[发明专利]使用多效精馏技术分离有机硅单体甲基氯硅烷的装置及方法

说明书

本发明公开了一种使用多效精馏技术分离有机硅混合单体甲基氯硅烷的装置及方法。该方法基于顺式切割的多塔流程，共包括以下核心步骤：脱高塔的塔顶物料蒸汽分别向脱低塔与加压二元塔供热到完全冷凝；加压二元塔的塔顶物料蒸汽给常压二元塔供热到完全冷凝；高压蒸汽冷凝后的高温水用来预热原料，同时给轻分塔、共沸塔、一甲含氢塔供热；高沸塔与加压二元塔塔底高温产品用来给三甲塔供热。通过此方法，可以实现有机硅精馏工艺流程的显著节能节水效果。同时，本发明也提出了基于热泵精馏技术的改进装置及方法，通过间接式热泵精馏，替代了脱低塔与轻分塔的高压蒸汽需求，进一步提高了节能效果。

技术领域

本发明涉及一种有机硅单体精馏方法，尤其是节能节水型甲基氯硅烷精馏方法；具体涉及一种使用多效精馏技术分离有机硅单体甲基氯硅烷的装置及方法。

背景技术

有机硅化合物，一般指代含有Si-C键的化合物，因兼具无机材料与有机材料的性能，其聚合物拥有诸多优异性能，被广泛应用在电子电气、建筑、化工、纺织、轻工、医疗等各行业，有“工业味精”之称。而有机硅单体作为有机硅高聚物的起始生产原料，在有机硅产业中占据重要地位。甲基氯硅烷，主要包括一甲基三氯硅烷(后称一甲)、二甲基二氯硅烷(后称二甲)、三甲基一氯硅烷(后称三甲)三种，作为重要的有机硅单体种类，其分离工艺的节能优化具备巨大的经济效益。目前，对工业中常见的甲基氯硅烷分离技术，工业中仅实现了普通精馏技术的应用。对应的精馏方案主要分为顺式切割、反式切割、中段切割三种，其中，反式切割与中段切割因为实际操作中容易导致二甲产品不达标，目前工业中主要使用顺式切割流程方案。

常见的顺式切割流程有八塔流程、九塔流程等。典型的顺式八塔流程包括脱高塔、高沸塔、脱轻塔、二元塔、轻分塔、一甲含氢塔、共沸塔、三甲塔共八塔。物料从脱高塔进入，经轻分塔分离轻组分与一甲二甲混合物，之后从二元塔塔顶采出一甲基三氯硅烷，塔底采出二甲基二氯硅烷；从一甲含氢塔顶采出甲基氢二氯硅烷；从三甲塔塔顶采出三甲基一氯硅烷，具体流程可参考《国内甲基氯硅烷分离技术现状及改进方法》(孙建阳等，2015)。由于该流程较长，精馏塔数目多，整体能耗大，而传统八塔精馏流程几乎不考虑新式节能技术进行优化，导致整个流程经济效益不佳。因而，有必要结合多种新式精馏技术，探索高效节能办法。

多效精馏技术(multi-effect distillation，简称MED)是指通过将整个精馏流程分为能量等级(即温度)不同的多个塔，用温度较高塔的塔顶蒸汽向温度较低塔的再沸器供热，同时将蒸汽冷凝。这样，在多效精馏中，只有第一个塔的塔釜需要高压蒸汽提供热量，最后一个塔的塔顶蒸汽用冷却工质来进行冷凝，其余各塔不再需要由外界进行供热和冷却，因而具备明显的节能效果。需要注意的是，实际操作中，通常可以通过将单个精馏塔拆分成能级不同的多个塔的方式，构成多效精馏。常见的多效精馏技术以双效精馏为主。

热泵精馏技术(heat pump distillation，简称HPD)是用泵或压缩机，将热量从温度较低的塔顶冷凝器中取出，之后送入到温度较高的塔底再沸器中，从而将精馏塔与制冷循环结合起来，实现机械功向热能的高效转换利用，大幅提升节能效果。根据流程是否需要外加载热介质，可分为间接式与直接式两种。实际热泵精馏流程设计中，取热的冷凝器与放热的再沸器可不归属于同一塔。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一个使用多效精馏技术，尤其是三效精馏技术来分离有机硅单体甲基氯硅烷混合物的装置及方法，具体技术方案如下：