四乙氧基硅烷合成尾氣清潔工藝研究

周 俊 丁 冰 姜林煒 李連朋

(江西晨光新材料股份有限公司，江西 九江 332500)

前言

四乙氧基硅烷是硅烷偶聯(lián)劑重要的中間體，也是重防腐涂料中最重要的原料，以其為主要生產(chǎn)原料可以生產(chǎn)環(huán)氧富鋅底漆，用于船舶，橋梁等容易被腐蝕的金屬表面，通過電化學(xué)和物理化學(xué)的原理，增強(qiáng)金屬材料在高濕高鹽環(huán)境的耐腐性，延長使用壽命。四乙氧基硅烷利用廣泛，但受尾氣HCl的制約，影響產(chǎn)量，此套工藝可以解決HCl尾氣回收問題，擴(kuò)大四乙氧基硅烷生產(chǎn)量，也可減少尾氣氯化氫對(duì)環(huán)境的污染。

1 國內(nèi)現(xiàn)有四乙氧基硅烷酯化尾氣吸收方式

1.1 水吸收法

1.1.1 所涉及的工作原理或反應(yīng)方程式

酯化反應(yīng)：

4CH3CH2OH+SiCl4=Si(OCH2CH3)4+4HCl↑

溶解：水溶解Hcl形成鹽酸。

中和反應(yīng)：

HCl+NaOH=NaCl+H2O

1.1.2 工藝流程

目前，國內(nèi)生產(chǎn)四乙氧基硅烷的部分企業(yè)，采用的是水吸收法處理四乙氧基硅烷中的Hcl。其主要流程(圖1)是尾氣經(jīng)過冷凝器后經(jīng)多級(jí)降膜吸附器吸收，形成一定濃度的鹽酸溶液，然后后續(xù)對(duì)鹽酸溶液進(jìn)行處理，從而解決四乙氧基硅烷尾氣問題。

此方法存在的弊端是：四乙氧基硅烷產(chǎn)量越大，產(chǎn)生的HCl尾氣量越大，從而導(dǎo)致產(chǎn)生的鹽酸量相應(yīng)變大，處理鹽酸所需要的成本高，嚴(yán)重限制四乙氧基硅烷的產(chǎn)量，不利于產(chǎn)品的擴(kuò)產(chǎn)；

附圖1：

圖1 水吸收法工藝流程

1.2 Hcl氣體直接回收利用

1.2.1 所涉及的工作原理或反應(yīng)方程式

酯化反應(yīng)：

4CH3CH2OH+SiCl4=Si(OCH2CH3)4+4HCl↑

尾氣回收反應(yīng)方程式：

Si+3HCl=SiHCl3+H2

1.2.2 工藝流程

目前，工業(yè)合成SiHCl3，是利用硅粉和HCl氣體反應(yīng)制得。四乙氧基硅烷合成尾氣的主要成分HCl氣體，進(jìn)入三氯氫硅合成爐反應(yīng)，可以回收這部分的HCl氣體。

此方法有以下兩點(diǎn)好處：1、基本可以避免鹽酸的產(chǎn)生，使得四乙氧基硅烷的產(chǎn)量可以有很大提升；也可以減少環(huán)保成本；2、回收HCl，可以減少合成SiHCl3的原料投入，降低成本。

此方法的弊端是：四乙氧基硅烷合成尾氣中含有一部分乙醇，會(huì)隨著HCl氣體進(jìn)入SiHCl3合成爐，會(huì)使得設(shè)備易堵塞，增加維修成本，也會(huì)影響三氯氫硅產(chǎn)品品質(zhì)。

2 四乙氧基硅烷合成尾氣清潔工藝

HCl氣體直接回收利用的前景樂觀，好處良多，但弊端也嚴(yán)重影響到HCl的回收利用，四乙氧基硅烷合成尾氣清潔顯得尤為重要。

2.1 工藝流程

圖2 四乙握拳基硅烷尾氣工藝

此工藝流程(圖2)增加兩個(gè)洗滌塔，利用氯硅烷在洗滌塔內(nèi)循環(huán)，將四乙氧基硅烷尾氣中的乙醇完全反應(yīng)，使得尾氣中含有純凈的氯化氫氣體，再進(jìn)入三氯氫硅合成爐反應(yīng)，可以大大降低合成爐的堵塞情況，使得HCl可以穩(wěn)定的回收利用，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

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