾气系统，制取盐酸，塔底粗产品经连续中和进入精馏系统，甲醇蒸汽送反应塔循环使用，低沸物进入低沸储罐；s2：塔底产品继续精馏，得到乙烯基三甲氧基硅烷产品。
7.更优化为，所述s1中按照甲醇60-80公斤/小时、三氯氢硅100-120公斤/小时流量
加入；更优化为，所述s1中脱水干燥剂，其制备方案为：按照质量份数，将100-150份的分子筛在110-150℃下干燥50-100min，随后烘焙1条件下进行烘焙，完成后加入到1000-1200份的无水甲醇，5-11份的乙烯基三甲氧基硅烷中，浸渍10-30min后，在50-70℃下搅拌60-120min，然后加入10-60份的催化剂，5-10份的巯基-β-环糊精，在设定条件下进行反应，完成后将混合物料过滤，在烘焙2条件下进行烘焙，完成后即可得到所述的一种深度脱水干燥剂；更优化为，所述分子筛选自a型沸石分子筛、x型沸石分子筛和ka型沸石分子筛；更优化为，所述烘焙1条件为：温度设定为300-400℃，时间设定为20-50min；更优化为，所述催化剂为甲醇钠；更优化为，所述设定反应条件为：搅拌转速为300-400r/min，搅拌时间为5-10h，设定温度为50-70℃；更优化为，所述烘焙2条件为：温度设定为110-120℃，时间设定为1-5h；更优化为，所述精馏处理压力为0.1～2.0mpa，处理温度为100～150℃；更优化为，所述精馏过程控制回流比3-5:1。
8.反应机理为：（1）乙烯基三氯硅烷的醇解以甲醇为原料的反应式如下：（2）分子筛被表面处理，再与巯基-β-环糊精进行加成反应，可以提高干燥剂与产品乙烯基三甲氧基硅烷的相容性，更容易吸附水份，提高选择性。
9.本发明有益效果：（1）可提高乙烯基三甲氧基硅烷的选择性，减少水解等副反应，并使乙烯基三甲氧基硅烷的收率和转化率均达到90％以上。
10.（2）通常用溶剂对产品质量和生产工艺有不利影响，同时增加了镁盐沉积物的量，本发明不使用溶剂，降低了精馏，回收的负荷，具有环保，控制三废的效果。
附图说明
11.图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
12.下面通过具体实施例对该发明作进一步说明：实施例1一种乙烯基三甲氧基硅烷的无溶剂合成方法，其特征在于包括以下步骤：s1：甲醇通过汽提塔以蒸汽的形式进入反应塔底，乙烯基三氯硅烷通过再沸器加热由塔顶进入反应塔，按照甲醇60公斤/小时、三氯氢硅100公斤/小时流量加入，加入脱水干燥剂，在反应塔填料表面充分接触反应，通入氮气，当反应釜内温度升至 40℃，氯化氢气
体由塔顶经冷凝器冷却去除杂质后进入尾气系统，制取盐酸，塔底粗产品经连续中和进入精馏系统，甲醇蒸汽送反应塔循环使用，低沸物进入低沸储罐；s2：塔底产品继续精馏，得到乙烯基三甲氧基硅烷产品。
13.其中精馏处理中，处理压力为0.1mpa，处理温度为100℃，精馏过程控制回流比3:1。
14.所述脱水干燥剂，其制备方案为：将100kg a型沸石分子筛在110℃下干燥50min，并在300℃下烘焙20min，完成后加入到1000kg无水甲醇，5kg乙烯基三甲氧基硅烷中，浸渍10min后，在50℃下搅拌60min，然后加入10kg甲醇钠，5kg巯基-β-环糊精，在300r/min的转速下，50℃下搅拌5h，完成后将混合物料过滤，在110℃烘焙1h，完成后即可得到所述的一种深度脱水干燥剂。
15.实施例2一种乙烯基三甲氧基硅烷的无溶剂合成方法，其特征在于包括以下步骤：s1：甲醇通过汽提塔以蒸汽的形式进入反应塔底，乙烯基三氯硅烷通过再沸器加热由塔顶进入反应塔，按照甲醇70公斤/小时、三氯氢硅100公斤/小时流量加入，加入脱水干燥剂，在反应塔填料表面充分接触反应，通入氮气，当反应釜内温度升至 42℃，氯化氢气体由塔顶经冷凝器冷却去除杂质后进入尾气系统，制取盐酸，塔底粗产品经连续中和进入精馏系统，甲醇蒸汽送反应塔循环使用，低沸物进入低沸储罐；s2：塔底产品继续精馏，得到乙烯基三甲氧基硅烷产品。
16.其中精馏处理中，处理压力为0.4mpa，处理温度为110℃，精馏过程控制回流比3:1。
