[go: up one dir, main page]

RU2812722C1 - Method for producing high-purity octamethylcyclotetrasiloxane and decamethylcyclopentasiloxane by separating mixture of methylcyclosiloxane vapours - Google Patents

Method for producing high-purity octamethylcyclotetrasiloxane and decamethylcyclopentasiloxane by separating mixture of methylcyclosiloxane vapours Download PDF

Info

Publication number
RU2812722C1
RU2812722C1 RU2023113085A RU2023113085A RU2812722C1 RU 2812722 C1 RU2812722 C1 RU 2812722C1 RU 2023113085 A RU2023113085 A RU 2023113085A RU 2023113085 A RU2023113085 A RU 2023113085A RU 2812722 C1 RU2812722 C1 RU 2812722C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
column
methylcyclosiloxanes
separation
octamethylcyclotetrasiloxane
mixture
Prior art date
Application number
RU2023113085A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Валентинович Перерва
Сергей Михайлович Горелов
Ольга Михайловна Горячкина
Олег Леонидович Ершов
Андрей Михайлович Жибарев
Елена Игоревна Кадрова
Ирина Александровна Подойницына
Владимир Николаевич Рогожин
Павел Аркадьевич Стороженко
Виктор Алексеевич Шарапов
Original Assignee
Акционерное общество "Государственный Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (АО "ГНИИХТЭОС")
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Государственный Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (АО "ГНИИХТЭОС") filed Critical Акционерное общество "Государственный Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (АО "ГНИИХТЭОС")
Application granted granted Critical
Publication of RU2812722C1 publication Critical patent/RU2812722C1/en

Links

Abstract

FIELD: high-purity methylcyclosiloxanes.
SUBSTANCE: invention relates to methods for producing high-purity methylcyclosiloxanes. A method has been proposed for the production of high-purity octamethylcyclotetrasiloxane (D4) and decamethylcyclopentasiloxane (D5) by separating a mixture of methylcyclosiloxane vapours. In a distillation column for the primary separation of methylcyclosiloxanes, made with a cube and operating at reduced pressure, a stream containing decamethylcyclopentasiloxane is isolated as a side selection, which is sent to the high-purity decamethylcyclopentasiloxane separation column, operating at reduced pressure. The distillates of the primary column and the decamethylcyclopentasiloxane separation column, which are a mixture of hexamethylcyclotrisiloxane (D3) and octamethylcyclotetrasiloxane, are sent to a distillation column for the separation of high-purity octamethylcyclotetrasiloxane, operating at reduced pressure. In this case, octamethylcyclotetrasiloxane is isolated as a bottom selection; a mixture of hexamethylcyclotetrasiloxane and octamethylcyclotetrasiloxane is obtained as a distillate containing octamethylcyclotetrasiloxane in the amount necessary to prevent the formation of the solid phase at ambient temperature.
EFFECT: use of the proposed method ensures the production of high-purity D4 and D5 while simultaneously reducing total energy costs by 31% compared to known methods; at the same time, the risk of D3 solidifying in the process equipment is eliminated.
17 cl, 2 dwg, 1 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к технологии кремнийорганического синтеза, в частности, к способу получения высокочистых метилциклосилоксанов, а именно октаметилциклотетрасилоксана и декаметилциклопентасилоксана.The invention relates to the technology of organosilicon synthesis, in particular, to a method for producing high-purity methylcyclosiloxanes, namely octamethylcyclotetrasiloxane and decamethylcyclopentasiloxane.

Метилциклосилоксаны в промышленности получают непосредственно в процессе гидролиза диметилдихлорсилана или в ходе деполимеризации гидролизата диметилдихлорсилана (Л.М. Хананашвили, Химия и технология элементоорганических мономеров и полимеров, М. «Химия» 1998 г.; Ю.К.Молоканов и др., Разделение смесей кремнийорганических соединений, Ленинград «Химия» 1986 г.). Для повышения выхода циклосилоксанов, образующихся в ходе деполимеризации гидролизата диметилдихлорсилана, выделение целевых продуктов производят из реакционной смеси. Реакцию деполимеризации проводят при температурах от 50°С до 250°С в присутствии щелочного катализатора. Давление процесса составляет от 1 мм рт.ст.до 760 мм рт.ст.и обычно выбирается таким, чтобы низкокипящие метилциклосилоксаны (гексаметилциклотрисилоксан (Д3), октаметилциклотетрасилоксан (Д4) и декаметилциклопентасилоксан (Д5)) выделялись в реакционный объем в виде паров, для последующей конденсации и разделения. Вместе с низкокипящими компонентами в составе конденсата, обычно, присутствуют примеси высококипящих циклосилоксанов и линейных полисилоксанов.Methylcyclosiloxanes in industry are obtained directly during the hydrolysis of dimethyldichlorosilane or during the depolymerization of dimethyldichlorosilane hydrolyzate (L.M. Khananashvili, Chemistry and technology of organoelement monomers and polymers, M. “Chemistry” 1998; Yu.K. Molokanov et al., Separation of mixtures organosilicon compounds, Leningrad "Chemistry" 1986). To increase the yield of cyclosiloxanes formed during the depolymerization of dimethyldichlorosilane hydrolyzate, the target products are isolated from the reaction mixture. The depolymerization reaction is carried out at temperatures from 50°C to 250°C in the presence of an alkaline catalyst. The process pressure ranges from 1 mmHg to 760 mmHg and is usually selected so that low-boiling methylcyclosiloxanes (hexamethylcyclotrisiloxane (D3), octamethylcyclotetrasiloxane (D4) and decamethylcyclopentasiloxane (D5)) are released into the reaction volume in the form of vapors, for subsequent condensation and separation. Along with low-boiling components, the condensate usually contains impurities of high-boiling cyclosiloxanes and linear polysiloxanes.

В соответствии с известным способом непрерывного получения циклосилоксанов (вне зависимости от того, какие именно органические заместители присутствуют в исходном органохлорсилане), в одном реакционно-ректификационном процессе объединяют стадию деполимеризации гидролизата, в емкостном аппарате с перемешивающим устройством, и стадию ректификации смеси циклосилоксанов (Патент US 3846464, 1974). Параметры технологического режима работы ректификационной колонны выбирают таким образом, чтобы обеспечить получение целевого циклосилоксана, которым обычно является Д4. При этом высококипящие, по отношению к Д4, продукты реакции возвращают в реактор деполимеризации. Полученную в ходе деполимеризации смесь циклосилоксанов подвергают разделению в ходе процесса периодической ректификации, в котором выделяют низкокипящий Д3 и целевой Д4. Высококипящие продукты додекаметилциклогексилоксан (Д6) и прочие остаются в кубовом остатке, их возвращают на стадию деполимеризации для повторной переработки в Д4. Фракция Д3 может быть выделена как целевой продукт или возвращена на стадию деполимеризации для повторной переработки в Д4.In accordance with the known method for the continuous production of cyclosiloxanes (regardless of which organic substituents are present in the original organochlorosilane), one reaction-distillation process combines the stage of depolymerization of the hydrolyzate, in a container with a stirring device, and the stage of rectification of a mixture of cyclosiloxanes (US Patent 3846464, 1974). The parameters of the technological operating mode of the distillation column are selected in such a way as to ensure the production of the target cyclosiloxane, which is usually D4. In this case, high-boiling reaction products relative to D4 are returned to the depolymerization reactor. The mixture of cyclosiloxanes obtained during depolymerization is subjected to separation during a periodic rectification process, in which low-boiling D3 and target D4 are isolated. High-boiling products dodecamethylcyclohexyloxane (D6) and others remain in the bottoms and are returned to the depolymerization stage for reprocessing into D4. Fraction D3 can be isolated as the target product or returned to the depolymerization stage for reprocessing into D4.

Данный процесс имеет существенный недостаток, связанный с необходимостью выделения низкомолекулярного продукта Д3, который имеет высокую температуру плавления (+64°С). Это вызывает необходимость обогрева всего технологического оборудования (трубопроводов, емкостей, запорной арматуры и средств КИПиА) для исключения кристаллизации данного продукта.This process has a significant drawback associated with the need to isolate the low molecular weight product D3, which has a high melting point (+64°C). This necessitates heating of all process equipment (pipelines, tanks, shut-off valves and instrumentation) to prevent crystallization of this product.

Решением данной проблемы, является проведение процесса деполимеризации в непрерывном проточном аппарате в жидкой фазе, причем все продукты из реактора деполимеризации поступают на отдельную стадию ректификации, состоящую из одной или нескольких ректификационных колонн (Патент US 5491249, 1996). При этом циклосилоксаны (Д4 и Д5) выделяют как целевые продукты, а низкокипящий продукт (Д3) и высококипящие продукты (Д6 и прочие включая кубовую жидкость) выделяют как техническую фракцию и возвращают обратно на стадию деполимеризации.The solution to this problem is to carry out the depolymerization process in a continuous flow apparatus in the liquid phase, with all products from the depolymerization reactor entering a separate rectification stage, consisting of one or more distillation columns (US Patent 5491249, 1996). In this case, cyclosiloxanes (D4 and D5) are isolated as target products, and the low-boiling product (D3) and high-boiling products (D6 and others including bottom liquid) are isolated as a technical fraction and returned back to the depolymerization stage.

