有機硅單體項目工藝技術方案、物料平衡、消耗定額及流程說明

2024年1月4日發(作者：好事近)

有機硅單體項目工藝技術方案、物料平衡、消耗定額及流程說明

有機硅單體項目

工藝技術方案、物料平衡、消耗定額及流程說明

1.工藝技術方案的選擇

1.1 確定原料路線

有機硅聚合物通常由低聚二甲基環硅氧烷制成，這是由二甲基二氯硅烷合成的。其它基團被引入以制成各種形態和滿足各種功能要求的聚合物產品和制品。目前，國內外普遍采用______1941年發明的直接法合成甲基氯硅烷工藝。該方法使用硅粉和氯甲烷氣體在銅催化劑的存在下進行反應，生產甲基氯硅烷混合單體。該方法原料易得，易于實現大規模連續化生產，是有機硅單體合成最成功、也是唯一實現工業化的生產方法。

通過精餾分離，經合成得到的混合甲基單體得到二甲基二氯硅烷及其它各種精單體。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），作為進一步加工各種有機硅聚合產品的基礎原料。甲基氯硅烷水解副產的氯化氫經回收與甲醇合成氯甲烷。因此，一個有機硅基礎廠至少包括硅粉加工、甲基單體合成、甲基單體分離、二甲基二氯硅烷水解及裂解、氯化氫回收、氯甲烷合成、綜合利用及三廢處理等十多套生產裝置。

本項目采用上述國內外有機硅單體廠普遍采用的原料路線。

1.2 國內外工藝技術概況

二甲基二氯硅烷單體是有機硅工業的支柱，甲基氯硅烷合成是有機硅單體生產的核心技術。甲基氯硅烷合成工藝方法簡單，但技術卻很復雜。國外各大有機硅廠商單體合成技術經過幾十年的開發已相當成熟，但還在不斷改進，且十分保密。目前，有機硅單體合成的流化床反應器直徑已超過4m，單臺流化床反應器生產能力超過100kt/a，全部流程采用計算機控制，原材料消耗接近理論值。

技術作為催化劑，在高溫高壓下進行反應，具有高效、節能、環保等優點，但工藝復雜，成本較高，國內廠家較少采用。液相非催化法是近年來發展的一種新工藝，不需要催化劑，反應器采用不銹鋼或玻璃鋼材質，反應條件溫和，時空產率高，但目前國內應用較少。回收氯化氫的裝置一般采用吸收塔、冷凝器、分離器等組成的系統，具有回收率高、操作簡便、運行穩定等優點。同時，回收的氯化氫可用于合成氯甲烷，實現資源的綜合利用。

我國有機硅單體合成技術的發展歷程經歷了多次改進和升級，從最初的攪拌床到現在的流化床，從氯化亞銅催化體系到銅催化體系，從小規模生產到20 kt/a的規模化生產。現在，國內流化床反應器生產能力最大可達60 kt/a，銅催化劑體系成為有機硅單體合成的總趨勢。水解副產的氯化氫可回收利用，與甲醇反應合成氯甲烷，實現資源的綜合利用。液相催化法是目前國內外較為廣泛采用的工藝方法，液相非催化法是近年來新發展的一種工藝，具有時空產率高等優點。回收氯化氫的裝置采用吸收塔、冷凝器、分離器等組成的系統，操作簡便，具有回收率高、運行穩定等優點。

___ 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。___.

該加工裝置年產量為噸合格硅粉，年操作時間為4500小時，每天兩班，每班7.5小時。原材料及公用工程消耗的定額和消耗量詳見表4.3-1.硅塊袋裝后經烘干，由吊車吊至塊料平

臺，再倒入硅塊料倉。硅塊通過槽式給料機推入自動稱重計量膠帶運輸機，然后進入顎式破碎機進行粗碎。硅塊經斗式提升機提升至上部碎料倉，再通過振動給料機均勻地送入立式磨進行磨碎。磨碎后的硅粉被氮氣流帶出，經管道進入箱式脈沖布袋收塵器收塵，再進入粗細篩進行篩分。合格硅粉進入稱重成品倉，細粉裝桶作為副產品外售。含塵氮氣大部分再循環，少部分含塵氮氣經排氣風機再經洗滌后高空排放。合格硅粉由氣力輸送泵經管道送至甲基單體合成裝置。

氯甲烷合成裝置由鹽酸脫吸、氯甲烷合成、甲醇回收及稀鹽酸回收等單元組成，年產量為噸，年操作時間為8000小時，工作制度為四班三運轉。原材料及公用工程消耗的定額和消耗量詳見表3-2.甲醇、氯化氫、燒堿、濃硫酸、氯化鋅、循環水、新鮮水、軟水、電和蒸汽等原材料和公用工程均有一定的消耗量。

工藝流程簡述：

粗單體經過粗單體貯槽送入脫高塔，塔頂餾分進入脫低塔。高沸閃蒸液和塔釜液一起送入高沸塔，塔頂輕組分物料返回至脫高塔；高沸液采出后送至副產品罐區。

脫低塔為雙塔串聯，上塔塔頂得到比一甲單體輕的組分，送至脫輕塔；下塔塔釜餾出液是一甲和二甲單體的混合物，送至二元塔分離。二元塔為三塔串聯，上塔塔頂分離出精一甲單體，經中間檢測槽檢測合格后送至副產品罐區；下塔塔底分離出精二甲單體，經中間檢測槽檢測合格后送至水解裝置。

