斜置布－改性樹脂磚膠復合法對氯化氫中硅氧烷霧滴的吸附研究

孟慶曦，周君立，王 勇，孫 潔，解清杰

(1．鎮江江南化工有限公司，江蘇鎮江 202013;2．江蘇大學環境與安全工程學院，江蘇鎮江 202013)

在現代工業發展過程中，有機硅材料由于其獨特的結構，兼備了無機材料與有機材料的性能［1］，普遍應用遍及航天、航空、冶金、化工、乃至人們醫療保健、日常生活等各個領域，生產有機硅單體的主要原材料是硅塊、甲醇和氯化氫，其中氯化氫原料主要通過恒沸酸環路水解工藝制取生成，但該工藝解吸所得的氯化氫氣流中常含有一定量的硅氧烷，其在酸性介質中很不穩定，羥基之間易發生縮合反應，后期隨著聚硅氧烷的摩爾質量和黏度不斷增大進而產生粘壁現象，這些聚硅氧烷常以直徑小于1微米的霧滴形式存在，不斷積累能使得管道設備發生堵塞，從而使得開車周期縮短。嚴重影響氯化氫的品質以及水解的后部工藝生產［2］。此外，氯化氫氣流中硅氧烷的存在對設備維護和車間安全也會產生極大的危害。因此，氯化氫氣體中硅氧烷霧滴的吸附去除，對有機硅企業的安全穩定生產和工業經濟的健康穩定發展具有非常重要的意義。

1 裝置介紹

如圖1所示:該新型硅氧烷霧滴吸附凈化裝置基于可控性較好的斜置布除霧技術和改性樹脂吸附技術。所用的斜置布與吸附樹脂均通過改性制成，可在保證不吸附氯化氫氣體的前提下，對硅氧烷霧滴進行吸附。裝置工作時，氯化氫氣流首先以一定的流速經進氣口通入裝置高負荷區，通過初級除霧斜置布時可去除直徑較大的硅氧烷霧滴，對于已使用的過濾效果不佳的除霧斜置布，可通過初級斜置布更換口來實現更換，相鄰斜置布之間的間距為0．5～1 mm。之后氣流進入填充度為90%～96%的高負荷改性樹脂磚區域，高負荷改性樹脂顆粒粒徑為5～10 mm，導軌支撐板對氯化氫氣流實現交叉導流作用，氣體導流可促進硅氧烷霧滴的聚合，可進一步提升直徑較小的硅氧烷霧滴的吸附率。之后氣流進入低負荷區，先后經過次級除霧斜置布與低負荷改性樹脂磚區域，低負荷改性樹脂磚區域的填充度亦為90% ～96%，低負荷改性樹脂顆粒粒徑為3～5 mm，可實現直徑數量級更小的硅氧烷液滴的去除。當高、低負荷改性樹脂磚的處理效果不佳時，抽屜式結構可實現改性樹脂磚的更換，便于后續清理，氯化氫氣流通過低負荷區吸附凈化達標處理后，由出氣口排出。裝置能高效處理有機硅企業生產過程中的氯化氫氣流中硅氧烷霧滴，吸附能力強，效率高，可控性好，處理過程廉價、安全、穩定且操作簡單。如圖2所示，該新型硅氧烷霧滴吸附凈化裝置包括酸氣導流系統、斜置布除霧系統與改性樹脂磚膠復合吸附系統;裝置具體結構包括進氣口1、除霧斜置布2、初級斜置布更換口3、高負荷改性樹脂磚4、導軌5、改性樹脂磚抽屜外殼6、導軌支撐板7、支撐架8、次級斜置布更換口9、低負荷改性樹脂磚10、出氣口11和箱體支架12。

(1)在酸氣導流系統中，最前端設進氣口，進氣口后端為錐形敞口區，敞口區末端為初級斜置布，中間段初級和次級處理部分均設有導軌支撐板，導軌支撐板完全橫跨裝置內部，并接觸裝置側壁，可支撐改性樹脂磚，并設有凹形導軌可使改性樹脂磚在裝置內部實現推拉作用;另導軌支撐板的間歇分布形式可實現攔截與引導氣流，使得氣流在裝置內呈交叉流向，最終由末端出氣口排除，得到純度更高的氯化氫氣體。

(2)在斜置布除霧系統中，最前端為初級除霧斜置布，初級除霧斜置布設置的目的在于對高負荷的硅氧烷霧滴進行初步吸附去除，次級除霧斜置布設于高、低負荷改性樹脂之間，所有的除濕除塵斜置布頂端均設有斜置布更換口。斜置安裝的除霧布表面粗糙，可截留氯化氫氣流中的直徑大于0．5μm的硅氧烷霧滴，同時，該布具有較好的纖維性，斜置布的制作方法在于通過利用20%的鹽酸溶液對其進行4 h的浸泡，取出后放入80℃的烘箱中干烘8 h，此法可保證氯化氫氣體不被斜置布所吸附，從而僅對雜質進行吸附去除。

(3)在改性樹脂磚膠復合吸附系統中，高負荷改性樹脂處理部分設于初級斜置布之后，四塊高負荷改性樹脂磚上下依次整齊排列嵌入，為抽屜式結構，位于裝置外面的部分為抽屜外殼，處在裝置內部的為改性樹脂磚，大孔有機樹脂在微波功率為150W下，輻射2 min后實現表面結構改性，提升孔隙率，之后利用20%的鹽酸溶液對其進行4 h的浸泡，取出后放入烘箱中，在80℃環境下干烘8 h，實現化學改性，可保證氯化氫氣體不被改性樹脂所吸附，最后，改性樹脂通過擠壓磚膠制成，用于高效吸附高濃度氯化氫氣流中的硅氧烷雜質。高負荷改性樹脂磚由粒徑為5～10 mm的球狀改性樹脂顆粒磚膠而成，球狀改性樹脂顆粒填充度介于90%～96%之間，導軌支撐板對改性樹脂磚提供支撐作用，同時改性樹脂磚亦可通過導軌實現推拉作用，用于安裝與更換，初級除濕除塵高負荷區域的右下方設有一支撐架，支撐架為一塊位于裝置底部的突出短板，不與裝置側壁接觸;次級除濕除塵部分中的低負荷改性樹脂磚左下方亦設有支撐架，支撐架為一底部凸起短板，其并未橫跨裝置底部，不與裝置側壁接觸，裝置整體均通過箱體支架來實現與地面的固定。

圖1 基于斜置布－改性樹脂磚膠復合法的硅氧烷霧滴吸附凈化裝置結構框圖

圖2 基于斜置布－改性樹脂磚膠復合法的硅氧烷霧滴吸附凈化流程框圖

2 結語

本文介紹的基于斜置布－改性樹脂磚膠復合法的硅氧烷霧滴吸附凈化裝置，在現有氣液吸附分離設備的基礎上進行突破，將斜置布－改性樹脂磚膠復合法運用于氯化氫氣體的除霧除雜領域，針對目前有機硅企業生產解吸所得的氯化氫原料中含有硅氧烷雜質的行業短板，該裝置可有效解決企業因該技術短板而造成的產品質量下降、管線設備堵塞、開車時間短等問題。改變我國有機硅生產等行業傳統恒沸酸水解技術在經濟上存在處理能耗高、周期長及氯化氫品質不穩定等問題。提供一種能夠吸附凈化直徑小至1μm的硅氧烷霧滴的一體化氣液分離裝置，使得經過處理后的氯化氫氣體能夠達到嚴格的行業標準，并滿足相關企業生產需求。