Вторым способом решения проблемы является проведение процесса деполимеризации в непрерывном проточном аппарате в газовой фазе (Патент US 4764631, 1988). Смесь циклосилоксанов из реактора деполимеризации конденсируют и далее разделяют на целевые продукты методом ректификации.The second way to solve the problem is to carry out the depolymerization process in a continuous flow apparatus in the gas phase (US Patent 4764631, 1988). The mixture of cyclosiloxanes from the depolymerization reactor is condensed and further separated into the target products by rectification.

Эти способы исключают проблему кристаллизации Д3 в оборудовании и трубопроводах, но не решают вопрос разделения смеси циклосилоксанов на целевые фракции. Кроме того, для выделения нескольких целевых продуктов требуется использовать большое количество ректификационных колонн и емкостного оборудования, что усложняет процесс получения целевого Д5 и повышает энергозатраты.These methods eliminate the problem of D3 crystallization in equipment and pipelines, but do not solve the issue of separating a mixture of cyclosiloxanes into target fractions. In addition, to isolate several target products, it is necessary to use a large number of distillation columns and capacitive equipment, which complicates the process of obtaining the target D5 and increases energy costs.

Известен способ выделения Д3 из реакционной смеси с помощью добавления органического растворителя в ректификационную колонну, на которой осуществляют разделение деполимеризата (Патент US 5834585, 1998). Смесь паров циклосилоксанов поступает в нижнюю часть колонны. Органический растворитель, имеющий температуру кипения близкую к температуре кипения Д3, поступает в верхнюю часть колонны. Целевой продукт Д3 в смеси с растворителем, в соотношении 1:2, выводят из колонны как боковой отбор. Оставшаяся в кубе колонны жидкость представляет собой смесь циклосилоксанов Д4, Д5, Д6 и более высококипящих, которую далее подвергают разделению на целевые фракции в обычном режиме. Данный прием позволяет полностью исключить застывание Д3 в трубопроводах и оборудовании.There is a known method for isolating D3 from the reaction mixture by adding an organic solvent to a distillation column on which the depolymerizate is separated (US Patent 5834585, 1998). A mixture of cyclosiloxane vapors enters the bottom of the column. An organic solvent having a boiling point close to the boiling point of D3 enters the upper part of the column. The target product D3, mixed with a solvent in a ratio of 1:2, is removed from the column as a side selection. The liquid remaining in the bottom of the column is a mixture of cyclosiloxanes D4, D5, D6 and higher boiling ones, which is then separated into target fractions in the usual manner. This technique allows you to completely eliminate the solidification of D3 in pipelines and equipment.

В патенте US 5660690 (1997) описан усложненный вариант выделения Д3 из смеси циклосилоксанов с использованием двух растворителей. Низкокипящий растворитель, образующий азеотропную смесь с водой, выводят из системы первым, удаляя все низкокипящие примеси. Растворитель, имеющий температуру кипения близкую к температуре кипения Д3, выводят из системы ректификации совместно с Д3. Данное решение позволяет одновременно удалить низкокипящие примеси и выделить Д3 без угрозы застывания продукта в трубопроводах и оборудовании.US Pat. No. 5,660,690 (1997) describes a more complicated version of the isolation of D3 from a mixture of cyclosiloxanes using two solvents. The low-boiling solvent, which forms an azeotrope with water, is removed from the system first, removing all low-boiling impurities. The solvent, which has a boiling point close to the boiling point of D3, is removed from the rectification system together with D3. This solution allows you to simultaneously remove low-boiling impurities and isolate D3 without the threat of product solidification in pipelines and equipment.

Общим недостатком методов разделения смеси циклосилоксанов, подразумевающих добавление органических растворителей, для исключения кристаллизации Д3, является неизбежное появление посторонних примесей (органических растворителей) в целевых циклосилоксанах, что является недопустимым в случае, если целевые Д4 и Д5 предполагается использовать для получения материалов электронной чистоты.A common disadvantage of methods for separating a mixture of cyclosiloxanes that involve the addition of organic solvents to exclude crystallization of D3 is the inevitable appearance of foreign impurities (organic solvents) in the target cyclosiloxanes, which is unacceptable if the target D4 and D5 are intended to be used to obtain materials of electronic purity.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению (принят как прототип) является способ разделения, выделяющихся из реактора деполимеризации (II) паров циклосилоксанов (Патент US 4197251, 1980), согласно которому (фиг.1) первичное разделение циклосилоксанов осуществляют на ректификационной колонне (I), установленной над обогреваемым реактором деполимеризации (II), при этом целевые циклосилоксаны выделяют на колонне (I) как дистиллят, а высококипящие продукты и уносимое из реактора (II) сырье (гидролизат) возвращают в реактор (II). Дистиллят колонны (I) далее направляют на ректификационную колонну (III), на которой осуществляют выделение низкокипящего гексаметилциклотрисилоксана Д3 в виде дистиллята. Для исключения кристаллизации Д3 в трубопроводах и оборудовании, в сборник (V) с дистиллятом подают гидролизат диметилдихлорсилана, в котором полученный Д3 полностью растворяется, и далее полученная смесь направляют на деполимеризацию в реактор (II). Кубовую жидкость колонны (III), представляющую собой Д4 с примесями высококипящих продуктов, далее направляют на ректификационную колонну (IV), на которой выделяют чистый Д4 как дистиллят и высококипящие примеси, далее возвращаемую на деполимеризацию в реактор (II).The closest to the proposed invention (adopted as a prototype) is a method for separating cyclosiloxane vapors released from a depolymerization reactor (II) (US Patent 4197251, 1980), according to which (Fig. 1) the primary separation of cyclosiloxanes is carried out on a distillation column (I) installed over a heated depolymerization reactor (II), while the target cyclosiloxanes are isolated on the column (I) as a distillate, and high-boiling products and raw materials carried away from the reactor (II) (hydrolysate) are returned to the reactor (II). The distillate of column (I) is then sent to a distillation column (III), where low-boiling hexamethylcyclotrisiloxane D3 is isolated in the form of a distillate. To prevent crystallization of D3 in pipelines and equipment, dimethyldichlorosilane hydrolyzate is fed into the collection (V) with the distillate, in which the resulting D3 is completely dissolved, and then the resulting mixture is sent for depolymerization to the reactor (II). The bottom liquid of column (III), which is D4 with impurities of high-boiling products, is then sent to a distillation column (IV), where pure D4 is separated as a distillate and high-boiling impurities, which is then returned for depolymerization to the reactor (II).

Недостатком этого способа является отсутствие исчерпывающего решения проблемы кристаллизации Д3 в верхней части колонны (III), трубопроводах, конденсаторе и флегмовой емкости. Недостатком данного способа являются также высокие удельные энергозатраты, необходимые для выделения товарного Д4 из продуктов деполимеризации гидролизата диметилдихлорсилана.The disadvantage of this method is the lack of a comprehensive solution to the problem of crystallization of D3 in the upper part of the column (III), pipelines, condenser and reflux tank. The disadvantage of this method is also the high specific energy consumption required to isolate commercial D4 from the depolymerization products of dimethyldichlorosilane hydrolyzate.

Выделение целевого Д5 в патенте US 4197251, 1980 не предусмотрено, однако технически возможно. В соответствии с описанным в патенте способом разделения метилциклосилоксанов возможно выделять целевой Д5 как кубовую жидкость колонны (IV). При этом общие энергозатраты на разделение продуктов деполимеризации гидролизата диметилдихлорсилана значительно возрастают за счет необходимости обеспечения работы ректификационной колонны для выделения целевого Д5.Isolation of the target D5 is not provided for in US patent 4197251, 1980, but is technically possible. In accordance with the method for separating methylcyclosiloxanes described in the patent, it is possible to isolate the target D5 as the bottom liquid of column (IV). In this case, the total energy consumption for the separation of depolymerization products of dimethyldichlorosilane hydrolyzate increases significantly due to the need to ensure the operation of the distillation column to isolate the target D5.

Задача данного изобретения заключается в создании экономичного непрерывного процесса разделения смеси паров метилциклосилоксанов, вне зависимости от процесса получения данной смеси, обеспечивающего получение Д4 и Д5 высокой чистоты с минимальными энергозатратами и исключением кристаллизации Д3 в технологической схеме при любых технологических режимах работы оборудования.The objective of this invention is to create an economical continuous process for separating a mixture of methylcyclosiloxane vapors, regardless of the process of obtaining this mixture, ensuring the production of D4 and D5 of high purity with minimal energy consumption and the exclusion of crystallization of D3 in the technological scheme under any technological operating conditions of the equipment.

