含β-氨乙基-γ-氨丙基基团的有机硅烷偶联剂 的生产废料的回收处理方法 【技术领域】
本发明属于有机化工领域，尤其涉及到一种在生产含β-氨乙基-γ-氨丙基基团的有机硅烷偶联剂时所产生的生产废料的回收处理方法。
背景技术
有机硅烷偶联剂的结构式为RSiX3，由于R基团和X基团的不同又可以分为诸多不同品种，其中，R基团为烃类基团、芳香类基团，或者带有胺基地复合基团，X为甲氧基团、或甲氧基团和烷基基团、或乙氧基团、或乙氧基团和烷基基团中的一种。在有机硅烷偶联剂的族类中，有一类有机硅烷偶联剂中含有β-氨乙基-γ-氨丙基基团，其结构式为：NH2-CH2-CH2-NH-CH2-CH2-CH2-，
如：(一)化学名称为：N-β-氨乙基-γ-氨丙基-三甲氧基硅烷，化学分子式为：
(二)化学名称为：N-β-氨乙基-γ-氨丙基-甲基二甲氧基硅烷，化学分子式为：
(三)化学名称为：N-β-氨乙基-γ-氨丙基-甲基二乙氧基硅烷，化学分子式为：
(四)化学名称为：N-β-氨乙基-γ-氨丙基-三乙氧基硅烷，化学分子式为：
有机硅烷偶联剂主要用于纺织行业，用作纺织中的助剂或粘合剂。目前，我国生产有机硅烷偶联剂的企业达三十多家。其中，有很多企业就生产含有β-氨乙基-γ-氨丙基基团的有机硅烷偶联剂，这些企业在生产这类有机硅烷偶联剂的过程中，都不可避免地会出现相应的有机生产废料，经检测，在这种有机生产废料中除了含有较多的乙二胺、乙二胺盐酸盐以外，由于生产工艺的因素，在这类有机废料中还不可避免地含有相应的有机硅烷偶联剂。一直以来，这些企业主要用以下三种方法来处理上述的有机废料：
(一)无偿提供给当地的养鱼的老百姓作鱼饲料，但是，这些有机生产废料可能含有有害物质，鱼长期食用后，其体内可能也会积累这些有害物质，从而可能会影响食用这类鱼的人的身体健康；(二)有些厂家购买生石灰进行中和处理，再将经中和处理后的废弃料进行填埋处理，使用这种方法不仅需要一定的处理费用，经测算每处理有机废料大约需要300-350元，而且，填埋处理废弃料又会对环境造成二次污染；(三)有些厂家将该有机生产废料送至当地环保部门定点的回收处理站进行集中处理，但这样一般要向回收处理站支付一定的费用，每吨大约需要300元左右，另外加上运费，这样每吨也要400元左右，大大增加了企业的生产成本。由上所述可知，以上的处理方法都存在着不少的缺点，不能有效地处理在生产含β-氨乙基γ-氨丙基基团的有机硅烷偶联剂的过程中所产生的生产废料。
【发明内容】
针对上述问题，本发明将提供一种全新的回收处理方法，该方法不仅工艺过程简单、操作方便，还能有效地回收利用在生产含β-氨乙基-γ-氨丙基基团的有机硅烷偶联剂过程中所产生的生产废料中的有效成份。
为了实现上述目的，本发明所用技术方案的主要工艺原理是：将含β-氨乙基-γ-氨丙基基团的有机硅烷偶联剂的生产废料与过量的强碱性物质一起放入到反应釜中，然后进行加热蒸馏，使上述的生产废料中的乙二胺盐酸盐与强碱性物质发生反应；在加热蒸馏的同时，通过冷凝回收的处理工艺，就可回收得到乙二胺。本发明进一步的处理方法是：当乙二胺回收完毕后，再将上述的反应混合物冷却，并加入水，加水的目的是使得上述反应混合物能进行有效的分层，可通过检测上述反应混合物的pH值来确定加水量的多少，当pH值处于7.0-9.0之间时，反应混合物的分层效果最佳；这样，静置一段时间后，处于上述的反应混合物上层的就是相应的有机硅烷偶联剂，就可用分液分离的方法将该有机硅烷偶联剂分离出来。
