有机硅单体项目工艺技术方案、物料平衡、消耗定额及流程说明

2024年1月4日发(作者：好事近)

有机硅单体项目工艺技术方案、物料平衡、消耗定额及流程说明

有机硅单体项目

工艺技术方案、物料平衡、消耗定额及流程说明

1.工艺技术方案的选择

1.1 确定原料路线

有机硅聚合物通常由低聚二甲基环硅氧烷制成，这是由二甲基二氯硅烷合成的。其它基团被引入以制成各种形态和满足各种功能要求的聚合物产品和制品。目前，国内外普遍采用______1941年发明的直接法合成甲基氯硅烷工艺。该方法使用硅粉和氯甲烷气体在铜催化剂的存在下进行反应，生产甲基氯硅烷混合单体。该方法原料易得，易于实现大规模连续化生产，是有机硅单体合成最成功、也是唯一实现工业化的生产方法。

通过精馏分离，经合成得到的混合甲基单体得到二甲基二氯硅烷及其它各种精单体。二甲基二氯硅烷水解和裂解可制得二甲基硅氧烷低聚物（DMC、D4），作为进一步加工各种有机硅聚合产品的基础原料。甲基氯硅烷水解副产的氯化氢经回收与甲醇合成氯甲烷。因此，一个有机硅基础厂至少包括硅粉加工、甲基单体合成、甲基单体分离、二甲基二氯硅烷水解及裂解、氯化氢回收、氯甲烷合成、综合利用及三废处理等十多套生产装置。

本项目采用上述国内外有机硅单体厂普遍采用的原料路线。

1.2 国内外工艺技术概况

二甲基二氯硅烷单体是有机硅工业的支柱，甲基氯硅烷合成是有机硅单体生产的核心技术。甲基氯硅烷合成工艺方法简单，但技术却很复杂。国外各大有机硅厂商单体合成技术经过几十年的开发已相当成熟，但还在不断改进，且十分保密。目前，有机硅单体合成的流化床反应器直径已超过4m，单台流化床反应器生产能力超过100kt/a，全部流程采用计算机控制，原材料消耗接近理论值。

技术作为催化剂，在高温高压下进行反应，具有高效、节能、环保等优点，但工艺复杂，成本较高，国内厂家较少采用。液相非催化法是近年来发展的一种新工艺，不需要催化剂，反应器采用不锈钢或玻璃钢材质，反应条件温和，时空产率高，但目前国内应用较少。回收氯化氢的装置一般采用吸收塔、冷凝器、分离器等组成的系统，具有回收率高、操作简便、运行稳定等优点。同时，回收的氯化氢可用于合成氯甲烷，实现资源的综合利用。

我国有机硅单体合成技术的发展历程经历了多次改进和升级，从最初的搅拌床到现在的流化床，从氯化亚铜催化体系到铜催化体系，从小规模生产到20 kt/a的规模化生产。现在，国内流化床反应器生产能力最大可达60 kt/a，铜催化剂体系成为有机硅单体合成的总趋势。水解副产的氯化氢可回收利用，与甲醇反应合成氯甲烷，实现资源的综合利用。液相催化法是目前国内外较为广泛采用的工艺方法，液相非催化法是近年来新发展的一种工艺，具有时空产率高等优点。回收氯化氢的装置采用吸收塔、冷凝器、分离器等组成的系统，操作简便，具有回收率高、运行稳定等优点。

___ and quality of the final product.

The first unit is the silicon powder processing unit。___

silicon blocks are crushed。ground。___ unit。The processing

unit operates under a clod-loop system with nitrogen n。___.

The cond unit is the ___。which us external ___。___

high-purity methyl chloride。which is ud as a raw material for

the ___.

The third unit is the ___。___ high-___。which are ud for

the ___。The by-products are stored and ___.

Overall。the process requires careful management of

resources。including hydrochloric acid。methanol。and silicon

powder。to ensure high efficiency and quality of the final product。The process also involves multiple units。each with its own

unique characteristics and weakness。___.

该加工装置年产量为吨合格硅粉，年操作时间为4500小时，每天两班，每班7.5小时。原材料及公用工程消耗的定额和消耗量详见表4.3-1.硅块袋装后经烘干，由吊车吊至块料平

台，再倒入硅块料仓。硅块通过槽式给料机推入自动称重计量胶带运输机，然后进入颚式破碎机进行粗碎。硅块经斗式提升机提升至上部碎料仓，再通过振动给料机均匀地送入立式磨进行磨碎。磨碎后的硅粉被氮气流带出，经管道进入箱式脉冲布袋收尘器收尘，再进入粗细筛进行筛分。合格硅粉进入称重成品仓，细粉装桶作为副产品外售。含尘氮气大部分再循环，少部分含尘氮气经排气风机再经洗涤后高空排放。合格硅粉由气力输送泵经管道送至甲基单体合成装置。

氯甲烷合成装置由盐酸脱吸、氯甲烷合成、甲醇回收及稀盐酸回收等单元组成，年产量为吨，年操作时间为8000小时，工作制度为四班三运转。原材料及公用工程消耗的定额和消耗量详见表3-2.甲醇、氯化氢、烧碱、浓硫酸、氯化锌、循环水、新鲜水、软水、电和蒸汽等原材料和公用工程均有一定的消耗量。

工艺流程简述：

粗单体经过粗单体贮槽送入脱高塔，塔顶馏分进入脱低塔。高沸闪蒸液和塔釜液一起送入高沸塔，塔顶轻组分物料返回至脱高塔；高沸液采出后送至副产品罐区。

脱低塔为双塔串联，上塔塔顶得到比一甲单体轻的组分，送至脱轻塔；下塔塔釜馏出液是一甲和二甲单体的混合物，送至二元塔分离。二元塔为三塔串联，上塔塔顶分离出精一甲单体，经中间检测槽检测合格后送至副产品罐区；下塔塔底分离出精二甲单体，经中间检测槽检测合格后送至水解装置。