Поставленная задача решается тем, что предложен способ получения высокочистых Д4 и Д5 разделением смеси паров метилциклосилоксанов, при этом на ректификационной колонне первичного разделения метилциклосилоксанов, выполненной с кубовой частью и работающей при пониженном давлении, поток, содержащий Д5 выделяют как боковой отбор, который направляют на колонну выделения высокочистого Д5, работающую при пониженном давлении, дистилляты первичной колонны и колонны выделения Д5, представляющие собой смесь Д3 и Д4, направляют на ректификационную колонну выделения высокочистого Д4, работающую при пониженном давлении; при этом Д4 выделяют как нижний отбор в качестве дистиллята получают смесь Д3 и Д4 с содержанием Д4, в количестве необходимом для предотвращения образования твердой фазы при температуре окружающей среды.The problem is solved by the fact that a method is proposed for producing high-purity D4 and D5 by separating a mixture of methylcyclosiloxane vapors, while in a rectification column for the primary separation of methylcyclosiloxanes, made with a bottom part and operating at reduced pressure, the stream containing D5 is isolated as a side selection, which is sent to the column separation of high-purity D5, operating at reduced pressure, distillates of the primary column and separation column D5, which are a mixture of D3 and D4, are sent to a rectification column for separation of high-purity D4, operating at reduced pressure; in this case, D4 is isolated as a bottom selection; a mixture of D3 and D4 containing D4 is obtained as a distillate, in the amount necessary to prevent the formation of the solid phase at ambient temperature.

Существует вариант, в котором смесь паров метилциклосилоксанов получается как результат гидролиза диметилдихлорсилана, и/или как результат деполимеризации гидролизата, и/или как результат испарения смеси метилциклосилоксанов.There is an option in which a mixture of methylcyclosiloxane vapors is obtained as a result of hydrolysis of dimethyldichlorosilane, and/or as a result of depolymerization of the hydrolyzate, and/or as a result of evaporation of a mixture of methylcyclosiloxanes.

Существует вариант, в котором кубовая часть колонны первичного разделения метилциклосилоксанов является реактором деполимеризации гидролизата диметилдихлорсилана и/или метилциклосилоксанов.There is an option in which the bottom part of the column for the primary separation of methylcyclosiloxanes is a reactor for depolymerization of the hydrolyzate of dimethyldichlorosilane and/or methylcyclosiloxanes.

Существует вариант, в котором кубовая жидкость, покидающая колонну первичного разделения смеси метилциклосилоксанов, возвращается в реактор деполимеризации для повторной переработки в метилциклосилоксаны.There is an option in which the bottom liquid leaving the column for the primary separation of a mixture of methylcyclosiloxanes is returned to the depolymerization reactor for recycling into methylcyclosiloxanes.

Существует вариант, в котором смесь Д3 и Д4, получаемая как дистиллят колонны выделения Д4, возвращается в реактор деполимеризации для повторной переработки в метилциклосилоксаны.There is an option in which the mixture of D3 and D4, obtained as the distillate of the D4 separation column, is returned to the depolymerization reactor for reprocessing into methylcyclosiloxanes.

Существует вариант, в котором температура в кубовой части колонны первичного разделения метилциклосилоксанов составляет от 100 до 180 °С, предпочтительно от 140 до 150 °С.There is an option in which the temperature in the bottom part of the column for the primary separation of methylcyclosiloxanes is from 100 to 180 °C, preferably from 140 to 150 °C.

Существует вариант, в котором давление верха колонны первичного разделения метилциклосилоксанов составляет от 10 до 25 кПа, предпочтительно от 15 до 17 кПа.There is an option in which the head pressure of the primary separation column of methylcyclosiloxanes is from 10 to 25 kPa, preferably from 15 to 17 kPa.

Существует вариант, в котором давление верха колонны выделения Д5 ниже давления верха колонны первичного разделения метилциклосилоксанов и составляет от 4 до 12 кПа, предпочтительно от 6,5 до 7,5 кПа.There is an option in which the pressure at the top of the separation column D5 is lower than the pressure at the top of the primary separation column for methylcyclosiloxanes and ranges from 4 to 12 kPa, preferably from 6.5 to 7.5 kPa.

Существует вариант, в котором давление верха колонны выделения Д4 ниже давления верха колонны первичного разделения метилциклосилоксанов и составляет от 4 до 12 кПа, предпочтительно от 6,5 до 7,5 кПа.There is an option in which the pressure at the top of the separation column D4 is lower than the pressure at the top of the primary separation column of methylcyclosiloxanes and ranges from 4 to 12 kPa, preferably from 6.5 to 7.5 kPa.

Существует вариант, в котором высота колонны первичного разделения метилциклосилоксанов составляет не менее 15 теоретических тарелок.There is an option in which the height of the column for the primary separation of methylcyclosiloxanes is at least 15 theoretical plates.

Существует вариант, в котором высота колонны выделения Д4 составляет не менее 11 теоретических тарелок.There is an option in which the height of the D4 separation column is at least 11 theoretical plates.

Существует вариант, в котором высота колонны выделения Д5 составляет не менее 15 теоретических тарелок.There is an option in which the height of the D5 separation column is at least 15 theoretical plates.

Существует вариант, в котором высота колонны первичного разделения метилциклосилоксанов, обеспечивающая получение Д4 и Д5 с содержанием основного вещества 99,98% масс.и более, составляет более 25 теоретических тарелок, предпочтительно 30 теоретических тарелок.There is an option in which the height of the column for the primary separation of methylcyclosiloxanes, ensuring the production of D4 and D5 with a main substance content of 99.98 wt% or more, is more than 25 theoretical plates, preferably 30 theoretical plates.

Существует вариант, в котором что высота колонны выделения Д4, обеспечивающая получение Д4 и Д5 с содержанием основного вещества 99,98% масс.и более, составляет более 13 теоретических тарелок, предпочтительно 15 теоретических тарелок.There is an option in which the height of the separation column D4, ensuring the production of D4 and D5 with a main substance content of 99.98 wt% or more, is more than 13 theoretical plates, preferably 15 theoretical plates.

Существует вариант, в котором высота колонны выделения Д5, обеспечивающая получение Д4 и Д5 с содержанием основного вещества 99,98% масс.и более, составляет более 18 теоретических тарелок, предпочтительно 20 теоретических тарелок.There is an option in which the height of the separation column D5, ensuring the production of D4 and D5 with a main substance content of 99.98 wt% or more, is more than 18 theoretical plates, preferably 20 theoretical plates.

Существует вариант, в котором давление в кубовой части колонны первичного разделения метилциклосилоксанов, представляющем собой реактор деполимеризации, составляет от 10 до 25 кПа, предпочтительно от 15 до 17 кПа.There is an option in which the pressure in the bottom part of the column for the primary separation of methylcyclosiloxanes, which is a depolymerization reactor, is from 10 to 25 kPa, preferably from 15 to 17 kPa.

Существует вариант, в котором температура в кубовой части колонны первичного разделения метилциклосилоксанов, представляющем собой реактор деполимеризации, составляет от 100 до 180 °С, предпочтительно от 140 до 150 °С.There is an option in which the temperature in the bottom part of the column for the primary separation of methylcyclosiloxanes, which is a depolymerization reactor, is from 100 to 180 °C, preferably from 140 to 150 °C.

Согласно предлагаемому способу (фиг.2) смесь метилполисилоксанов, из которой предстоит выделить целевые продукты Д4 и Д5, поступает в аппарат (II). В предпочтительном случае, когда исходная смесь представляет собой гидролизат диметилдихлорсилана (1), аппарат (II) является реактором, в котором протекает процесс деполимеризации. Образующиеся пары метилциклосилоксанов (2) с примесью непрореагировавших компонентов гидролизата направляют на разделение в нижнюю часть ректификационной колонны (I).According to the proposed method (Fig. 2), a mixture of methylpolysiloxanes, from which the target products D4 and D5 are to be isolated, enters apparatus (II). In the preferred case, when the starting mixture is a hydrolyzate of dimethyldichlorosilane (1), apparatus (II) is a reactor in which the depolymerization process takes place. The resulting pairs of methylcyclosiloxanes (2) with an admixture of unreacted hydrolyzate components are sent for separation to the lower part of the distillation column (I).

В случае, когда исходная смесь представляет собой деполимеризат (смесь метилциклосилоксанов, вне зависимости от метода ее получения), аппарат (II) является кипятильником ректификационной колонны (I), обеспечивающим ректификационную колонну (I) необходимой паровой нагрузкой.In the case when the initial mixture is a depolymerizate (a mixture of methylcyclosiloxanes, regardless of the method of its preparation), apparatus (II) is the boiler of the distillation column (I), providing the distillation column (I) with the necessary steam load.

Возможен вариант, когда подлежащие разделению метилциклосилоксаны поступают в нижнюю часть колонны в виде паров из внешнего источника (например, из реактора газофазной деполимеризации). В этом случае аппарат (II) является кипятильником ректификационной колонны (I), стабилизирующим паровую нагрузку ректификационной колонны (I) и повышающим степень выделения метилциклосилоксанов из исходной смеси.It is possible that the methylcyclosiloxanes to be separated enter the lower part of the column in the form of vapor from an external source (for example, from a gas-phase depolymerization reactor). In this case, apparatus (II) is the reboiler of the distillation column (I), stabilizing the steam load of the distillation column (I) and increasing the degree of separation of methylcyclosiloxanes from the initial mixture.

Давление в аппарате (II) составляет от 10 до 25 кПа, предпочтительно от 15 до 17 кПа. Температура в аппарате (II) составляет от 100 до 180 °С, предпочтительно от 140 до 150 °С.The pressure in the apparatus (II) is from 10 to 25 kPa, preferably from 15 to 17 kPa. The temperature in apparatus (II) is from 100 to 180 °C, preferably from 140 to 150 °C.