上面所述的乙二胺的英文全称为Ethylendiamine，简写为EDA，分子式为C2H8N2，分子量为60.11，结构简式为H2N-CH2-CH2-NH2，是一种常用的有机化合物。在常温、常压下，为无色具有强碱性的、易挥发的、粘稠状的液体，有氨味，在空气中会发烟，能与水、乙醇等溶剂以任意比例互溶，微溶于乙醚，不溶于苯。乙二胺(EDA)常用于非水溶液滴定氨羟络合剂，检定铍、铈、镁、镍、钍、钛、铀、镧，测定锑、铋、铜、汞、银、镉、铀，以及用作环氧树脂的固化剂、蛋白质纤维胶的溶剂，制药工业和有机合成等。
下面详细描述一下本发明采用的处理方法：
本发明采用的回收处理含β-氨乙基-γ-氨丙基基团的有机硅烷偶联剂的生产废料的方法为：主要包括如下步骤：
(1)将一定数量的含β-氨乙基-γ-氨丙基基团的有机硅烷偶联剂的生产废料与过量的强碱性物质一起放入到反应釜中，然后开始加热蒸馏；
(2)在加热蒸馏的同时，将蒸馏出的蒸汽进行冷凝回收，就可以回收得到乙二胺。
本处理方法一种进一步的方案是：上述步骤(1)中所述的两种反应原料的比例范围为：每100克含β-氨乙基-γ-氨丙基基团的有机硅烷偶联剂的生产废料比相当于含OH-的物质的量为1摩尔以上的强碱性物质。
本处理方法一种更进一步的方案是：上面所述的强碱性物质为NaOH，所述的含β-氨乙基-γ-氨丙基基团的有机硅烷偶联剂的生产废料与NaOH的比例范围为：重量比为100∶40～80。
本处理方法另一种更进一步的方案是：上面所述的强碱性物质为CaO，所述的含β-氨乙基-γ-氨丙基基团的有机硅烷偶联剂的生产废料与CaO的比例范围为：重量比为100∶30～60。
在上述进行加热蒸馏的过程中，将加热蒸馏的温度控制在90℃以上。其中，最佳温度范围为100℃～140℃之间。
本处理方法另一种进一步的方案是：当乙二胺回收完毕后，将反应釜中的反应混合物静置并冷却，然后往反应釜中加水，以调节反应混合物的pH值，使得反应釜中的反应混合物自然分层，而处于反应混合物最上层的就是相应的有机硅烷偶联剂；最后通过分液分离的方法就可得到相应的有机硅烷偶联剂。
在上述加水调节pH值的过程中，可将反应釜中的反应混合物的pH值控制在7.0-9.0之间。并且，冷却时将反应釜中的温度控制在15℃～90℃的范围内。
本发明的优点是：(一)、设备投资较少，工艺简单，操作方便；(二)、不仅可以解决生产含有β-氨乙基-γ-氨丙基基团的有机硅烷偶联剂的企业的后顾之忧，而且可为这些企业节约生产成本；不仅可节省每吨500元左右的废料处理费，而且可变废为宝，将生产废料以每吨500元左右的价格出售，这样，就可为企业增加1000元/吨的经济收入；(三)、采用本发明所述的处理方法，由于原材料比较便宜，设备投资又少，操作工艺又简单，因而生产成本也就较低，生产出的乙二胺及相应的有机硅烷偶联剂就具有极强的市场竞争力；例如，用通常的生产工艺生产出来的浓度为90％的乙二胺的市场价为每吨11000元左右，而用本发明所述的方法生产出来的同样浓度的乙二胺的市场价只需每吨9000元左右。
实施方式
下面结合实施例对本发明所述的回收处理方法作进一步的描述。
