背景技術(shù)
六甲基二硅氮烷，為無色透明液體，能與多種有機(jī)溶劑混溶。易水解，放出NH3，生成六甲基二硅氧烷。在催化劑存在下，與醇或酚反應(yīng)，生成三甲基烷氧基硅烷或三甲基芳氧基硅烷。與無水氯化氫反應(yīng)，放出NH3或NH4Cl，生成三甲基氯硅烷。可由三甲基氯硅烷與NH3反應(yīng)來制取。用作氣相法白炭黑表面疏水處理劑及有機(jī)合成反應(yīng)中提供N原子的試劑，還可用作碳化硅纖維的助劑，提高碳化硅纖維的耐熱性和強(qiáng)度，還可用作涂料的防沉淀劑。并用于制備有機(jī)硅化合物。
該產(chǎn)品傳統(tǒng)的制作工藝技術(shù)是溶劑法生產(chǎn)，即合成時(shí)加入大量有機(jī)溶劑，在攪拌條件下通氨進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)過程進(jìn)行1/3程度后，進(jìn)行過濾除鹽，然后將清液再返回到反應(yīng)釜，再次通氨反應(yīng)，如此循環(huán)反應(yīng)3次以上，再經(jīng)過精餾分離，獲得產(chǎn)品。這種方法存在以下缺點(diǎn)：
(1)溶劑法技術(shù)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)能力低，易揮發(fā)損失，成本高，不利于環(huán)保。
(2)溶劑法技術(shù)除鹽困難，鹽中夾帶產(chǎn)品及溶劑量較大，造成操作復(fù)雜、收率低。
(3)溶劑法技術(shù)致使產(chǎn)品中含溶劑而降低品質(zhì)。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)于此，本發(fā)明的目的在于，提供一種六甲基二硅氮烷的制備工藝，采用無溶劑法一步完成合成反應(yīng)，且反應(yīng)完全徹底，鹽與產(chǎn)品能很好地分離，得到高品質(zhì)的產(chǎn)品。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種六甲基二硅氮烷的制備工藝，包括以下步驟：
(1)、向反應(yīng)釜中加入三甲基氯硅烷，攪拌，降溫；
(2)、將氨通入三甲基氯硅烷中，控制加氨速度，使反應(yīng)釜中溫度≤100℃，壓力≤0.2MPa；其中氨的加入量與三甲基氯硅烷的用量之間的摩爾質(zhì)量比為3.03～3.2∶2；
(3)、加入溶鹽劑，停止攪拌，靜置分層，上層為六甲基二硅氮烷粗產(chǎn)品。
氨為氣態(tài)氨，可從反應(yīng)釜的底部通入，利用兩者的性質(zhì)促進(jìn)氨與三甲基氯硅烷液體的接觸而反應(yīng)。
當(dāng)然采用液態(tài)氨，更方便了兩種反應(yīng)原料的相互接觸，并且更容易防止反應(yīng)釜中的溫度過高。
在溶鹽過程中，溶鹽劑選自水、鹽水溶液和堿水溶液。利用產(chǎn)物中氯化銨極易溶于水的特性，達(dá)到兩互不相溶的相分層而有利于分離出產(chǎn)品。
溶鹽劑還可選用那些氯化銨宜于溶解其中的醇類，如：甲醇、乙醇。
步驟(1)的攪拌強(qiáng)度≥7千焦/m3，在攪拌強(qiáng)度較大的情況下，才能保證反應(yīng)徹底完成。
由于反應(yīng)產(chǎn)物中含有少量的六甲基二硅氧烷及少許高沸點(diǎn)物質(zhì)燈副產(chǎn)物，需要對(duì)六甲基二硅氮烷粗產(chǎn)品的精餾處理，要求精餾過程中的理論塔板數(shù)≥14塊，具有較好的提純效果。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明直接采用兩種原料相互作用而反應(yīng)，不需另外添加溶劑，在強(qiáng)攪拌下一次完成反應(yīng)，過程簡(jiǎn)單，周期短；再利用氯化銨產(chǎn)物自身極易溶于水的溶解性質(zhì)，向反應(yīng)產(chǎn)物中加入溶鹽劑，從而實(shí)現(xiàn)水相和油相的自然分層而達(dá)到分離出目標(biāo)產(chǎn)物的目的。最后對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行精餾提純，獲得高品質(zhì)產(chǎn)品。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何的限制作用。
本發(fā)明采用無溶劑法生產(chǎn)六甲基二硅氮烷，向三甲基一氯硅烷液體中逐步加入液氨，實(shí)現(xiàn)一次徹底反應(yīng)，再使用溶鹽劑除鹽生成粗品，最后進(jìn)行提純，獲得高品質(zhì)產(chǎn)品。
整個(gè)反應(yīng)方程式：