Поступающие в нижнюю часть ректификационной колонны (I) пары метилциклосилоксанов (2) подвергают ректификации. Большую часть Д3, поступающего в составе исходной смеси, выделяют как дистиллят (5). В составе дистиллята также присутствует Д4 в количестве примерно 50% от всего объема Д4, поступающего на колонну (I) в виде паров (2). Д5 и более высококипящие компоненты в составе дистиллята (5) отсутствуют.Весь поступивший на колонну (I) Д5 выводят как боковой отбор (4) вместе с оставшимся количеством Д4, не вошедшим в состав дистиллята (5) и ненормируемой частью Д3. Все высококипящие компоненты (Д6 и более высококипящие) возвращают в виде кубовой жидкости (3) обратно в аппарат (II).The vapors of methylcyclosiloxanes (2) entering the lower part of the distillation column (I) are subjected to rectification. Most of the D3 supplied as part of the initial mixture is isolated as a distillate (5). The distillate also contains D4 in an amount of approximately 50% of the total volume of D4 entering column (I) in the form of vapor (2). D5 and higher boiling components are absent in the distillate (5). All of the D5 entering the column (I) is removed as a side selection (4) along with the remaining amount of D4 that is not included in the distillate (5) and the non-standardized part of D3. All high-boiling components (D6 and higher boiling) are returned in the form of bottom liquid (3) back to the apparatus (II).

Высота колонны (I) составляет не менее 15 теоретических тарелок, что обеспечивает получение целевых Д4 и Д5 с содержанием основного вещества не менее 99% масс.Предпочтительная высота колонны (I) для получения высокочистых Д4 и Д5, с содержанием основного вещества 99,98% масс.и более для каждого, составляет более 25 т.т.Более предпочтительна высота колонны (I) 30 т.т.Давление верха колонны (I) составляет от 10 до 25 кПа, предпочтительно от 15 до 17 кПа. Флегмовое число колонны (I), долю бокового отбора (4) и уровень расположения бокового отбора (4) выбирают таким образом, чтобы исключить попадание Д5 в состав дистиллята (5) и чтобы исключить попадание высококипящих продуктов (начиная с Д6) в состав бокового отбора (4).The height of the column (I) is at least 15 theoretical plates, which ensures the production of the target D4 and D5 with a main substance content of at least 99% by weight. The preferred column height (I) for the production of high-purity D4 and D5, with a main substance content of 99.98% mass or more for each is more than 25 tt. More preferably, the height of the column (I) is 30 tt. The pressure at the top of the column (I) is from 10 to 25 kPa, preferably from 15 to 17 kPa. The reflux ratio of the column (I), the fraction of side withdrawal (4) and the level of location of the side selection (4) are selected in such a way as to exclude the entry of D5 into the distillate (5) and to exclude the entry of high-boiling products (starting from D6) into the composition of the side selection (4).

Дистиллят (5) и боковой отбор (4) покидают колонну (I) в виде газовой фазы (предпочтительно). Возможно осуществление вывода и дистиллята (5) и бокового отбора (4) в виде жидкой фазы независимо от фазового состояния других потоков, покидающих колонну (I).The distillate (5) and side withdrawal (4) leave the column (I) as a gas phase (preferred). It is possible to carry out the withdrawal of both the distillate (5) and side selection (4) in the form of a liquid phase, regardless of the phase state of other streams leaving the column (I).

В предпочтительном случае, когда аппарат (II) представляет собой реактор деполимеризации, возвращенную из колонны (I) кубовую жидкость (3) подвергают повторной деполимеризации совместно с исходным гидролизатом (1).In the preferred case, when apparatus (II) is a depolymerization reactor, the bottom liquid (3) returned from column (I) is subjected to repeated depolymerization together with the original hydrolyzate (1).

В случае, когда аппарат (II) представляет собой кипятильник колонны (I), накапливающиеся высококипящие продукты ректификации смеси (1) периодически или непрерывно выводят из аппарата (II) на дальнейшую переработку (на фиг.2 данный поток не показан).In the case when the apparatus (II) is a reboiler of the column (I), the accumulating high-boiling products of the distillation of the mixture (1) are periodically or continuously removed from the apparatus (II) for further processing (this flow is not shown in Fig. 2).

Выделенный на колонне (I) Д5 в составе бокового отбора (4) поступает в качестве питания на ректификационную колонну (III), предназначенную для получения товарного Д5 высокой чистоты. Товарный Д5 получают как кубовую жидкость (6) колонны (III). Весь объем Д3 и Д4, поступивших на колонну (III) в составе питания, выделяют в виде дистиллята (7).The D5 isolated on the column (I) as part of the side selection (4) is supplied as feed to the distillation column (III), designed to obtain commercial D5 of high purity. Commercial D5 is obtained as the bottom liquid (6) of column (III). The entire volume of D3 and D4 supplied to the column (III) as part of the feed is isolated in the form of a distillate (7).

Высота колонны (III) составляет не менее 15 теоретических тарелок, что обеспечивает получение товарных Д4 и Д5 с содержанием основного вещества не менее 99% масс.Предпочтительная высота колонны (III) для получения высокочистых Д4 и Д5, с содержанием основного вещества 99,98% масс.и более для каждого, составляет более 18 т.т.Более предпочтительна высота колонны (III) 20 т.т.Давление верха колонны (III) ниже давления верха колонны (I) и составляет от 4 до 12 кПа, предпочтительно от 6,5 до 7,5 кПа. Флегмовое число, расположение тарелки питания и прочие технологические параметры колонны (III) выбирают таким образом, чтобы исключить попадание Д4 в состав кубовой жидкости и Д5 в состав дистиллята.The height of the column (III) is at least 15 theoretical plates, which ensures the production of commercial D4 and D5 with a main substance content of at least 99% by weight. The preferred height of column (III) for the production of high-purity D4 and D5, with a main substance content of 99.98% mass or more for each, is more than 18 t.t. The height of the column (III) is more preferable 20 t.t. The pressure of the top of the column (III) is lower than the pressure of the top of the column (I) and ranges from 4 to 12 kPa, preferably from 6 .5 to 7.5 kPa. The reflux ratio, the location of the feed plate and other technological parameters of column (III) are chosen in such a way as to prevent the entry of D4 into the composition of the bottom liquid and D5 into the distillate.

Дистиллят (5) колонны (I) и дистиллят (7) колонны (III) поступают в качестве питания на ректификационную колонну (IV), предназначенную для получения Д4 высокой чистоты. Целевой Д4 получают как кубовую жидкость (8) колонны (IV). Весь объем Д3, поступивший на колонну (IV) в составе питания, выделяют в виде дистиллята (9). Одновременно в дистилляте (9) присутствует Д4 в количестве, обеспечивающем исключение образования твердой фазы при температуре окружающей среды (не менее 50% Д4 в составе дистиллята).The distillate (5) of the column (I) and the distillate (7) of the column (III) are supplied as feed to the rectification column (IV), designed to produce D4 of high purity. The target D4 is obtained as the bottom liquid (8) of the column (IV). The entire volume of D3 supplied to the column (IV) as part of the feed is isolated in the form of a distillate (9). At the same time, D4 is present in the distillate (9) in an amount that ensures the exclusion of the formation of a solid phase at ambient temperature (at least 50% D4 in the distillate).

Высота колонны (IV) составляет не менее 11 теоретических тарелок, что обеспечивает получение товарных Д4 и Д5 с содержанием основного вещества не менее 99% масс.Предпочтительная высота колонны (IV) для получения высокочистых Д4 и Д5, с содержанием основного вещества 99,98% масс.и более для каждого, составляет более 13 т.т.Более предпочтительна высота колонны (IV) 15 т.т.Давление верха колонны (IV) ниже давления верха колонны (I) и составляет от 4 до 12 кПа, предпочтительно от 6,5 до 7,5 кПа. Флегмовое число, расположение тарелки питания и прочие технологические параметры колонны (IV) выбирают таким образом, чтобы исключить попадание Д3 в состав кубовой жидкости и одновременно обеспечить заданный состав дистиллята (9).The height of the column (IV) is at least 11 theoretical plates, which ensures the production of commercial D4 and D5 with a main substance content of at least 99% by weight. The preferred height of the column (IV) for the production of high-purity D4 and D5, with a main substance content of 99.98% mass or more for each, is more than 13 t.t. The height of the column (IV) is more preferable 15 t.t. The pressure of the top of the column (IV) is lower than the pressure of the top of the column (I) and ranges from 4 to 12 kPa, preferably from 6 .5 to 7.5 kPa. The reflux ratio, the location of the feed plate and other technological parameters of the column (IV) are chosen in such a way as to exclude the entry of D3 into the composition of the bottom liquid and at the same time ensure the specified composition of the distillate (9).

В предпочтительном случае, когда аппарат (II) представляет собой реактор деполимеризации, полученную на колонне (IV) смесь Д3 и Д4 возвращают в аппарат (II) и подвергают повторной деполимеризации совместно с исходным гидролизатом (1).In the preferred case, when apparatus (II) is a depolymerization reactor, the mixture D3 and D4 obtained on column (IV) is returned to apparatus (II) and subjected to repeated depolymerization together with the original hydrolyzate (1).

