一种分离硅氧烷线性体和环体的工艺及其应用的制作方法

1.本发明涉及硅烷材料领域，具体涉及一种分离硅氧烷线性体和环体的工艺及其应用。


背景技术：

2.甲基氯硅烷是有机硅工业中最重要的单体，占有机硅单体总量的90％以上，是制备硅油、硅橡胶、硅树脂最基本的单体，其中最常用的是二甲基二氯硅烷，但是工业上往往不直接使用二甲基二氯硅烷，而是使用二甲基二氯硅烷水解物制备各种聚硅氧烷产品。
3.二甲基二氯硅烷水解物的获取过程为：以二甲基二氯硅烷为原料，经水解、分酸、除水等过程制得二甲基二氯硅烷水解物，主要包括羟基封端聚二甲基硅氧烷线性体(简称线性体)和少量二甲基硅氧烷环体(简称环体)。二甲基二氯硅烷水解反应方程式如下所示：
[0004][0005]
其中，羟基封端聚二甲基硅氧烷线性体通式为ho[(ch3)2sio]mh，m≥2；二甲基硅氧烷环体的通式为[(ch3)2sio]nh，n≥3，代表性物质为二甲基硅氧烷混合环体(dmc)、六甲基环三硅氧烷(d3)、八甲基环四硅氧烷(d4)和十甲基环五硅氧烷(d5)等。
[0006]
环体是生产甲基硅油等有机硅聚合物所使用最多最重要的中间体，几乎85％的有机硅制品是由硅氧烷环体制备的。因此，进一步提高环体的收率和质量，是有机硅生产中亟待解决的问题。
[0007]
目前，国内大都采用传统的水解物裂解工艺生产环体，即进一步对水解物中的线性体进行裂解重排进而生成环体，但由于水解物中线性体和环体未进行分离，采用未分离的水解物直接进行裂解重排时，存在着环体收率低、质量差、碱耗量大等问题。专利申请cn106083910提供了一种有机硅水解物环线分离方法，即将水解物加热后进入闪蒸罐进行环线分离，进而提高环体的裂解转化率。但该方法存在低分子量的短链线性体会和环体一起蒸出的缺点，而且会导致线性体的链长分布的改变，依然会影响裂解转化率和环体质量的问题。专利申请cn101173044中也提供了一种综合利用有机硅水解料环线分离制备107胶的方法，即将水解料进行蒸馏，蒸馏出的环体冷凝后收集，该方法也存在相对较多的低分子量的短链线性体和环体一起蒸出的缺点，导致最终分离获得的环体的质量不高。