如圖1的本發(fā)明的工藝流程圖所示，一種六甲基二硅氮烷的制備工藝，包括以下步驟：
(1)、向反應(yīng)釜中加入三甲基氯硅烷，攪拌，降溫；
(2)、將氨通入三甲基氯硅烷中，控制加氨速度，使反應(yīng)釜中溫度≤100℃，壓力≤0.2MPa；其中氨的加入量與三甲基氯硅烷的用量之間的摩爾質(zhì)量比為3.03～3.2∶2；
(3)、加入溶鹽劑，停止攪拌，靜置分層，上層為六甲基二硅氮烷粗產(chǎn)品。
其中：
(1)設(shè)備要求及構(gòu)件配置
設(shè)備首先應(yīng)為耐酸堿(含構(gòu)件)，內(nèi)設(shè)構(gòu)件盡量少(①以防攪拌帶有死角，②同時(shí)耐酸堿設(shè)備不易設(shè)置)，換熱采用外夾套式設(shè)備。配有攪拌，其強(qiáng)度在7千焦/m3以上。并配有溫度計(jì)插入管、壓力測(cè)定點(diǎn)、放壓點(diǎn)、加水點(diǎn)等。
(2)投料
用耐酸泵將三甲基氯硅烷一次性投入反應(yīng)釜內(nèi)，其體積加入量為設(shè)備容積的0.4-0.6倍。將設(shè)備封閉，設(shè)備夾套通入冷卻水，開啟攪拌。
(3)反應(yīng)過程
該反應(yīng)為間歇式反應(yīng)方式。首先慢慢打開設(shè)備底部通氨閥，向設(shè)備內(nèi)通入(氣、液均可)氨。其控制速度是以①溫度不超過100℃；②壓力不超過0.2Mpa為基礎(chǔ)。(起始階段可大量通入，開始溫度、壓力均較低，由于換熱能力有限，反應(yīng)放熱量大于冷水帶出量，溫度、壓力都在升高，通氨操作可在溫度、壓力允許值以下進(jìn)行。)
氨用量是以至反應(yīng)達(dá)終點(diǎn)為基準(zhǔn)，一般是理論用量的1.01-1.1倍，其中99％的氨是在反應(yīng)開始2小時(shí)內(nèi)通入。
反應(yīng)終點(diǎn)的確定：反應(yīng)到后期，放熱量變小、即溫度下降，壓力升高。反應(yīng)到最后，停止通氨，反應(yīng)溫度及壓力均無變化，即證明無放熱，反應(yīng)至終點(diǎn)。
(4)加水(或溶鹽劑)過程
該過程主要目的是將產(chǎn)品和鹽分離。在反應(yīng)結(jié)束后，放掉余壓，即可在攪拌下加入水(或溶鹽劑)，此時(shí)不要過分?jǐn)嚢?。水加入量可達(dá)設(shè)備容積的90％(或以上)。停止攪拌，產(chǎn)品與鹽水(或溶液)自然分層。靜止10-30分鐘，未溶解鹽剩余量較少，沉于釜下，在放鹽水(或溶液)時(shí)，可隨之放出。將鹽水(鹽或溶液)放出，上層液體收集，產(chǎn)品含量≥90％，待精餾分離。
(5)精餾分離過程
該過程是將反應(yīng)過程由于原料、環(huán)境及反應(yīng)過程影響產(chǎn)生的副產(chǎn)物六甲基二硅氧烷及少許高沸點(diǎn)物質(zhì)進(jìn)行分離而設(shè)置。此過程分離可采用間歇精餾，也可采用連續(xù)精餾方式，其主要操作條件依據(jù)不同的精餾方式有所不同。以間歇精餾方式為例，加熱至110℃-130℃左右，有回流，保持一定時(shí)間，致塔頂溫度降到99-100℃，可采出六甲基二硅氧烷。塔頂溫度隨六甲基二硅氧烷含量的減少而逐漸升高，當(dāng)塔頂溫度達(dá)到124-126℃后，即可采出正品六甲基二硅氮烷。此時(shí)采出量可適當(dāng)加大，當(dāng)塔頂溫度有所升高(或汽化量很小或停止)，過程結(jié)束。塔釜剩余少許殘液可繼續(xù)循環(huán)精餾，當(dāng)累積達(dá)到一定量后放出，作副產(chǎn)品。塔頂采出的六甲基二硅氧烷如達(dá)到副產(chǎn)品質(zhì)量要求可直接出售，如不滿足副產(chǎn)品要求，可進(jìn)行循環(huán)精餾，直致達(dá)到副產(chǎn)品要求。
該過程的設(shè)備條件：①首選設(shè)備整體要耐堿防氨；②理論塔板數(shù)大于14塊；③間歇式精餾采用變回流比操作；④塔頂產(chǎn)品采出溫度124-126℃；⑤產(chǎn)品純度≥99％。
本發(fā)明具有有點(diǎn)體現(xiàn)在：
(1)采用在強(qiáng)攪拌下無溶劑一次徹底完成反應(yīng)。
(2)獨(dú)特的除鹽法一次使鹽與粗品徹底分離。
從而工藝流程短，產(chǎn)品收率高，因而成本低；除鹽簡(jiǎn)便易行，易于操作。且產(chǎn)品損失小。產(chǎn)品主含量高，貯存穩(wěn)定，不含因加入溶劑而帶入的雜質(zhì)。
其中溶鹽劑可以采用易溶于氯化銨的醇類(如：甲醇、乙醇)、鹽水、堿水等也可實(shí)現(xiàn)鹽的分層分離。
以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。