В случаях, когда возврат дистиллята (9) колонну (IV) в аппарат (II) не возможен или не представляется целесообразным, полученная смесь Д3 и Д4 может быть использована для получения полимерной продукции.In cases where the return of distillate (9) to column (IV) to apparatus (II) is not possible or does not seem appropriate, the resulting mixture of D3 and D4 can be used to obtain polymer products.

В предпочтительном случае, когда аппарат (II) представляет собой реактор деполимеризации, для увеличения общей конверсии исходной смеси (1) в Д5, возможно осуществить возврат полученного на колонне (III) Д4 в аппарат (II) для повторной деполимеризации. В случае, когда выделение Д4 не является необходимым, возможно исключить колонну (IV) и осуществить полный возврат дистиллята (5) и дистиллята (7), представляющих собой смесь Д3 и Д4 различного состава, в реактор деполимеризации (II), или использовать полученные смеси Д3 и Д4 для получения полимерной продукции.In the preferred case, when apparatus (II) is a depolymerization reactor, in order to increase the overall conversion of the initial mixture (1) to D5, it is possible to return the D4 obtained on column (III) to apparatus (II) for repeated depolymerization. In the case where the separation of D4 is not necessary, it is possible to exclude column (IV) and completely return the distillate (5) and distillate (7), which are a mixture of D3 and D4 of various compositions, to the depolymerization reactor (II), or use the resulting mixtures D3 and D4 for obtaining polymer products.

Применение предлагаемого способа разделения смеси паров метилциклосилоксанов, полученных любым способом (жидкофазная и газофазная деполимеризация гидролизата диметилдихлорсилана и/или деполимеризация метилциклосилоксанов в реакторе деполимеризации, а также испарение метилциклосилоксанов в кипятильнике ректификационной колонны), позволяет получать высокочистые Д4 и Д5. Разделение смеси по предложенному способу требует меньших энергозатрат, чем по известным способам разделения данной смеси потому что технологические потоки были оптимизированы. Дополнительной особенностью процесса является исключение застывания Д3 в трубопроводах и оборудовании при любых технологических режимах работы оборудования, включая режимы пуска и остановки процесса, что достигается отсутствием технологических потоков с высоким (более 50%) содержанием гексаметилциклотрисилоксана.The use of the proposed method for separating a mixture of methylcyclosiloxane vapors obtained by any method (liquid-phase and gas-phase depolymerization of dimethyldichlorosilane hydrolyzate and/or depolymerization of methylcyclosiloxanes in a depolymerization reactor, as well as evaporation of methylcyclosiloxanes in the reboiler of a distillation column) allows one to obtain high-purity D4 and D5. Separating a mixture using the proposed method requires less energy than using known methods for separating a given mixture because the process flows have been optimized. An additional feature of the process is the elimination of solidification of D3 in pipelines and equipment under any technological operating modes of the equipment, including start-up and stop modes of the process, which is achieved by the absence of process streams with a high (more than 50%) content of hexamethylcyclotrisiloxane.

Использование предлагаемого способа непрерывного разделения смеси метилциклосилоксанов позволяет получить высокочистые Д4 и Д5 с содержанием основного вещества 99,98 (99,99% масс.Экономия энергозатрат, необходимых для получения высокочистых Д4 и Д5, составляет 31% по сравнению с прототипом (таблица 1).The use of the proposed method for the continuous separation of a mixture of methylcyclosiloxanes makes it possible to obtain high-purity D4 and D5 with a main substance content of 99.98 (99.99% wt). The energy savings required to obtain high-purity D4 and D5 are 31% compared to the prototype (Table 1).

Пример 1 (сравнительный, фиг.1).Example 1 (comparative, Fig.1).

Сравнительный пример 1 описывает способ выделения целевых продуктов Д4 и Д5, максимально приближенный к способу, описанному в патенте (US 4197251, 1980), взятом как прототип.С целью обеспечить сопоставление результатов данного примера с заявляемым способом непрерывного выделения чистых Д4 и Д5, в способ по прототипу (US 4197251, 1980) внесено не описанное в прототипе изменение, а именно, добавлена колонна выделения товарного Д5.Comparative example 1 describes a method for isolating the target products D4 and D5, as close as possible to the method described in the patent (US 4197251, 1980), taken as a prototype. In order to ensure a comparison of the results of this example with the claimed method for the continuous isolation of pure D4 and D5, the method according to the prototype (US 4197251, 1980), a change was made that was not described in the prototype, namely, a commercial separation column D5 was added.

Смесь силоксанов, полученная в процессе гидролиза диметилдихлорсилана, со скоростью 1000 кг/ч непрерывно поступает в сборник (V), где смешивается с гексаметилциклотрисилоксаном Д3, выделяемым на колонне (III). Полученную смесь далее направляют в реактор деполимеризации (II). Процесс деполимеризации протекает при температуре 142°С.Пары метилциклосилоксанов, образующихся в процессе деполимеризации, покидают реактор деполимеризации (II) и поступают в нижнюю часть колонны первичного разделения метилциклосилоксанов (I), имеющую высоту 30 теоретических тарелок. Давление верха колонны равно 16 кПа (120 мм рт.ст.), температура верха колонны 122 °С.Колонна работает при флегмовом числе равном 0,6.The mixture of siloxanes obtained during the hydrolysis of dimethyldichlorosilane is continuously fed at a speed of 1000 kg/h into the collection tank (V), where it is mixed with hexamethylcyclotrisiloxane D3, isolated on the column (III). The resulting mixture is then sent to the depolymerization reactor (II). The depolymerization process occurs at a temperature of 142°C. Vapors of methylcyclosiloxanes formed during the depolymerization process leave the depolymerization reactor (II) and enter the lower part of the primary separation column of methylcyclosiloxanes (I), which has a height of 30 theoretical plates. The pressure at the top of the column is 16 kPa (120 mmHg), the temperature at the top of the column is 122 °C. The column operates at a reflux ratio of 0.6.

На колонне (I) осуществляется выделение низкокипящих метилциклосилоксанов, а именно, Д3, Д4 и Д5, в качестве дистиллята. Продукты с более высокой температурой кипения эффективно отделяются и возвращаются в качестве кубовой жидкости обратно в реактор (II) для повторной деполимеризации.Column (I) separates low-boiling methylcyclosiloxanes, namely D3, D4 and D5, as a distillate. Products with a higher boiling point are effectively separated and returned as bottom liquid back to reactor (II) for repeated depolymerization.

Дистиллят колонны (I) с расходом 1020 кг/ч непрерывно поступает на колонну (III) выделения Д3, имеющую высоту 15 т.т.и работающую под давлением верха колонны 16 кПа (120 мм рт.ст.). Флегмовое число равно 30,5. В качестве кубовой жидкости на колонне (III) получают смесь Д4 и Д5, в качестве дистиллята получают Д3. Верхняя часть колонны (III), все трубопроводы и флегмовая емкость обеспечены системой обогрева, в которой поддерживается температура не ниже 60°С для исключения застывания Д3 в системе колонны. С этой же целью в дефлегматор колонны (III) подается теплоноситель с начальной температурой 60 °С.Средняя разница температур между теплоносителем и конденсируемой жидкостью составляет 19°С.The distillate of column (I) with a flow rate of 1020 kg/h is continuously fed to separation column (III) D3, which has a height of 15 tons and operates under a column top pressure of 16 kPa (120 mm Hg). The reflux ratio is 30.5. A mixture of D4 and D5 is obtained as a bottom liquid in column (III), and D3 is obtained as a distillate. The upper part of the column (III), all pipelines and the reflux tank are provided with a heating system in which the temperature is maintained at least 60°C to prevent solidification of D3 in the column system. For the same purpose, a coolant with an initial temperature of 60 ° C is supplied to the reflux condenser of column (III). The average temperature difference between the coolant and the condensed liquid is 19 ° C.

Полученный Д3 направляют в сборник (V), где он смешивается с гидролизатом. Полученную смесь направляют в реактор деполимеризации (II) для получения метилциклосилоксанов.The resulting D3 is sent to the collection (V), where it is mixed with the hydrolyzate. The resulting mixture is sent to the depolymerization reactor (II) to obtain methylcyclosiloxanes.

Кубовая жидкость колонны (III) с расходом 1000 кг/ч непрерывно поступает на колонну (IV), имеющую высоту 20 т.т.и работающую под давлением верха колонны 7,33 кПа (55 мм рт.ст.). Флегмовое число равно 1,51. В качестве кубовой жидкости на колонне (IV) получают Д5, в качестве дистиллята получают Д4.The bottom liquid of column (III) with a flow rate of 1000 kg/h is continuously supplied to column (IV), which has a height of 20 tons and operates under a column top pressure of 7.33 kPa (55 mm Hg). The reflux ratio is 1.51. D5 is obtained as the bottom liquid in column (IV), and D4 is obtained as the distillate.

Общие энергозатраты на выделение товарных Д4 и Д5 составляют 1556,6 МДж/ч (таблица 1).The total energy consumption for the separation of commercial D4 and D5 is 1556.6 MJ/h (Table 1).