17.所述脱水干燥剂，其制备方案为：将110kg a型沸石分子筛在110℃下干燥65min，并在300℃下烘焙30min，完成后加入到1000kg无水甲醇，6kg乙烯基三甲氧基硅烷中，浸渍20min后，在50℃下搅拌80min，然后加入20kg甲醇钠，6kg巯基-β-环糊精，在320r/min的转速下，50℃下搅拌6h，完成后将混合物料过滤，在110℃烘焙3h，完成后即可得到所述的一种深度脱水干燥剂。
18.实施例3一种乙烯基三甲氧基硅烷的无溶剂合成方法，其特征在于包括以下步骤：s1：甲醇通过汽提塔以蒸汽的形式进入反应塔底，乙烯基三氯硅烷通过再沸器加热由塔顶进入反应塔，按照甲醇70公斤/小时、三氯氢硅110公斤/小时流量加入，加入脱水干燥剂，在反应塔填料表面充分接触反应，通入氮气，当反应釜内温度升至 48℃，氯化氢气体由塔顶经冷凝器冷却去除杂质后进入尾气系统，制取盐酸，塔底粗产品经连续中和进入精馏系统，甲醇蒸汽送反应塔循环使用，低沸物进入低沸储罐；s2：塔底产品继续精馏，得到乙烯基三甲氧基硅烷产品。
19.其中精馏处理中，处理压力为0.8mpa，处理温度为120℃，精馏过程控制回流比4:1。
20.所述脱水干燥剂，其制备方案为：将110kg x型沸石分子筛在110℃下干燥65min，并在300℃下烘焙30min，完成后加入到1000kg无水甲醇，6kg乙烯基三甲氧基硅烷中，浸渍20min后，在50℃下搅拌80min，然后加入20kg甲醇钠，8kg巯基-β-环糊精，在320r/min的转速下，60℃下搅拌6h，完成后将混合物料过滤，在110℃烘焙5h，完成后即可得到所述的一种
深度脱水干燥剂。
21.实施例4一种乙烯基三甲氧基硅烷的无溶剂合成方法，其特征在于包括以下步骤：s1：甲醇通过汽提塔以蒸汽的形式进入反应塔底，乙烯基三氯硅烷通过再沸器加热由塔顶进入反应塔，按照甲醇80公斤/小时、三氯氢硅110公斤/小时流量加入，加入脱水干燥剂，在反应塔填料表面充分接触反应，通入氮气，当反应釜内温度升至52℃，氯化氢气体由塔顶经冷凝器冷却去除杂质后进入尾气系统，制取盐酸，塔底粗产品经连续中和进入精馏系统，甲醇蒸汽送反应塔循环使用，低沸物进入低沸储罐；s2：塔底产品继续精馏，得到乙烯基三甲氧基硅烷产品。
22.其中精馏处理中，处理压力为1.2mpa，处理温度为120℃，精馏过程控制回流比4:1。
23.所述脱水干燥剂，其制备方案为：将120kg x型沸石分子筛在120℃下干燥65min，并在300℃下烘焙50min，完成后加入到1000kg无水甲醇，8kg乙烯基三甲氧基硅烷中，浸渍20min后，在60℃下搅拌80min，然后加入30kg甲醇钠，8kg巯基-β-环糊精，在350r/min的转速下，60℃下搅拌8h，完成后将混合物料过滤，在115℃烘焙3h，完成后即可得到所述的一种深度脱水干燥剂。
24.实施例5一种乙烯基三甲氧基硅烷的无溶剂合成方法，其特征在于包括以下步骤：s1：甲醇通过汽提塔以蒸汽的形式进入反应塔底，乙烯基三氯硅烷通过再沸器加热由塔顶进入反应塔，按照甲醇70公斤/小时、三氯氢硅120公斤/小时流量加入，加入脱水干燥剂，在反应塔填料表面充分接触反应，通入氮气，当反应釜内温度升至55℃，氯化氢气体由塔顶经冷凝器冷却去除杂质后进入尾气系统，制取盐酸，塔底粗产品经连续中和进入精馏系统，甲醇蒸汽送反应塔循环使用，低沸物进入低沸储罐；s2：塔底产品继续精馏，得到乙烯基三甲氧基硅烷产品。
25.其中精馏处理中，处理压力为1.6mpa，处理温度为130℃，精馏过程控制回流比5:1。
26.所述脱水干燥剂，其制备方案为：将135kg ka型沸石分子筛在135℃下干燥90min，并在350℃下烘焙50min，完成后加入到1200kg无水甲醇，10kg乙烯基三甲氧基硅烷中，浸渍25min后，在60℃下搅拌100min，然后加入50kg甲醇钠，9kg巯基-β-环糊精，在350r/min的转速下，60℃下搅拌10h，完成后将混合物料过滤，在115℃烘焙5h，完成后即可得到所述的一种深度脱水干燥剂。
