浅谈硅粉粒径对甲基氯硅烷合成的影响

浅谈硅粉粒径对甲基氯硅烷合成的影响

发表时间：2018-10-01T16:59:46.317Z 来源：《基层建设》2018年第26期作者：王元陈赵景辉张海涛陈学江陈立军

[导读] 摘要：影响甲基氯硅烷合成的因素很多，但是相关文献较少，研究其相关内容有着重要意义。

唐山三友硅业有限责任公司河北省有机硅新材料工程技术研究中心河北唐山 063305

摘要：影响甲基氯硅烷合成的因素很多，但是相关文献较少，研究其相关内容有着重要意义。本文结合一些实践，对其中一个影响因素硅粉粒径的分布，阐述了个人的一些看法与认识，以供同仁参考。

关键词：硅粉粒径；分布；甲基氯硅烷

1、前言

甲基氯硅烷单体合成是有机硅行业的核心，它生产工艺复杂，生产为周期性，它是化学反应中最难操作的气固反应。是利用硅粉固体颗粒与氯甲烷气体在铜作主催化剂，锌、锡、铝等作助催化剂,在一定的温度条件下反应生成甲基氯硅烷。它的副反应较多，我们所需要的产品主要为二甲，其他副产物很多难以处理，且处理过程中对环境产生一定的影响，因此提高甲基氯硅烷中二甲含量不仅降低产品单耗，同时也减少对环境的影响。在流化床合成甲基氯硅烷反应中，硅粉粒径对料面高度、床温分布、流化床反应的稳定性、产率及甲基氯硅烷的选择性等均有十分重要的影响。

2、流化状态的形成及反应过程

液相氯甲烷通过低压蒸汽进行汽化后，用导热油进一步加热至200℃左右，进入流化床，当气速调至设定值后，逐渐补入新鲜硅粉，随着新鲜补入硅粉的增加，床层料面逐渐增高，当床层提高到一定高度时停止补入新鲜硅粉（在氯甲烷气速一定的条件下，通过气流夹带量来判断补入硅粉量是否合适）。此时，在甲基氯硅烷合成反应中，硅粉在流化床内处于悬浮无序状态，且与气相氯甲烷能够充分接触，为后续甲基氯硅烷合成反应提供了良好的传质传热状态。

直接法合成甲基氯硅烷是一个多相催化反应过程。当流化状态形成后，首先补入启动铜粉，促使反应快速启动。随着甲基氯硅烷反应的持续进行，床内温度逐渐升高，当导热油带出一定热量后，逐渐控制反应温度，稳定反应状态，保证反应可控良性的进行。

3、硅粉制作工艺

合格的硅块送至烘房，烘房温度控制在90～110℃左右，经高温脱水后用天车吊至硅块仓1，经振动给料机均匀加入鄂式破碎机破碎成粒径≤30mm，破碎后经斗式提升机提升至硅块仓2。细硅块经振动给料机加入立式磨，研磨成平均粒径50～130μm的硅粉。制粉时氮气用作保护气，防止硅粉表面氧化及粉尘爆炸，同时作粉体输送的载气。

粉尘经旋风除尘，分离筛分合格后进入粉仓1，含尘氮气经布袋回收超细粉后由高压风机加压，部分循环使用，回收的超细粉视情况排入粉仓1、2备用。

制得的合格硅粉用于甲基氯硅烷的合成。

硅粉加工工序

在制粉过程中需要定期检查筛网，以免因筛网破损而影响粒径分布。

4、硅粉粒径分布对流化床运行操控的影响

动力学理论认为，多相接触催化反应总是在两相界面上进行，反应速度与反应物料的接触面积大小密切相关。增大接触面积的措施都将有利于反应的进行，硅粉粒度越细，相对表面积越大，就有利于反应的进行。但过细的硅粉，将使颗粒间的集聚力增大，分散性变差，对散热产生不利的影响。

如果气速低易造成偏流和集聚结块，局部温度过热，影响设备使用寿命。而且指形管可能会出现结疤现象，降低换热效率，反应器指形管的总传热系数决定了指形管内的油移出床层反应热的快慢程度，当指形管外壁出现结疤时时，为保证相同的产量和传热速度，就必须加大导热油流速及降低导热油油温以增加传热温度差，而增加导热油流速是受泵的扬程及管路阻力等多方面的制约，因此，一般采取降低油温，但会引起降低反应温度的能力下降。增加了流化床操控的难度且存在安全风险，在情况恶化下，例如反应温度不能控制出现飞温，可能会被迫停车。

指形管结疤图

也可能出现气流夹带量过大，增加旋风分离器的负荷，还会造成过多的细粉进入洗涤塔系统排渣量提高，消耗增加。

反之，硅粉的粒度过粗反应活性不高，料面高度也会降低，由于流化床结构的原因，会大大降低指形管的换热面积，而甲基氯硅烷合成为强放热反应，因此反应温度控制难度会增加，产生一定的安全隐患，难以达到流化床的平稳运行。同时由于换热面积减少势必会降低