Пример 2 (сравнительный).Example 2 (comparative).

Сравнительный пример 2 демонстрирует влияние изменения порядка выделения компонентов Д3, Д4 и Д5 в способе выделения целевых продуктов Д4 и Д5, максимально приближенном к условиям примера 1 (сравнительного).Comparative example 2 demonstrates the effect of changing the order of isolation of components D3, D4 and D5 in the method of isolating the target products D4 and D5, which is as close as possible to the conditions of example 1 (comparative).

Смесь силоксанов, полученная в процессе гидролиза диметилдихлорсилана, со скоростью 1000 кг/ч непрерывно поступает в сборник (V), где смешивается с Д3, выделяемым на колонне (IV). Полученную смесь далее направляют в реактор деполимеризации (II). Процесс деполимеризации протекает при температуре 142°С.Пары метилциклосилоксанов, образующихся в процессе деполимеризации, покидают реактор деполимеризации (II) и поступают в нижнюю часть колонны первичного разделения метилциклосилоксанов (I), имеющую высоту 30 теоретических тарелок. Давление верха колонны равно 16 кПа (120 мм рт.ст.), температура верха колонны 122 °С.Колонна работает при флегмовом числе равном 0,6.The mixture of siloxanes obtained during the hydrolysis of dimethyldichlorosilane is continuously fed into the collection (V) at a speed of 1000 kg/h, where it is mixed with D3 released on the column (IV). The resulting mixture is then sent to the depolymerization reactor (II). The depolymerization process occurs at a temperature of 142°C. Vapors of methylcyclosiloxanes formed during the depolymerization process leave the depolymerization reactor (II) and enter the lower part of the primary separation column of methylcyclosiloxanes (I), which has a height of 30 theoretical plates. The pressure at the top of the column is 16 kPa (120 mmHg), the temperature at the top of the column is 122 °C. The column operates at a reflux ratio of 0.6.

На колонне (I) осуществляется выделение низкокипящих метилциклосилоксанов, а именно, Д3, Д4 и Д5, в качестве дистиллята. Продукты с более высокой температурой кипения эффективно отделяются и возвращаются в качестве кубовой жидкости обратно в реактор (II) для повторной деполимеризации.Column (I) separates low-boiling methylcyclosiloxanes, namely D3, D4 and D5, as a distillate. Products with a higher boiling point are effectively separated and returned as bottom liquid back to reactor (II) for repeated depolymerization.

Дистиллят колонны (I) с расходом 1020 кг/ч непрерывно поступает на колонну (IV), имеющую высоту 20 т.т.и работающую под давлением верха колонны 7,33 кПа (55 мм рт.ст.). Флегмовое число равно 1,44. В качестве кубовой жидкости на колонне (IV) получают целевой Д5, в качестве дистиллята получают смесь Д3 и Д4.The distillate of column (I) with a flow rate of 1020 kg/h is continuously fed to column (IV), which has a height of 20 tons and operates under a column top pressure of 7.33 kPa (55 mm Hg). The reflux ratio is 1.44. The target D5 is obtained as a bottom liquid in column (IV), and a mixture of D3 and D4 is obtained as a distillate.

Дистиллят колонны (IV) с расходом 837 кг/ч непрерывно поступает на колонну (III) выделения Д3 и Д4, имеющую высоту 15 т.т.и работающую под давлением верха колонны 16 кПа (120 мм рт.ст.). Флегмовое число равно 21,8. В качестве кубовой жидкости на колонне (III) получают Д4, в качестве дистиллята получают Д3. Верхняя часть колонны (III), все трубопроводы и флегмовая емкость оборудованы системой обогрева, в которой поддерживается температура не ниже 60°С для исключения застывания Д3 в системе колонны. С этой же целью в дефлегматор колонны (III) подается теплоноситель с начальной температурой 60 °С.Средняя разница температур между теплоносителем и конденсируемой жидкостью составляет 19°С.The distillate of column (IV) with a flow rate of 837 kg/h is continuously supplied to column (III) for the separation of D3 and D4, which has a height of 15 tons and operates under a column top pressure of 16 kPa (120 mm Hg). The reflux ratio is 21.8. D4 is obtained as the bottom liquid in column (III), and D3 is obtained as the distillate. The upper part of the column (III), all pipelines and the reflux tank are equipped with a heating system in which the temperature is maintained at least 60°C to prevent solidification of D3 in the column system. For the same purpose, a coolant with an initial temperature of 60 ° C is supplied to the reflux condenser of column (III). The average temperature difference between the coolant and the condensed liquid is 19 ° C.

Полученный Д3 направляют в сборник (V), где он смешивается с гидролизатом. Полученную смесь направляют в реактор деполимеризации (II) для получения метилциклосилоксанов.The resulting D3 is sent to the collection (V), where it is mixed with the hydrolyzate. The resulting mixture is sent to the depolymerization reactor (II) to obtain methylcyclosiloxanes.

Общие энергозатраты на выделение товарных Д4 и Д5 составляют 1534,5 МДж/ч (таблица 1).The total energy consumption for the separation of commercial D4 and D5 is 1534.5 MJ/h (Table 1).

Изменение порядка выделения компонентов, из получаемой в процессе деполимеризации смеси паров метилциклосилоксанов, практически, не влияет на общие энергозатраты, необходимые для получения товарных Д4 и Д5.Changing the order of separation of components from the mixture of methylcyclosiloxane vapors obtained during depolymerization practically does not affect the total energy consumption required to obtain commercial D4 and D5.

Пример 3 (заявляемый).Example 3 (claimed).

Смесь силоксанов, полученная в процессе гидролиза диметилдихлорсилана, со скоростью 1000 кг/ч непрерывно поступает в реактор деполимеризации (II). Процесс деполимеризации протекает при температуре 142°С.Пары метилциклосилоксанов, образующихся в процессе деполимеризации, покидают реактор деполимеризации (II) и поступают в нижнюю часть колонны первичного разделения метилциклосилоксанов (I), имеющую высоту 30 теоретических тарелок. Давление верха колонны равно 16 кПа (120 мм рт.ст.), температура верха колонны 122 °С.Колонна работает при флегмовом числе равном 1,85. Пары метилциклосилоксанов, покидающие колонну, подвергаются частичной конденсации в дефлегматоре колонны. Сконденсированная флегма возвращается на орошение колонны (I). Дистиллят, представляющий собой смесь Д3 и Д4, в виде паров покидает колонну (I) и поступает на дальнейшее разделение в колонну (IV). В составе дистиллята выделяют 50% исходного Д4, поступившего в колонну (I) из реактора деполимеризации (II).The mixture of siloxanes obtained during the hydrolysis of dimethyldichlorosilane is continuously fed into the depolymerization reactor (II) at a rate of 1000 kg/h. The depolymerization process occurs at a temperature of 142°C. Vapors of methylcyclosiloxanes formed during the depolymerization process leave the depolymerization reactor (II) and enter the lower part of the primary separation column of methylcyclosiloxanes (I), which has a height of 30 theoretical plates. The pressure at the top of the column is 16 kPa (120 mmHg), the temperature at the top of the column is 122 °C. The column operates at a reflux ratio of 1.85. The methylcyclosiloxane vapors leaving the column undergo partial condensation in the column's reflux condenser. The condensed reflux is returned to reflux column (I). The distillate, which is a mixture of D3 and D4, leaves column (I) in the form of vapor and enters column (IV) for further separation. The distillate contains 50% of the original D4, which entered column (I) from the depolymerization reactor (II).

Смесь паров метилциклосилоксанов в количестве 612 кг/ч, состоящую из Д3, Д4 и Д5, непрерывно выводят с боковой тарелки, расположенной на уровне 47% от общей высоты колонны (I) и направляют на дальнейшее разделение в колонну (III).A mixture of methylcyclosiloxane vapors in an amount of 612 kg/h, consisting of D3, D4 and D5, is continuously removed from a side plate located at 47% of the total height of column (I) and sent for further separation into column (III).

Прочие продукты, имеющие температуру кипения выше, чем Д5, возвращаются из колонны (I) в качестве кубовой жидкости обратно в реактор (II) для повторной деполимеризации.Other products having a boiling point higher than D5 are returned from column (I) as bottom liquid back to reactor (II) for repeated depolymerization.

Боковой отбор колонны (I) непрерывно поступает на колонну (III) выделения Д5, имеющую высоту 20 т.т.и работающую под давлением верха колонны 7,33 кПа (55 мм рт.ст.). Флегмовое число равно 2,1. В качестве кубовой жидкости на колонне (III) получают целевой Д5 с суммарным содержанием примесей менее 0,01% масс.В качестве дистиллята на колонне (III) получают смесь Д3 и Д4, которую направляют на дальнейшее разделение в колонну (IV).The side selection of column (I) is continuously supplied to the separation column (III) D5, which has a height of 20 t.t. and operates under a column top pressure of 7.33 kPa (55 mmHg). The reflux ratio is 2.1. The target D5 with a total impurity content of less than 0.01 wt% is obtained as a bottom liquid in column (III). As a distillate in column (III), a mixture of D3 and D4 is obtained, which is sent for further separation into column (IV).

