乙烯基三氯硅烷的制备方法及其装置 【技术领域】
本发明涉及化学领域，更详细地是使用套筒式反应器的制备装置三氯硅烷与氯乙烯非催化热缩合反应制备乙烯基三氯硅烷的方法及其装置。
背景技术
乙烯基三氯硅烷分子中有4个反应性官能基，是一种多种用途的硅烷偶联剂及中间体。例如，用于玻璃纤维的处理、以及用作交联聚烯烃的交联剂及缩合型单组分RTV硅橡胶交联剂的中间体。
德国专利(DE-PS)936445、日本特许公报特公昭55-44079曾公开了三氯硅烷与氯乙烯的混合物通过陶瓷、石英或钢制的加热空管制备乙烯基三氯硅烷的方法。这个反应为无催化的热缩合反应，其反应过程如下：
主反应：
主反应同时还有下列副反应及后续反应：
德国专利(DE-AL)4008120中使用直径25～35mm，长122～155cm的管式反应器，反应温度400～700℃，压力1×105～3×105Pa，滞留时间0.2～20秒，制取乙烯基三氯硅烷时反应器的效率为0.8～3.2吨/年。德国专利公开(DE-OS)2002258中，指出管式反应器的直径50mm以上，不能使乙烯基三氯硅烷的热利用效率提高，即使用外加热直管式反应器放大效应受到限制。本发明人认为这是由于外加热直管式反应器在直径扩大后反应器内部传热受到限制所至。
在德国专利(DE-Al)4001820中曾提出，使用环状狭缝反应器(Rin8spaltreaktor)。日本公开特许公报特开平10-139786中曾提出，用液化床反应器进行三氯硅烷与氯乙烯热缩反应制取乙烯基三氯硅烷的改进方法，但设备结构复杂，生产中实施有一定的难度。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种乙烯基三氯硅烷的制备方法，使三氯硅烷与氯乙烯热缩反应，选择合适的用量、反应温度、压力和时间，提供氯乙烯的转化率和乙烯基三氯硅烷的选择性，使乙烯基三氯硅烷的热利用效率提高，。
本发明的目地还在于提供一种乙烯基三氯硅烷的制备装置，使用的套管式反应器，反应器空间受到外管外壁与内管内壁同时加热，解决外加热直管式反应器的放大效应受传热限制的问题。
本发明的乙烯基三氯硅烷的制备方法包括：——三氯硅烷与氯乙烯以摩尔比1∶1～1.5∶1混合后预热至200～400℃；——反应物进入制备装置，在500～650℃下滞留反应0.5～25秒；——得到气体反应产物冷却为液体反应产物，经精馏得产品。
液体反应产物经蒸馏，回收三氯硅烷重复使用，高沸物经进一步加工处理作其它用途。
氯乙烯的转化率可达85％以上，乙烯基三氯硅烷的选择性可达80％以上，即按氯乙烯计算为理论量的70％以上。
发明人经过不断探索发现，气体反应产物的冷却采用三级串联冷却、捕集系统以7～8Kg/h连续捕集液体反应产物，可以提高乙烯基三氯硅烷生产效率。
本发明的乙烯基三氯硅烷的制备装置是一套筒式反应器，装置由内管与外管套装构成，反应物的入口在装置的一端，反应产物的出口在装置的另一端，内管内壁和外管外壁均安装加热部件。
所述内管与外管最好呈环状，使反应物充分反应，热利用效率最大。
为了使反应物在反应器的内管与外管之间充分反应，反应器的内管与外管同轴。
内管外径与外管内径之间距离为30-100mm时，可以在一定范围将反应器的容量放大，而不受传热的影响使反应器的生产效率提高。
内管内壁的加热部件可以采用通用的化工电加热部件，最好采用加热棒，外管外壁的加热部件最好采用加热丝，既节约成本又能实现对反应器的均匀加热。
【附图说明】
图1是本发明乙烯基三氯硅烷的制备装置的结构示意图。
【具体实施方式】
如图1所示，乙烯基三氯硅烷的制备装置是一套筒式反应器，装置由内管1与外管2装构成，反应物的入口3在装置的一端，反应产物的出口4在装置的另一端，内管内壁和外管外壁均安装加热部件5和6。
乙烯基三氯硅烷的制备装置外部用电炉丝加热、内径380mm，长140cm的外管及内部用电热棒加热的外径280mm、长120cm内管构成的套筒构成。装置的空间横断面积518.1cm2，容积73.8dm3。
乙烯基三氯硅烷的制备方法例1：三氯硅烷以6.0kg/h及氯乙烯以2.5kg/h的速度经予混合器和预热系统加热至350℃连续进入600℃的本发明的装置，反应气体产物经三级串联冷却捕集系统以7.0kg/h连续捕集液体反应产物。连续运行30天，得液体产物5328kg。经蒸馏得纯乙烯基三氯硅烷3489kg，按氯乙烯计算为理论量的75％。反应器生产效率：乙烯基三氯硅烷65.7g/h.l。
乙烯基三氯硅烷的制备方法例2：三氯硅烷以6.0kg/h及氯乙烯以3.7kg/h的速度经予混合器和预热系统加热至400℃连续进入650℃的本发明的装置，反应气体产物经三级串联冷却捕集系统以8.0kg/h连续捕集液体反应产物。连续运行30天，得液体产物5738kg。经蒸馏得纯乙烯基三氯硅烷3757kg，按氯乙烯计算为理论量的85％。反应器生产效率：乙烯基三氯硅烷70.7g/h.l。
乙烯基三氯硅烷的制备方法例1：三氯硅烷以6.0kg/h及氯乙烯以2.9kg/h的速度经予混合器和预热系统加热至200℃连续进入500℃的本发明的装置，反应气体产物经三级串联冷却捕集系统以7.5kg/h连续捕集液体反应产物。连续运行30天，得液体产物4725kg。经蒸馏得纯乙烯基三氯硅烷3094kg，按氯乙烯计算为理论量的70％。反应器生产效率：乙烯基三氯硅烷58.2g/h.l。
比较例
装置：垂直生产用外部电炉丝加热的内径100mm、长100cm的不锈钢直管反应器，空间横断面积17.2cm2，容积1.72dm3。
制备方法：三氯硅烷以140g/h及氯乙烯以58g/h，经混合器及预热系统加热至350℃，连续进入600℃的直管式反应器。反应气体产物经连接直管反应器的三级串联冷却捕集系统以150～160g/h连续捕集液体反应产物。运行周期10天，得液体产物36kg。经蒸馏得纯乙烯基三氯硅烷21.9kg，按氯乙烯计算为理论量的61％。反应器生产效率：乙烯基三氯硅烷53g/h.l。发明的效果：本发明用套筒式反应器，由三氯硅烷与氯乙烯无催化热缩反应制取乙烯基三氯硅烷的方法具有较高的生产效率。