27.实施例6一种乙烯基三甲氧基硅烷的无溶剂合成方法，其特征在于包括以下步骤：s1：甲醇通过汽提塔以蒸汽的形式进入反应塔底，乙烯基三氯硅烷通过再沸器加热由塔顶进入反应塔，按照甲醇80公斤/小时、三氯氢硅120公斤/小时流量加入，加入脱水干燥剂，在反应塔填料表面充分接触反应，通入氮气，当反应釜内温度升至57℃，氯化氢气体由塔顶经冷凝器冷却去除杂质后进入尾气系统，制取盐酸，塔底粗产品经连续中和进入精馏系统，甲醇蒸汽送反应塔循环使用，低沸物进入低沸储罐；s2：塔底产品继续精馏，得到乙烯基三甲氧基硅烷产品。
28.其中精馏处理中，处理压力为2.0mpa，处理温度为150℃，精馏过程控制回流比5:1。
29.所述脱水干燥剂，其制备方案为：将150kg ka型沸石分子筛在150℃下干燥100min，并在400℃下烘焙50min，完成后加入到1200kg无水甲醇，11kg乙烯基三甲氧基硅烷中，浸渍30min后，在70℃下搅拌120min，然后加入60kg甲醇钠，10kg巯基-β-环糊精，在400r/min的转速下，70℃下搅拌10h，完成后将混合物料过滤，在120℃烘焙5h，完成后即可得到所述的一种深度脱水干燥剂。
30.对比例1一种乙烯基三甲氧基硅烷的无溶剂合成方法，其特征在于包括以下步骤：s1：甲醇通过汽提塔以蒸汽的形式进入反应塔底，乙烯基三氯硅烷通过再沸器加热由塔顶进入反应塔，按照甲醇60公斤/小时、三氯氢硅100公斤/小时流量加入，加入脱水干燥剂，在反应塔填料表面充分接触反应，通入氮气，当反应釜内温度升至 40℃，氯化氢气体由塔顶经冷凝器冷却去除杂质后进入尾气系统，制取盐酸，塔底粗产品经连续中和进入精馏系统，甲醇蒸汽送反应塔循环使用，低沸物进入低沸储罐；s2：塔底产品继续精馏，得到乙烯基三甲氧基硅烷产品。
31.其中精馏处理中，处理压力为0.1mpa，处理温度为100℃，精馏过程控制回流比3:1。
32.所述脱水干燥剂，其制备方案为：将100kg a型沸石分子筛在110℃下干燥50min，并在300℃下烘焙20min，完成后加入到1000kg无水甲醇，5kg乙烯基三甲氧基硅烷中，浸渍10min后，在50℃下搅拌60min，然后加入10kg甲醇钠，在300r/min的转速下，50℃下搅拌5h，完成后将混合物料过滤，在110℃烘焙1h，完成后即可得到所述的一种深度脱水干燥剂。
33.对比例2一种乙烯基三甲氧基硅烷的无溶剂合成方法，其特征在于包括以下步骤：s1：甲醇通过汽提塔以蒸汽的形式进入反应塔底，乙烯基三氯硅烷通过再沸器加热由塔顶进入反应塔，按照甲醇60公斤/小时、三氯氢硅100公斤/小时流量加入，在反应塔填料表面充分接触反应，通入氮气，当反应釜内温度升至 40℃，氯化氢气体由塔顶经冷凝器冷却去除杂质后进入尾气系统，制取盐酸，塔底粗产品经连续中和进入精馏系统，甲醇蒸汽送反应塔循环使用，低沸物进入低沸储罐；s2：塔底产品继续精馏，得到乙烯基三甲氧基硅烷产品。
34.其中精馏处理中，处理压力为0.1mpa，处理温度为100℃，精馏过程控制回流比3:1。
35.对比例3一种乙烯基三甲氧基硅烷的无溶剂合成方法，其特征在于包括以下步骤：s1：甲醇通过汽提塔以蒸汽的形式进入反应塔底，乙烯基三氯硅烷通过再沸器加热由塔顶进入反应塔，按照甲醇60公斤/小时、三氯氢硅100公斤/小时流量加入，加入脱水干燥剂，在反应塔填料表面充分接触反应，通入氮气，当反应釜内温度升至 40℃，氯化氢气体由塔顶经冷凝器冷却去除杂质后进入尾气系统，制取盐酸，塔底粗产品经连续中和进入精馏系统，甲醇蒸汽送反应塔循环使用，低沸物进入低沸储罐；s2：塔底产品继续精馏，得到乙烯基三甲氧基硅烷产品。
36.其中精馏处理中，处理压力为0.1mpa，处理温度为100℃，精馏过程控制回流比3:1。
37.所述脱水干燥剂，其制备方案为：将100kg a型沸石分子筛在110℃下干燥50min，并在300℃下烘焙20min，然后加入10kg甲醇钠，5kg巯基-β-环糊精，在300r/min的转速下，50℃下搅拌5h，完成后将混合物料过滤，在110℃烘焙1h，完成后即可得到所述的一种深度脱水干燥剂。
38.实施例及对比例检测结果:项目乙烯基三甲氧基硅烷收率%乙烯基三甲氧基硅烷选择性%实施例191.893.5实施例292.193.8实施例392.794.2实施例493.294.3实施例593.895.0实施例694.195.5对比例184.887.1对比例279.682.1对比例386.289.8