Дистиллят колонны (I) с расходом 430 кг/ч и дистиллят колонны (III) с расходом 424 кг/ч непрерывно подают на колонну (IV) выделения Д4, имеющую высоту 15 т.т.и работающую под давлением верха колонны 7,33 кПа (55 мм рт.ст.). Флегмовое число равно 15,2. В качестве кубовой жидкости на колонне (IV) получают целевой Д4 с суммарным содержанием примесей менее 0,01% масс.В качестве дистиллята колонны (IV) получают смесь Д3 и Д4, в которой содержание Д4 более 50% масс.Температура начала кристаллизации полученной смеси составляет менее 20°С, что позволяет использовать в дефлегматоре колонны в качестве теплоносителя оборотную воду. Средняя разница температур между теплоносителем и конденсируемой жидкостью составляет 40°С, что вдвое выше, чем по сравнению с прототипом (пример 1, сравнительный).The distillate of column (I) with a flow rate of 430 kg/h and the distillate of column (III) with a flow rate of 424 kg/h are continuously fed to the separation column (IV) D4, which has a height of 15 tons and operates under a column top pressure of 7.33 kPa (55 mmHg). The reflux ratio is 15.2. The target D4 with a total impurity content of less than 0.01 wt% is obtained as a bottom liquid on column (IV). As a distillate of column (IV), a mixture of D3 and D4 is obtained, in which the D4 content is more than 50 wt%. Temperature at which crystallization of the resulting mixture begins is less than 20°C, which makes it possible to use recycled water as a coolant in the column dephlegmator. The average temperature difference between the coolant and the condensed liquid is 40°C, which is twice as high as compared to the prototype (example 1, comparative).

Полученную на колонне смесь Д3 и Д4 направляют в реактор (II) для повторной деполимеризации.The mixture D3 and D4 obtained on the column is sent to reactor (II) for repeated depolymerization.

Общие энергозатраты на выделение товарных Д4 и Д5 составляют 1075,9 МДж/ч (таблица 1). Экономия энергозатрат по сравнению с прототипом составляет 31%.The total energy consumption for the separation of commercial D4 and D5 is 1075.9 MJ/h (Table 1). Energy savings compared to the prototype are 31%.

Дополнительным эффектом заявляемого способа непрерывного разделения смеси паров метилциклосилоксанов, является снижение как минимум вдвое размеров дефлегматора колонны выделения Д3, а также исключения дорогостоящей системы обогрева верха колонны, дефлегматора и трубопроводов выше температуры застывания Д3.An additional effect of the proposed method for the continuous separation of a mixture of methylcyclosiloxane vapors is to reduce by at least half the size of the reflux condenser of the D3 separation column, as well as to eliminate the expensive heating system for the top of the column, the reflux condenser and pipelines above the pour point of D3.

Пример 4 (заявляемый).Example 4 (claimed).

Условия разделения смеси метилциклосилоксанов, поступающих в виде паров на колонну первичного разделения метилциклосилоксанов (I) из реактора деполимеризации (II), в целом соответствуют условиям, описанным в примере 3 (заявляемом).The conditions for separating a mixture of methylcyclosiloxanes supplied in the form of vapors to the column for the primary separation of methylcyclosiloxanes (I) from the depolymerization reactor (II) generally correspond to the conditions described in example 3 (claimed).

Отличием от условий примера 3 является наличие исчерпывающей конденсации дистиллята колонны (I). Полностью сконденсированный дистиллят колонны (I) направляется на дальнейшее разделение в колонну (IV) в жидкой фазе.The difference from the conditions of example 3 is the presence of exhaustive condensation of the distillate of column (I). The fully condensed distillate of column (I) is sent for further separation into column (IV) in the liquid phase.

Общие энергозатраты на выделение товарных Д4 и Д5 составляют 1106,2 МДж/ч (таблица 1). Экономия энергозатрат по сравнению с прототипом составляет 29%.The total energy consumption for the separation of commercial D4 and D5 is 1106.2 MJ/h (Table 1). Energy savings compared to the prototype are 29%.

Пример 5 (заявляемый).Example 5 (claimed).

Условия разделения смеси метилциклосилоксанов, поступающих в виде паров на колонну первичного разделения метилциклосилоксанов (I) из реактора деполимеризации (II), в целом соответствуют условиям, описанным в примере 4 (заявляемом).The conditions for separating a mixture of methylcyclosiloxanes supplied in the form of vapors to the column for the primary separation of methylcyclosiloxanes (I) from the depolymerization reactor (II) generally correspond to the conditions described in example 4 (claimed).

Отличием от условий примера 4 является наличие бокового отбора колонны (I) в виде жидкой фазы. Боковой отбор колонны (I) направляется на дальнейшее разделение в колонну (III) в жидкой фазе.The difference from the conditions of example 4 is the presence of side selection of column (I) in the form of a liquid phase. The side selection of column (I) is sent for further separation into column (III) in the liquid phase.

Общие энергозатраты на выделение товарных Д4 и Д5 составляют 1205,1 МДж/ч (таблица 1). Экономия энергозатрат по сравнению с прототипом составляет 23%.The total energy consumption for the separation of commercial D4 and D5 is 1205.1 MJ/h (Table 1). Energy savings compared to the prototype are 23%.

Таблица 1.Table 1. примерexample колонна (I) фазовое состояниеcolumn (I) phase state суммарные энергозатраты, МДж/тtotal energy consumption, MJ/t дистиллятdistillate боковой отборside selection пример 1, сравнительныйexample 1, comparative жидкостьliquid -- 1556,61556.6 пример 2, сравнительныйexample 2, comparative жидкостьliquid -- 1534,51534.5 пример 3, заявляемыйexample 3, claimed парsteam парsteam 1075,91075.9 пример 4, заявляемыйexample 4, claimed жидкостьliquid парsteam 1106,21106.2 пример 5, заявляемыйexample 5, claimed жидкостьliquid жидкостьliquid 1205,11205.1

Claims (17)

