[发明专利]一种二甲基二氯硅烷的反应精馏除杂提纯方法及装置

说明书

本发明涉及一种二甲基二氯硅烷的反应精馏除杂提纯方法及装置；二甲基二氯硅烷粗料在反应段下进入通过进口管线进入塔内，控制提馏段温度，以气相形式向上进入反应段；氯源反应物在反应段上通过氯源反应物进口管线进入塔内，控制精馏段温度，以液相形式向下进入反应段；二甲基二氯硅烷粗料中含氢硅烷杂质与氯源反应物在催化剂的作用反应生成高沸物；反应后高沸物从塔釜通过塔底采出管线采出，氯源反应物在提馏段通过反应物回流管线进塔补充氯源反应物，塔顶冷凝气相通过气相线管出口间歇采出，氯源反应物冷凝后一部分通过塔顶回流管线回流进塔顶，一部分通过塔顶液相采出管线采出。使含氢硅烷富集10‑100倍，得到高纯二甲基二氯硅烷产品。

技术领域

本发明涉及一种有机硅生产原料二甲基二氯硅烷的反应精馏除杂方法，针对常规有机硅单体精馏工序的二甲基二氯硅烷产品，采用反应精馏方法进行提纯，进一步获得超高纯产品。

背景技术

有机硅，即有机硅化合物，由于其独特的结构，兼备了无机材料与有机材料的性能，是电子、纺织、建筑等行业的热门材料，现我国已成为有机硅最大消费国，因此研究有机硅的生产十分有必要。众所周知，有机硅是由单体二甲基二氯硅烷通过水解和缩聚反应转变成具有各种不同官能团和结构的硅氧烷聚合物，进一步加工而来的。想要得到高性能的有机硅材料，原料二甲基二氯硅烷的纯度要求很高，一般要求至少在99.8％以上。

二甲基二氯硅烷是由硅粉和氯甲烷在铜催化剂作用下一步直接合成的。反应中除了生成主要的甲基氯硅烷系列产品Me(甲基)xSiCl4-x(x＝0-4)以外(其中主要是Me2SiCl2)，甲基含氢硅烷MeyHSiCl3-y(y＝0-2)、乙基含氢硅烷Et(乙基)HSiCl2、三氯氢硅、四氯化硅、还有一系列的氢组分烷烃都作为副产物混合在合成产物中。这些副产物种类繁多，而且沸点相近，有些还存在共沸的现象，因此二甲基二氯硅烷的提纯是困难但又是十分重要的。

以乙基二氯含氢硅烷(沸点74.0℃)为例，与二甲基二氯硅烷(沸点70.2℃)相差仅3.8℃，模拟软件显示二者分离最少需要100块理论板并且回流比在100以上，因此单纯依靠精馏的方式将其完全分离非常困难。并且像乙基二氯硅烷这种含氢硅烷，属于三官能团杂质，如果混入二甲基二氯硅烷之中，在有机硅的合成过程中会形成支链结构，这对于有机硅的热稳定性、电绝缘等性能有严重损害，因此找到一种简单高效的方法除去二甲基二氯硅烷中的含氢硅烷十分有必要。

专利号为EP-A423948报道有采用氯化氢催化反应法将乙基二氯硅烷除去。具体过程是在固定床反应器中放入Pd、Pt、Rh、Ru、Ni、Os、Ir及其化合物的催化剂，同时通入氯化氢气体和含氢的烷基硅烷杂质，含氢硅烷就会转变成相应烷基氯硅烷，通过这种方法可使二甲基二氯硅烷与杂质之间的沸点差别增大，即可降低精馏分离的难度。但是这种方法有两个缺点，一个是要求氯化氢过量，过量的氯化氢会影响到后续的精馏，另一个是反应物浓度低，反应时间长，转化率不稳定。

还有专利号为US5336799报道，在钯炭催化的作用下，含两个氯以上的氯甲烷、带一个氯以上的烯烃和炔烃、苯环上至少有一个氯的芳烃都可以与含氢氯硅烷反应生成烷基氯硅烷，而且基本都能实现短时间完全转化。

专利号为CN105906659B也介绍采用添加氯化氢的方法先在固定床反应器中反应，产物再进行精馏分离的方式除去二甲基二氯硅烷中的含氢硅烷，可使杂质的去除达到99.9％以上；以上介绍的方法都是采用先固定床反应后精馏的方式除含氢硅烷，过程繁琐且投入较大。

本发明提出一种利用反应精馏制备高纯二甲基二氯硅烷的方法，用这种方法把催化反应与精馏结合；反应和精馏同时进行并相互促进，一方面精馏富集反应物可提高反应效率，另一方面将两个部分结合为一个部分，可节约投资成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种二甲基二氯硅烷的反应精馏除杂提纯方法及装置，针对常规有机硅单体精馏工序的二甲基二氯硅烷产品，利用反应精馏技术除去微量含氢硅烷制取高纯二甲基二氯硅烷。