在实施例中，所述的生产废料均为含β-氨乙基-γ-氨丙基基团的有机硅烷偶联剂的生产废料，强碱性物质采用NaOH和CaO，其中，氢氧化钠与乙二胺盐酸盐反应的反应方程式为：
CaO与乙二胺盐溶液的反应方程式为：
实施例1：
在本实施例中，所采用的生产废料中的乙二胺盐酸盐和乙二胺的浓度为70％左右。
取上述的生产废料100克，放入到烧瓶中，再加入60克的NaOH，然后进行加热蒸馏，并使温度保持在100℃左右，此时，生产废料中的乙二胺盐酸盐与氢氧化钠反应生成的乙二胺就会气化挥发，因此，在蒸馏的同时对蒸出的气体进行冷凝回收，就可回收得到乙二胺；当乙二胺回收完毕后，经称量共得到乙二胺64.2克。然后，将烧瓶中的反应混合物冷却到80℃以下，一般可冷却到常温状态，并往烧瓶中加入水，以调节反应混合物的pH值，并将反应混合物的pH值调节到7.0左右；将烧瓶静置30分钟左右，直到其中的反应混合物分层，此时，位于反应混合物上层的就是相应的有机硅烷偶联剂，位于反应混合物下层的就是NaCl溶液，通过分液分离的方法就可得到相应的有机硅烷偶联剂，经称量为8.9克。同时，也可将NaCl溶液分离出来，以供其它工业用途。
由上所述可知，利用本实施例所述的处理方法，无二次污染产生，有着很好的经济效益、社会效益和生态效益。
实施例2：
在本实施例中，所采用的生产废料中的乙二胺盐酸盐和乙二胺的浓度为60％左右。
取上述的生产废料100克，放入到烧瓶中，再加入45克的CaO，然后进行加热蒸馏，并使温度保持在115℃左右，此时，生产废料中的乙二胺盐酸盐与CaO反应生成的乙二胺就会气化挥发，因此，在蒸馏的同时对蒸出的气体进行冷凝回收，就可回收得到乙二胺；当乙二胺回收完毕后，经称量共得到乙二胺56.2克。然后，将烧瓶中的反应混合物冷却到90℃以下，一般可冷却到常温状态，并往烧瓶中加入水，以调节反应混合物的pH值，并将反应混合物的pH值调节到8.0左右；将烧瓶静置30分钟左右，直到其中的反应混合物分层，此时，位于反应混合物上层的就是相应的有机硅烷偶联剂，位于反应混合物下层的就是CaCl2溶液，通过分液分离的方法就可得到相应的有机硅烷偶联剂，经称量为9.2克。同时，也可将CaCl2溶液分离出来，以供其它工业用途。
由上所述可知，利用本实施例所述的处理方法，无二次污染产生，有着很好的经济效益、社会效益和生态效益。
实施例3：
在本实施例中，所采用的生产废料中的乙二胺盐酸盐和乙二胺的浓度为70％左右。
取上述的生产废料100克，放入到烧瓶中，再加入60克的NaOH，然后进行加热蒸馏，并使温度保持在130℃左右，此时，生产废料中的乙二胺盐酸盐与氢氧化钠反应生成的乙二胺就会气化挥发，因此，在蒸馏的同时对蒸出的气体进行冷凝回收，就可回收得到乙二胺；当乙二胺回收完毕后，经称量共得到乙二胺64.2克。然后，将烧瓶中的反应混合物冷却到70℃以下，一般可冷却到常温状态，并往烧瓶中加入水，以调节反应混合物的pH值，并将反应混合物的pH值调节到9.0左右；将烧瓶静置30分钟左右，直到其中的反应混合物分层，此时，位于反应混合物上层的就是相应的有机硅烷偶联剂，位于反应混合物下层的就是NaCl溶液，通过分液分离的方法就可得到相应的有机硅烷偶联剂，经称量为8.9克。同时，也可将NaCl溶液分离出来，以供其它工业用途。
由上所述可知，利用本实施例所述的处理方法，无二次污染产生，有着很好的经济效益、社会效益和生态效益。