脫輕塔塔頂分離出低沸物，送至低沸物貯罐，再送至焚燒裝置；塔釜液送至含氫塔。含氫塔塔頂分離出一甲含氫單體，經中間檢測槽再送至副產品罐區。塔底餾出液主要含Me3和SiCl4，送至共沸塔分離。SiCl4與Me3形成的共沸物在共沸塔塔頂餾出，經中間槽再送至副產品罐區；塔底餾出液送至三甲塔精制。三甲塔塔頂得到合格的精三甲單體產品，經中間檢測槽再送至副產品罐區；塔釜主要為富含一甲和二甲的混合物，返回脫高塔進料。

二甲水解采用恒沸酸閉路循環水解、碳酸鈉連續中和及連續蒸煮工藝。裂解采用真空連續裂解、間斷逼干工藝。環體蒸餾采用二塔流程。裝置規模為水解30kt/a，裂解及環體蒸餾30kt/a，年產量為D4 t，DMC t。年操作時數為8000hr，工作

制度為四班三運轉。原材料及公用工程消耗定額及消耗量見表3-5.

甲基單體分離裝置工藝流程包括多個塔的串聯操作，通過不同塔頂和塔底的分離，分離出不同的單體組分。粗單體經過粗單體貯槽送入脫高塔，然后進入脫低塔，其中高沸閃蒸液和塔釜液一起送入高沸塔，塔頂輕組分物料返回至脫高塔。高沸液采出后送至副產品罐區。

脫低塔為雙塔串聯，上塔塔頂得到比一甲單體輕的組分，送至脫輕塔；下塔塔釜餾出液是一甲和二甲單體的混合物，送至二元塔分離。二元塔為三塔串聯，上塔塔頂分離出精一甲單體，經中間檢測槽檢測合格后送至副產品罐區；下塔塔底分離出精二甲單體，經中間檢測槽檢測合格后送至水解裝置。

脫輕塔塔頂分離出低沸物，送至低沸物貯罐，再送至焚燒裝置；塔釜液送至含氫塔。含氫塔塔頂分離出一甲含氫單體，經中間檢測槽再送至副產品罐區。塔底餾出液主要含Me3和SiCl4，送至共沸塔分離。SiCl4與Me3形成的共沸物在共沸塔塔頂餾出，經中間槽再送至副產品罐區；塔底餾出液送至三

甲塔精制。三甲塔塔頂得到合格的精三甲單體產品，經中間檢測槽再送至副產品罐區；塔釜主要為富含一甲和二甲的混合物，返回脫高塔進料。

二甲水解采用恒沸酸閉路循環水解、碳酸鈉連續中和及連續蒸煮工藝。裂解采用真空連續裂解、間斷逼干工藝。環體蒸餾采用二塔流程。裝置規模為水解30kt/a，裂解及環體蒸餾30kt/a，年產量為D4 t，DMC t。年操作時數為8000hr，工作制度為四班三運轉。原材料及公用工程消耗定額及消耗量見表3-5.

本文介紹了生產二甲酯和碳酸二甲酯的原材料及公用工程消耗定額及消耗量。其中，二甲單體、碳酸鈉、鹽酸、KOH、軟水、冷凍、蒸汽、電、循環水、新鮮水、氮氣等是生產過程中必需的原材料和公用工程。各項消耗定額和消耗量都在表4.3-5中列出。

生產過程主要分為兩個部分，一是二甲水解，二是裂解及環體精餾。

在二甲水解過程中，二甲單體經計量進入水解反應環路系統，與鹽酸和工藝水進行反應，反應混合物在泵的作用下充分地混合并發生水解反應。生成的水解物及濃鹽酸經分酸器進行液-液相分離，底部的濃酸液（33%HCl）靠重力排出，經進一步回收油后送氯甲烷裝置濃鹽酸貯槽；上層酸性水解物溢流到堿中和釜。來自配堿槽的碳酸鈉溶液（10%）連續進入堿中和釜，使酸性水解物中殘存的鹽酸被碳酸鈉中和除去。中和后的水解物和過剩的堿液進行相分離，分堿器上部水解物溢流到水煮釜。軟水經預熱后，連續加入水煮釜，進一步除去低聚硅氧烷中含有的有機氯化合物后，溢流至分水器進行油水分離，上層中性的水解物供裂解及環體蒸餾裝置使用。分堿器分出的堿水在堿循環槽中進行油水分離，分離后的堿水部分由堿泵送回堿中和釜循環使用，其余溢流排出經除油后送至廢水預處理；分水器分出的含微量堿的水部分用于配堿，其余經除油后送至廢水預處理。

在裂解及環體精餾過程中，水解物經加熱后進入裂解釜，經過裂解反應后生成D4和DMC，再經過環體精餾得到純度達到99.95%的二甲酯和碳酸二甲酯。此過程中，儀表空氣0.6MPa(G)也是必需的原材料之一。

通過以上生產過程，可以得到高純度的二甲酯和碳酸二甲酯。

經過預熱處理后，水解物和50%的KOH溶液按一定比例同時注入裂解釜中。在一定的溫度和真空條件下，水解物通過裂解重排反應得到環體混合物。接下來，混合物進入脫低塔，從塔頂餾出的液體返回到裂解釜中作為進料。而塔釜中的液體則被輸送至脫高塔，其中脫高塔提餾段的側線產品被送入成品DMC貯槽。經過合格分析后，產品會被自動稱量并包裝。最終，從塔頂得到的產品D4會被送到D4工廠進行后續加工。

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