1. Способ получения высокочистых октаметилциклотетрасилоксана и декаметилциклопентасилоксана разделением смеси паров метилциклосилоксанов, отличающийся тем, что на ректификационной колонне первичного разделения метилциклосилоксанов, выполненной с кубовой частью и работающей при пониженном давлении, поток, содержащий декаметилциклопентасилоксан выделяют как боковой отбор, который направляют на колонну выделения высокочистого декаметилциклопентасилоксана, работающую при пониженном давлении, дистилляты первичной колонны и колонны выделения декаметилциклопентасилоксана, представляющие собой смесь гексаметилциклотрисилоксана и октаметилциклотетрасилоксана, направляют на ректификационную колонну выделения высокочистого октаметилциклотетрасилоксана, работающую при пониженном давлении; при этом октаметилциклотетрасилоксан выделяют как нижний отбор в качестве дистиллята получают смесь гексаметилциклотрисилоксана и октаметилциклотетрасилоксана с содержанием октаметилциклотетрасилоксана, в количестве, необходимом для предотвращения образования твёрдой фазы при температуре окружающей среды.1. A method for producing high-purity octamethylcyclotetrasiloxane and decamethylcyclopentasiloxane by separating a mixture of methylcyclosiloxane vapors, characterized in that in a distillation column for the primary separation of methylcyclosiloxanes, made with a bottom part and operating at reduced pressure, a stream containing decamethylcyclopentasiloxane is isolated as a side selection, which is sent to a column for the separation of high-purity decamethylcyclopentasiloxane operating at reduced pressure, the distillates of the primary column and the decamethylcyclopentasiloxane separation column, which are a mixture of hexamethylcyclotrisiloxane and octamethylcyclotetrasiloxane, are sent to a rectification column for the separation of high-purity octamethylcyclotetrasiloxane, operating at reduced pressure; in this case, octamethylcyclotetrasiloxane is isolated as a bottom selection; a mixture of hexamethylcyclotetrasiloxane and octamethylcyclotetrasiloxane is obtained as a distillate containing octamethylcyclotetrasiloxane in the amount necessary to prevent the formation of the solid phase at ambient temperature. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смесь паров метилциклосилоксанов получается как результат гидролиза диметилдихлорсилана, и/или как результат деполимеризации гидролизата, и/или как результат испарения смеси метилциклосилоксанов.2. The method according to claim 1, characterized in that a mixture of methylcyclosiloxane vapors is obtained as a result of hydrolysis of dimethyldichlorosilane, and/or as a result of depolymerization of the hydrolyzate, and/or as a result of evaporation of a mixture of methylcyclosiloxanes. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что кубовая часть колонны первичного разделения метилциклосилоксанов является реактором деполимеризации гидролизата диметилдихлорсилана и/или метилциклосилоксанов.3. The method according to claim 2, characterized in that the bottom part of the column for the primary separation of methylcyclosiloxanes is a depolymerization reactor for the hydrolyzate of dimethyldichlorosilane and/or methylcyclosiloxanes. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что кубовая жидкость, покидающая колонну первичного разделения смеси метилциклосилоксанов, возвращается в реактор деполимеризации для повторной переработки в метилциклосилоксаны.4. The method according to claim 3, characterized in that the bottom liquid leaving the column for the primary separation of the methylcyclosiloxane mixture is returned to the depolymerization reactor for recycling into methylcyclosiloxanes. 5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что смесь гексаметилциклотрисилоксана и октаметилциклотетрасилоксана, получаемая как дистиллят колонны выделения октаметилциклотетрасилоксана, возвращается в реактор деполимеризации для повторной переработки в метилциклосилоксаны.5. The method according to claim 3, characterized in that the mixture of hexamethylcyclotrisiloxane and octamethylcyclotetrasiloxane, obtained as a distillate of the octamethylcyclotetrasiloxane separation column, is returned to the depolymerization reactor for recycling into methylcyclosiloxanes. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температура в кубовой части колонны первичного разделения метилциклосилоксанов составляет от 100 до 180 °С, предпочтительно от 140 до 150 °С.6. The method according to claim 1, characterized in that the temperature in the bottom part of the column for the primary separation of methylcyclosiloxanes is from 100 to 180 °C, preferably from 140 to 150 °C. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление верха колонны первичного разделения метилциклосилоксанов составляет от 10 до 25 кПа, предпочтительно от 15 до 17 кПа.7. The method according to claim 1, characterized in that the pressure at the top of the column for the primary separation of methylcyclosiloxanes is from 10 to 25 kPa, preferably from 15 to 17 kPa. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление верха колонны выделения декаметилциклопентасилоксана ниже давления верха колонны первичного разделения метилциклосилоксанов и составляет от 4 до 12 кПа, предпочтительно от 6,5 до 7,5 кПа.8. The method according to claim 1, characterized in that the pressure at the top of the decamethylcyclopentasiloxane separation column is lower than the pressure at the top of the primary separation column for methylcyclosiloxanes and ranges from 4 to 12 kPa, preferably from 6.5 to 7.5 kPa. 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление верха колонны выделения октаметилциклотетрасилоксана ниже давления верха колонны первичного разделения метилциклосилоксанов и составляет от 4 до 12 кПа, предпочтительно от 6,5 до 7,5 кПа.9. The method according to claim 1, characterized in that the pressure at the top of the octamethylcyclotetrasiloxane separation column is lower than the pressure at the top of the primary separation column for methylcyclosiloxanes and ranges from 4 to 12 kPa, preferably from 6.5 to 7.5 kPa. 10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что высота колонны первичного разделения метилциклосилоксанов составляет не менее 15 теоретических тарелок.10. The method according to claim 1, characterized in that the height of the column for the primary separation of methylcyclosiloxanes is at least 15 theoretical plates. 11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что высота колонны выделения Д4 составляет не менее 11 теоретических тарелок.11. The method according to claim 1, characterized in that the height of the separation column D4 is at least 11 theoretical plates. 12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что высота колонны выделения Д5 составляет не менее 15 теоретических тарелок.12. The method according to claim 1, characterized in that the height of the separation column D5 is at least 15 theoretical plates. 13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что высота колонны первичного разделения метилциклосилоксанов, обеспечивающая получение октаметилциклотетрасилоксана и декаметилциклопентасилоксана с содержанием основного вещества 99,98% масс. и более, составляет более 25 теоретических тарелок, предпочтительно 30 теоретических тарелок.13. The method according to claim 1, characterized in that the height of the column for the primary separation of methylcyclosiloxanes, ensuring the production of octamethylcyclotetrasiloxane and decamethylcyclopentasiloxane with a main substance content of 99.98 wt%. and more is more than 25 theoretical plates, preferably 30 theoretical plates. 14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что высота колонны выделения октаметилциклотетрасилоксана, обеспечивающая получение октаметилциклотетрасилоксана и декаметилциклопентасилоксана с содержанием основного вещества 99,98% масс. и более, составляет более 13 теоретических тарелок, предпочтительно 15 теоретических тарелок.14. The method according to claim 1, characterized in that the height of the octamethylcyclotetrasiloxane separation column, ensuring the production of octamethylcyclotetrasiloxane and decamethylcyclopentasiloxane with a main substance content of 99.98 wt%. and more is more than 13 theoretical plates, preferably 15 theoretical plates. 15. Способ по п. 1, отличающийся тем, что высота колонны выделения декаметилциклопентасилоксана, обеспечивающая получение октаметилциклотетрасилоксана и декаметилциклопентасилоксана с содержанием основного вещества 99,98% масс. и более, составляет более 18 теоретических тарелок, предпочтительно 20 теоретических тарелок.15. The method according to claim 1, characterized in that the height of the decamethylcyclopentasiloxane separation column, ensuring the production of octamethylcyclotetrasiloxane and decamethylcyclopentasiloxane with a main substance content of 99.98 wt%. and more is more than 18 theoretical plates, preferably 20 theoretical plates. 16. Способ по п. 3, отличающийся тем, что давление в кубовой части колонны первичного разделения метилциклосилоксанов, представляющем собой реактор деполимеризации, составляет от 10 до 25 кПа, предпочтительно от 15 до 17 кПа.16. The method according to claim 3, characterized in that the pressure in the bottom part of the column for the primary separation of methylcyclosiloxanes, which is a depolymerization reactor, is from 10 to 25 kPa, preferably from 15 to 17 kPa. 17. Способ по п. 3, отличающийся тем, что температура в кубовой части колонны первичного разделения метилциклосилоксанов, представляющем собой реактор деполимеризации, составляет от 100 до 180 °С, предпочтительно от 140 до 150 °С.17. The method according to claim 3, characterized in that the temperature in the bottom part of the column for the primary separation of methylcyclosiloxanes, which is a depolymerization reactor, is from 100 to 180 °C, preferably from 140 to 150 °C.
RU2023113085A 2023-05-20 Method for producing high-purity octamethylcyclotetrasiloxane and decamethylcyclopentasiloxane by separating mixture of methylcyclosiloxane vapours RU2812722C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2812722C1 true RU2812722C1 (en) 2024-02-01

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU579277A1 (en) * 1974-11-10 1977-11-05 Предприятие П/Я Г-4236 Method of preparing dimethylcyclosiloxanes
US4197251A (en) * 1978-03-06 1980-04-08 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Process for producing octamethylcyclotetrasiloxane
US5491249A (en) * 1995-04-20 1996-02-13 Hercules Incorporated Process for preparing cyclic polysiloxanes from linear polysiloxanes
US5834585A (en) * 1996-07-29 1998-11-10 Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd. Method for the separation of hexamethylcyclotrisiloxane
RU2547827C2 (en) * 2013-07-16 2015-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "МИКС" (ООО "НПФ "МИКС") Method of obtaining polyorganosiloxanes

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU579277A1 (en) * 1974-11-10 1977-11-05 Предприятие П/Я Г-4236 Method of preparing dimethylcyclosiloxanes
US4197251A (en) * 1978-03-06 1980-04-08 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Process for producing octamethylcyclotetrasiloxane
US5491249A (en) * 1995-04-20 1996-02-13 Hercules Incorporated Process for preparing cyclic polysiloxanes from linear polysiloxanes
US5834585A (en) * 1996-07-29 1998-11-10 Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd. Method for the separation of hexamethylcyclotrisiloxane
RU2547827C2 (en) * 2013-07-16 2015-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "МИКС" (ООО "НПФ "МИКС") Method of obtaining polyorganosiloxanes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1179290A (en) Anhydrous ethanol distillation method and apparatus
US4428798A (en) Extraction and/or extractive distillation of low molecular weight alcohols from aqueous solutions
CA2590872C (en) Process for recovering methanol
KR100587761B1 (en) Quench oil viscosity control in pyrolysis fractionator
CN104926608B (en) Method for separating ethylene glycol and 1,2-butanediol
US7307190B2 (en) Process for the preparation of toluenediamine
KR102823292B1 (en) Recovery method of dimethylformamide from the waste solution of polyimide production process
EA026323B1 (en) Process for purifying a stream comprising 1,4-butanediol
US20110236296A1 (en) Method of purifying hydrochloric acid
US5158652A (en) Process for the separation of tert. butyl ethyl ether from mixtures
EA026542B1 (en) Process for producing and purifying methylbutinol
CN105085165B (en) The separation method of ethylene glycol and diethylene glycol
RU2812722C1 (en) Method for producing high-purity octamethylcyclotetrasiloxane and decamethylcyclopentasiloxane by separating mixture of methylcyclosiloxane vapours
JPS6261006B2 (en)
RU2682330C1 (en) Method of continuous unmixing mixture of ethyl chlorosilane
SU564806A3 (en) Method for extraction of 4,4'-methylene-bis-phenylisocyanate
CN117440941A (en) For the production of C 5 Or C 6 Process for the separation of alkanediol
US11591303B2 (en) Method and system for producing epoxyalkane
US6264800B1 (en) Purification process
KR102823293B1 (en) Continuous recovery method of dimethylformamide from the waste solution of polyimide production process
RU2007383C1 (en) Method of diethylmaleate purification
EP3793986A1 (en) Process for preparing dioxolane
KR20160055192A (en) Improved proess for manufacture of tetrahydrofuran
US20240043397A1 (en) Process for the production of lactide
JP2013060429A (en) Method of purifying 1,4-butanediol and method of manufacturing tetrahydrofuran