试析有机硅单体生产中副产物的转化和利用

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1、浙江大学硕士学位论文有机硅单体生产中副产物的转化和利用姓名：卜志扬申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：李伯耿;范宏2002.2.1浙江大学硕士学位论文摘要本文针对目前直接法合成重要有机硅单体二氯二甲基硅烷中的副产物——高沸混合物(简称高沸物)、低沸混合物(简称低沸物)和甲基三氯硅烷，使用氯化氢将高沸物裂解成有用的单硅烷，并使裂解反应残余物与低沸物和甲基三氯硅烷一起发生歧化反应，使甲基三氯硅烷转化成更有用的二甲基二氯硅烷，研究解决有机硅单体生产过程中大量副产物综合利用的方法和途径，为进一步实现有机硅单体副产物综合利用产业化，创造良好

2、的经济效益和重要的社会和生态效益奠定基础。论文分两个部分。第一部分：高沸物裂解反应研究。／在催化剂N，N一二甲基苯胺存在和氯化氢作用下，高沸物中二硅烷的si—siL键发生断裂，生成单硅烷。裂解工艺条件对高沸物裂解反应的影响很大。原始高沸物须经预处理，高沸物的裂解率和总体转化率随温度的升高、催化剂量的增加而增大，氯化氢流量和装置中分馏柱的长度对高沸物的裂解率和总体转化率也有较大的影响。通过研究获得了较佳的工艺条件：裂解温度135～145℃；高沸物和氯化氢用量比(重量比)为1：0．3～O．35；氯化氢流量为5～6L／h；催化剂用量为高沸物的

3、0．75～1Wt％。实验结果表明，高沸物裂解率～般可达80％以上，最高达86．6％；原始高沸物的总转化率一般可达70％以上，最高达80．5％。产物结构和组成分析表明，裂解产物主要是一甲、二甲、一甲含氢，其中一甲和二甲分别占总产物的25wt％左右，而一甲含氢约占总产物的36wt％。依据高沸物裂解反应研究，设计了高沸物裂解反应中试工艺流程，提出了裂1解反应釜的设计思想。／／，第二部分：甲基三氯硅烷与高沸物以及低沸物的歧化反应。f研究结果表明，甲基三氯硅烷可与高沸物中富甲基的二硅烷及低沸物中的四＼甲基硅烷等富甲基物质发生氯和甲基的置换反应生成

4、二甲基二氯硅烷，同时低沸物中的四甲基硅烷等也可转化为二甲基二氯硅烷。三氯化铝在歧化反应中具有较好的催化效果，甲基三氯硅烷的转化率和产物、浙江大学硕士学位论文Ⅱ中二甲基二氯硅烷的含量随着催化剂用量的增加而增大，随反应温度和反应时间的增加而增大。反应物中的甲基含量对甲基三氯硅烷的歧化反应有很大的影响。使用气一质联用对副产物中的低沸物的组成做了分析，确定了低沸物的主要组分为四甲基硅烷、甲基二氯硅烷、二甲基氯硅烷和部分碳氢化合物。反应物中高沸物、低沸物的甲基含量直接影响歧化反应的效率，在反应物中加入三甲基氯硅烷、六甲基二硅氧烷等富甲基物质则更有

5、益于甲基三氯硅烷的转化。通过研究获得了一甲歧化反应的较佳工艺条件：反应温度300。C，反应时间2h。歧化反应物的配比为一甲39％、裂解残余物27％、低沸物33％，催化剂采用三氯化铝，用量为总反应物的2％，在此反应条件下，一甲转化率最高可达66．2％，产物中的二甲含量最高可达46．4％(以上均指重量百分比)。此外，本文还对高沸物裂解反应和甲基三氯硅烷歧化反应的过程和机理进行了验证和探讨。J～八，关键词：甲基三氯硅烷高沸物低沸物裂解反应歧化反应塑堑查堂堡圭堂望堡苎—————————————————旦ABSTRACTThepaperiscon

6、cernedwithaprocessforthepreparationotdimethyldichlorosilanefromunavoidablebyproductsincludinglow—boilingcomponentswithhighmethylcontent，high—boilingresiduesandmethyltrichlorosilanefromthedirectsynthesisofmethylchlorosilanes．Thepaperconsistsoftwoparts．Partone：Convertingth

7、ehigh—boilingresiduetovaluablemonosilanesthrou【ghcleavagereactionwimHCl．ThemethylchlorodisilanescanbeconvenedintomonosilanesbycleavingSi—Sibondsinmethylchlorodisilanesinthepresenceofhydrogenchloride．N．N．dimethylanilineisabettercatalyst．Thedissoivablecomponentsofhigh-boil

8、ingresiduesmustberemovedbydistillation．Theproportionofcleavageandtotalconversionincreasewi山theincreasin