脱轻塔塔顶分离出低沸物，送至低沸物贮罐，再送至焚烧装置；塔釜液送至含氢塔。含氢塔塔顶分离出一甲含氢单体，经中间检测槽再送至副产品罐区。塔底馏出液主要含Me3和SiCl4，送至共沸塔分离。SiCl4与Me3形成的共沸物在共沸塔塔顶馏出，经中间槽再送至副产品罐区；塔底馏出液送至三甲塔精制。三甲塔塔顶得到合格的精三甲单体产品，经中间检测槽再送至副产品罐区；塔釜主要为富含一甲和二甲的混合物，返回脱高塔进料。

二甲水解采用恒沸酸闭路循环水解、碳酸钠连续中和及连续蒸煮工艺。裂解采用真空连续裂解、间断逼干工艺。环体蒸馏采用二塔流程。装置规模为水解30kt/a，裂解及环体蒸馏30kt/a，年产量为D4 t，DMC t。年操作时数为8000hr，工作

制度为四班三运转。原材料及公用工程消耗定额及消耗量见表3-5.

甲基单体分离装置工艺流程包括多个塔的串联操作，通过不同塔顶和塔底的分离，分离出不同的单体组分。粗单体经过粗单体贮槽送入脱高塔，然后进入脱低塔，其中高沸闪蒸液和塔釜液一起送入高沸塔，塔顶轻组分物料返回至脱高塔。高沸液采出后送至副产品罐区。

脱低塔为双塔串联，上塔塔顶得到比一甲单体轻的组分，送至脱轻塔；下塔塔釜馏出液是一甲和二甲单体的混合物，送至二元塔分离。二元塔为三塔串联，上塔塔顶分离出精一甲单体，经中间检测槽检测合格后送至副产品罐区；下塔塔底分离出精二甲单体，经中间检测槽检测合格后送至水解装置。

脱轻塔塔顶分离出低沸物，送至低沸物贮罐，再送至焚烧装置；塔釜液送至含氢塔。含氢塔塔顶分离出一甲含氢单体，经中间检测槽再送至副产品罐区。塔底馏出液主要含Me3和SiCl4，送至共沸塔分离。SiCl4与Me3形成的共沸物在共沸塔塔顶馏出，经中间槽再送至副产品罐区；塔底馏出液送至三

甲塔精制。三甲塔塔顶得到合格的精三甲单体产品，经中间检测槽再送至副产品罐区；塔釜主要为富含一甲和二甲的混合物，返回脱高塔进料。

二甲水解采用恒沸酸闭路循环水解、碳酸钠连续中和及连续蒸煮工艺。裂解采用真空连续裂解、间断逼干工艺。环体蒸馏采用二塔流程。装置规模为水解30kt/a，裂解及环体蒸馏30kt/a，年产量为D4 t，DMC t。年操作时数为8000hr，工作制度为四班三运转。原材料及公用工程消耗定额及消耗量见表3-5.

本文介绍了生产二甲酯和碳酸二甲酯的原材料及公用工程消耗定额及消耗量。其中，二甲单体、碳酸钠、盐酸、KOH、软水、冷冻、蒸汽、电、循环水、新鲜水、氮气等是生产过程中必需的原材料和公用工程。各项消耗定额和消耗量都在表4.3-5中列出。

生产过程主要分为两个部分，一是二甲水解，二是裂解及环体精馏。

在二甲水解过程中，二甲单体经计量进入水解反应环路系统，与盐酸和工艺水进行反应，反应混合物在泵的作用下充分地混合并发生水解反应。生成的水解物及浓盐酸经分酸器进行液-液相分离，底部的浓酸液（33%HCl）靠重力排出，经进一步回收油后送氯甲烷装置浓盐酸贮槽；上层酸性水解物溢流到碱中和釜。来自配碱槽的碳酸钠溶液（10%）连续进入碱中和釜，使酸性水解物中残存的盐酸被碳酸钠中和除去。中和后的水解物和过剩的碱液进行相分离，分碱器上部水解物溢流到水煮釜。软水经预热后，连续加入水煮釜，进一步除去低聚硅氧烷中含有的有机氯化合物后，溢流至分水器进行油水分离，上层中性的水解物供裂解及环体蒸馏装置使用。分碱器分出的碱水在碱循环槽中进行油水分离，分离后的碱水部分由碱泵送回碱中和釜循环使用，其余溢流排出经除油后送至废水预处理；分水器分出的含微量碱的水部分用于配碱，其余经除油后送至废水预处理。

在裂解及环体精馏过程中，水解物经加热后进入裂解釜，经过裂解反应后生成D4和DMC，再经过环体精馏得到纯度达到99.95%的二甲酯和碳酸二甲酯。此过程中，仪表空气0.6MPa(G)也是必需的原材料之一。

通过以上生产过程，可以得到高纯度的二甲酯和碳酸二甲酯。

经过预热处理后，水解物和50%的KOH溶液按一定比例同时注入裂解釜中。在一定的温度和真空条件下，水解物通过裂解重排反应得到环体混合物。接下来，混合物进入脱低塔，从塔顶馏出的液体返回到裂解釜中作为进料。而塔釜中的液体则被输送至脱高塔，其中脱高塔提馏段的侧线产品被送入成品DMC贮槽。经过合格分析后，产品会被自动称量并包装。最终，从塔顶得到的产品D4会被送到D4工厂进行后续加工。

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