技术实现要素：

[0008]
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中对水解物中环体进行收集过程中纯度低的缺陷，从而提供分离效果更好的一种分离硅氧烷线性体和环体的工艺。
[0009]
一种分离硅氧烷线性体和环体的工艺，包括如下步骤：
[0010]
硅烷的水解物加热至180～240℃，将加热后的水解物和饱和水蒸汽在60～90kpa
的负压下充分接触后形成顶部气体和底部液体；顶部气体经过冷凝以及分离后获得环体，底部液体经过冷却后获得线性体。
[0011]
所述饱和水蒸气和水解物的质量比值为0.1～0.4。
[0012]
所述硅烷的水解物为二甲基二氯硅烷的水解物；所述水解物中包括质量分数为50～70％的羟基封端聚二甲基硅氧烷线性体和质量分数为30～50％的二甲基硅氧烷环体。
[0013]
所述饱和水蒸汽在与水解物接触前的压力为10bar，温度为180℃。
[0014]
所述顶部气体冷凝后的温度为80℃。
[0015]
所述水解物和饱和水蒸汽在闪蒸罐中接触并在闪蒸罐的顶部排出顶部气体，闪蒸罐的底部排出底部液体；
[0016]
所述底部液体经过冷却器冷却后获得线性体；
[0017]
所述顶部气体经过冷凝器冷凝后排出至相分离器，相分离器分离出的液体为环体。
[0018]
上述的一种分离硅氧烷线性体和环体的工艺分离得到的环体在制备110胶中的应用。
[0019]
上述的一种分离硅氧烷线性体和环体的工艺分离得到的线性体在制备107胶中的应用。
[0020]
上述的一种分离硅氧烷线性体和环体的工艺分离得到的线性体在作为水解物裂解工艺的原料的应用。
[0021]
本发明技术方案，具有如下优点：
[0022]
1.本发明通过根据硅氧烷线性体和环体沸点的不同，通过水解物和饱和水蒸气在负压下充分接触，在顶部采出硅氧烷环体，底部采出硅氧烷线性体，实现了线性体和环体的分离；由于本发明采用的手段使低分子量的短链线性体不会被饱和水蒸气带出，因此，本发明分别分离出的线性体和环体的纯度更高；且本发明中引入的饱和水蒸气便于分离，工艺流程简单，绿色环保。
[0023]
2.本发明分离出的线性体可作为水解物裂解工艺的裂解原料生成环体，本发明在采用分离出的纯度更高的线性体进行裂解重排生成环体时，环体的裂解转化率更高；且采用该线性体进行裂解重排时还减少了裂解装置的负荷和催化剂的用量。
附图说明
[0024]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]
图1是本发明实施例1中实现工艺的系统示意图。
具体实施方式
[0026]
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的
保护范围之内。
[0027]
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
[0028]
本发明中的压力均为绝对压力。
[0029]
实施例1
[0030]
水解物的获取，其具体制备过程如下：
[0031]
以二甲基二氯硅烷为原料，采用两步水解法，第一步为二甲基二氯硅烷和45％的盐酸在30℃、0.46mpa下水解生成氯代硅氧烷，第二步为氯代硅氧烷和32％的盐酸在35℃，0.1mpa下继续水解生成硅氧烷，硅氧烷中含有70％的线性体，30％的环体。
[0032]
水解物中硅氧烷线性体和环体的分离，如图1所示，具体过程如下：
[0033]
将10bar、180℃的饱和水蒸汽和加热至200℃的水解物按照0.2的质量比值加入闪蒸罐中，在罐内压力为80kpa的负压下进行充分接触。罐顶的气体排出至冷凝器中，冷却至80℃后输送至相分离器中进行气液分离，分离得到的液体即为采出的环体；罐底的液体输送到冷却器中经冷却后即为采出的线性体。
[0034]
罐顶分离得到的环体可送至生产110胶。罐底采出的线性体可以作为原料制备107胶；该采出的线性体也可以作为水解物的原料进入到水解物的裂解工艺步骤中，对线性体进行裂解重排生成环体。本实施例中采用将罐底采出的线性体作为原料送入到水解物的裂解工艺步骤中，对线性体进行裂解重排生成环体，本实施例中采用的裂解工艺为常规工艺，在此不再赘述。
[0035]
实施例2
[0036]
与实施例1相比，区别在于硅氧烷线性体和环体的分离步骤中的参数不同，其他步骤与实施例1完全相同，本实施例中硅氧烷线性体和环体的分离步骤的具体过程如下：
[0037]
将10bar、180℃的饱和水蒸汽和加热至240℃的水解物按照0.1的质量比值加入闪蒸罐中，在罐内压力为90kpa的负压下进行充分接触。罐顶的气体排出至冷凝器中，冷却至80℃后输送至相分离器中进行气液分离，分离得到的液体即为采出的环体；罐底的液体输送到冷却器中经冷却后即为采出的线性体。
[0038]
实施例3
[0039]
与实施例1相比，区别在于硅氧烷线性体和环体的分离步骤中的参数不同，其他步骤与实施例1完全相同，本实施例中硅氧烷线性体和环体的分离步骤的具体过程如下：
[0040]
将10bar、180℃的饱和水蒸汽和加热至180℃的水解物按照0.4的质量比值加入闪蒸罐中，在罐内压力为60kpa的负压下进行充分接触。罐顶的气体排出至冷凝器中，冷却至80℃后输送至相分离器中进行气液分离，分离得到的液体即为采出的环体；罐底的液体输送到冷却器中经冷却后即为采出的线性体。
[0041]
实施例4
[0042]
与实施例1相比，区别在于水解物不同，其他步骤与实施例1完全相同，本实施例中水解物的具体制备过程如下：
[0043]
以二甲基二氯硅烷为原料，采用两步水解法，第一步为二甲基二氯硅烷和45％的盐酸在40℃、0.50mpa下水解生成氯代硅氧烷，第二步为氯代硅氧烷和32％的盐酸在35℃，
0.1mpa下继续水解生成硅氧烷，硅氧烷中含有72％的线性体，28％的环体。
[0044]
对比例1
[0045]
与实施例1相比，区别在于硅氧烷线性体和环体的分离步骤不同，其他步骤与实施例1相同，本对比例中分离过程如下：
[0046]
将硅氧烷水解物(线性体含量70％，环体含量30％)以2m3/h流速经一级预热器加热至60℃，再经二级预热器预热加热至112℃，再经加热器加热至150℃后进入真空度为-80kpa的闪蒸罐中进行环线分离，分离后得到的气态环体从分离罐顶部采出，线性体水解物从底部采出。
[0047]
试验例
[0048]
对每吨水解物分别采用实施例和对比例的方法进行处理后，检测裂解工艺步骤中获取的环体的裂解转化率、催化剂的用量，以及硅氧烷线性体和环体的分离步骤中分离得到的环体以及线性体的纯度；本试验例均采用行业内常规检测手段对纯度、裂解转化率进行检测，检测结果如下表1所示。
[0049]
表1
[0050][0051]
通过上述表1可知：本发明方法分离出的线性体和环体的纯度更高，有效达到提高环体质量的目的。且本发明分离出的线性体的纯度也相对较高，当分离出的线性体作为水解物的裂解原料，进行后续水解物的裂解工艺生成环体时，不仅仅减少了裂解装置的负荷和催化剂的用量，还同时提高了裂解转化率。
[0052]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。