[00144200]300t/a苯基氯硅烷单体工业装置技术开发

一、课题来源与背景 ; 企业自立项目。 该项目目的是自行设计开发Φ600mm流化床生产装置,通过优化工艺、催化体系的研究,解决装置放大效应及提高苯基单体转化率、选择性,装置生产能力、产品收率达到国内先进水平。 本项目成功实施后,能促进苯基氯硅烷单体的规模化生产,改变目前苯基单体生产的小而散的生产局面,满足了国内对苯基氯硅烷日益扩大的需求,打破国外对特种单体及下游苯基有机硅产品的垄断,促进我国有机硅产业的持续稳定发展,进一步提高有机硅产品的国际竞争力。 二、应用领域 一苯基三氯硅烷和二苯基二氯硅烷单体是合成有机硅高分子材料的重要单体之一,主要用于高分子芳基硅化合物的合成,也可用作为生产聚丙烯高效催化剂二苯基二甲氧基硅烷的主要原料。 三、技术原理; 技术原理：通过硅粉和主、助催化剂形成触体,在流化床内进行的气固相接触反应。即在高温下,经过晶相调整,生成活性中心,氯化苯分子向触体表面扩散,在触体表面进行化学吸附,分离成自由基,和触体表面反应得到目标产物。 四、性能指标 4.1苯基氯硅烷单体技术指标 苯基氯硅烷单体指标包括出厂产品技术指标及企业内控技术指标,分别见表1、表2、表3： 表1 苯基氯硅烷单体技术指标 序号 产品名称 外观 含量 1 一苯基三氯硅烷 无色透明液体 ≥99% 2 二苯基二氯硅烷 无色透明液体 ≥98.5% 表2 一苯基三氯硅烷内控技术指标 序号 项 目 指 标 1 苯,% ≤ 1.0 2 氯化苯,% ≤ 1.0 3 其他组分,% ≤ 1.0 表3 二苯基二氯硅烷内控技术指标 序号 项 目 指 标 1 联苯,% ≤ 1.0 2 氯化苯,% ≤ 1.5 3 一苯基三氯硅烷,% ≤ 1.5 4 氯代联苯,% ≤ 0.3 4.2 装置主要技术指标 表4 流化床反应器主要技术指标 序号 指标名称 单位 指标 1 床径 mm 600 2 转化率 % 70 3 选择性 % 83（以二苯基计） 五、成果的创造性、先进性、成果的成熟程度; 5.1项目先进性 项目采用了直接合成法、流化床生产工艺技术制备苯基氯硅烷,实现了工业化生产,为国内流化床工艺中最大直径装置,填补了国内空白。 项目采用工艺在二苯基收率上远高于国内其他工艺路线,在产品经济性上具有巨大优势,（见表5）。 表5 本装置同国内搅拌床装置比较 项目 Φ600mm搅拌床 Φ600mm流化床 生产周期 150~200小时 1200小时 单程转化率 15~25% 35~50% 年生产能力 40t/a 420t/a 产品选择性 一苯基:二苯基=5:1 一苯基:二苯基=1:5 催化剂类型 电解铜 Al - Zn -Pb-Sn铜合金 安全性 反应温度失控,急剧放热造成设备超温损坏 反应温度可控,安全性好 本项目同国内Φ400mm流化床比较,在产量、转化率、产品单耗上均优于Φ400mm流化床,取得了不小的进步。（见表6）： 表6 本装置同Φ400mm流化床技术指标比较 Φ400mm流化床 Φ600mm流化床 产能 150t/a 420t/a 单程转化率 ＞25% 35~50% 选择性 二苯基：一苯基=4：1 二苯基：一苯基=5：1 原材料 Φ400mm流化床单耗（吨/吨精单体） Φ600mm流化床单耗（吨/吨精单体） 硅粉 0.209 0.16 铜粉 0.14 0.09 氯化苯 1.20 1.05 5.2技术创新性 （1） 设计开发了生产苯基单体的国内最大反应器--直径Φ600mm的流化床装置,采用650-700℃烟道气对反应器进行供热,且流化床内采用指管辅助加热技术,确保反应温度控制在500-560℃的要求范围。 （2） 采用流化床作为反应设备,经对比分析筛选出Cu-Al-Zn-Pb-Sn高活性铜合金催化剂体系。 上述工艺、技术经中国化工信息中心查新,在国内苯基氯硅烷单体工业装置工艺中未见报道,具有新颖性。 制备方法已获得2件国家发明专利授权,2项进入实审阶段。 5.3技术成熟程度 本项目研发解决了苯基流化床反应器放大、反应器供热能力、催化剂活性、反应选择性等难题,成功实现了苯基氯硅烷工业装置的建设及运行,实现了装置产能、产品选择性、反应转化率、产品单耗上等关键技术指标提升,实现苯基氯硅烷产业化生产。 本项目苯基氯硅烷单体已实现应用产品的批量化生产,采用计算机控制,自动化程度较高,可安全、稳定、长周期运行,满足工艺要求;其合成工艺、产品质量稳定,工艺质量重复性好,技术成熟度高。 八、推广应用的范围、条件和前景以及存在的问题和改进意见。 目前国内苯基氯硅烷生产方法分为直接法和热缩合法2种,其中热缩合法为最近2年才投入生产的新技术,装置特点是产品只有一苯基三氯硅烷。而直接法中的搅拌床技术以生产一苯基为主,在一苯基成本高于热缩合法一苯基的情况下,面临热缩合法的直接竞争,目前处于被市场淘汰的边缘。流化床技术配合我公司的催化剂体系可以达到二苯基产量:一苯基产量=5:1水平。在此情况下,流化床技术的开发具有良好的市场前景。