[发明专利]利用通道反应装置制备氯丙基烷基烷氧基硅烷的方法

说明书

本发明的目的是为工业大生产氯丙基烷基烷氧基硅烷提供一种利用通道反应装置制备氯丙基烷基烷氧基硅烷的方法，使氯丙基含氯硅烷和过量的醇在通道反应装置中发生酯化反应制备氯丙基烷基烷氧基硅烷，其中：(1)氯丙基含氯硅烷结构通式（a）为：ClC₃H₆SiCl_nR_3‑n；式中，R为甲基或乙基，n=1，2或3；(2)醇为甲醇或乙醇，并以气相形式进入通道反应装置中；(3)所述通道反应装置至少连接一个后处理装置和氯化氢吸收装置。解决了大尺寸反应设备的放大效应、产量难调节等问题，弱化甚至是消除了大尺寸设备带来的缺点。

技术领域

本发明涉及使用氯丙基含氯硅烷和醇发生酯化反应制备氯丙基烷基烷氧基硅烷的方法，更具体的是利用通道反应装置制备氯丙基烷基烷氧基硅烷的方法。

背景技术

利用氯丙基含氯硅烷和醇发生酯化反应制备氯丙基烷基烷氧基硅烷的方法是已知的，如3-氯丙基三氯硅烷与乙醇反应制备3-氯丙基三乙氧基硅烷，3-氯丙基三氯硅烷与甲醇反应制备3-氯丙基三甲氧基硅烷，3-氯丙基甲基二氯硅烷与甲醇反应制备3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷，3-氯丙基甲基二氯硅烷与乙醇反应制备3-氯丙基甲基二乙氧基硅烷。该类酯化反应会产生副产品氯化氢，氯化氢与原料醇会发生反应生成水，温度越高副反应越快，氯化氢与原料醇共存时间越长副反应越明显；而水对产品氯丙基烷基烷氧基硅烷是有害的，会造成产品水解聚合，产品的杂质聚合体含量高，对产品得率、质量均有影响；所以氯化氢与原料醇共存时间越长、共存温度越高，对制备氯丙基烷基烷氧基硅烷越不利。为了消减氯化氢与原料醇的共存，尽快将氯化氢从反应体系中赶走，一般采用负压手段或用其他气体带走氯化氢气体，如惰性气体，或投加过量的醇产生醇气体。

目前，工业大生产氯丙基烷基烷氧基硅烷的方法有两种，一种是釜式反应间歇生产，另一种是塔式反应连续生产。釜式间歇生产周期长达数小时至数十小时，及时赶走氯化氢气体的方法是使用原料醇过量、通氮气、反应过程中加碱中和氯化氢等手段的一种或几种，这些手段带来的后果是醇消耗量大、气体夹带硅烷造成废液处理难等问题，而且氯化氢与原料醇还是有一定的接触时间，上述手段只能部分减弱有害物质水的形成，反应后的粗品中还是有明显的聚合体和过量的醇，需要从反应粗品中将产品蒸馏出来。塔式连续生产，氯丙基含氯硅烷和醇的接触时间有限，短时间内很难反应充分，所以一般采用填料塔、醇过量、逆流接触、塔顶出氯化氢等方式增加反应充分度，这些又带来了液泛、气液夹带、过量的含酸乙醇难处理等问题，同样的是反应粗品还需要后处理，需将产品蒸馏出来；而且该连续生产方法一开始投料生产，粗品的品质不均一，需要投料运行一段时间待各工艺参数达到期望值后才能生产出稳定质量的粗品。然后，以上两种方法都是在常规的大尺寸设备中运行，即使是小装置运行，每次开工生产的产品产量也都在数吨位级以上，产量难调小，这对市场用量小可能是每月几百公斤甚至是几十公斤的产品比如3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二乙氧基硅烷等来说，会造成一种成本上的浪费。还有，该类酯化反应从实验室小试到工业大生产，由于设备尺寸变化使其具有明显的放大效应，导致转产操作困难和转产周期长。

通道反应装置已是公开的技术，近年来发展较快，得益于其加工技术的成熟。但是将通道反应装置应用于氯丙基烷基烷氧基硅烷的大工业生产却鲜有报道，至少未见其实现真正的大生产。

发明内容

技术问题：本发明的目的是为工业大生产氯丙基烷基烷氧基硅烷提供一种利用通道反应装置制备氯丙基烷基烷氧基硅烷的方法，氯丙基含氯硅烷与过量的气相醇，利用通道反应装置发生酯化反应制备氯丙基烷基烷氧基硅烷，解决了大尺寸反应设备的放大效应、产量难调节等问题，弱化甚至是消除了大尺寸反应设备带来的缺点。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的利用通道反应装置制备氯丙基烷基烷氧基硅烷的方法，使氯丙基含氯硅烷和过量的醇在通道反应装置中发生酯化反应制备氯丙基烷基烷氧基硅烷，其中：

(1) 氯丙基含氯硅烷结构通式（a）为：