马颖（唐山三友硅业有限责任公司，河北唐山063305）

0 引言

有机硅材料是以-si-o-si-为主链的新型高分子材料，这种类型的分子结构使有机硅材料成为性能优异、功能独特、用途极广的新型材料。在各个行业领域发挥重要作用。有机硅单体甲基氯硅烷作为原料，为整个工业生产过程提供了重要保障，因此在生产环节中的节能技术研究具有明确的经济效益和环境效益。

1 甲基氯硅烷的生产工艺流程

甲基氯硅烷的生产是在铜催化剂催化条件下，气态的氯甲烷与硅粉在流化床中进行合成反应。且技术优势明显，不需要复杂的工序和原材料就能保障较高的时空产率，可以以此为基础进行规模化的生产。国内有机硅市场发展速度较快，也让甲基氯硅烷生产投资规模不断加大。生产企业数量增加的同时，对于产品质量和能耗也有了新的要求。目前有机硅企业都在追求绿色发展，在生产过程中节能降耗。

生产甲基氯硅烷的工艺流程是由硅粉和气相氯甲烷在铜催化剂的作用下，在一定的温度和压力下在流化床内通过气固相催化反应。反应产物经旋风及湿法除尘、精馏脱除大部分高沸物、氯甲烷后得到甲基氯硅烷混合单体。混合单体在单体精馏装置经连续精馏后分别得到一甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、一甲基二氯硅烷、三甲基一氯硅烷、高沸物、共沸物、低沸物等精单体。高纯度的二甲基二氯硅烷单体在恒沸盐酸或浓盐酸存在下，在环路反应系统内进行水解反应，生成低聚硅氧烷并放出氯化氢，低聚硅氧烷送裂解装置生产环硅氧烷。环硅氧烷可以送到下游工序生产室温胶、高温胶等产品。

2 甲基氯硅烷生产中的节能技术

2.1 设备调节与控制

设备调节与控制可以有效延长设备的使用周期，降低设备运营维修成本，并发挥节能作用。除了基本的设备清洁和润滑工作以外，还需要控制零部件的磨损，延长其使用寿命，降低功能损耗和其他问题。可以通过缩小旋风分离系统细粉储罐容积的方式增加加压速度，并减少氮气使用量；或是改变出料口形式来减少系统的存热油量；或是通过改变工艺流程对反应热进行利用，减少电加热炉的运行时间；在保障工艺要求所需要的前提下，部分设备结构的形式可以进行调整，既可以减少设备方面的成本投资，也能够控制热量投入。

2.2 生产工艺技术优化

2.2.1 精馏过程调整

精馏过程是甲基氯硅烷生产过程中产生能耗的主要单元，如果能降低精馏过程出现的蒸汽消耗，对于整体节能的有效性非常显著。一般情况下精馏过程会选择减少回流比，发挥塔顶蒸汽余热等方法进行节能等，具体包含多个方面。以进塔物料的预热过程为例，全部通过废热来提升进料温度，这样做一方面，可以对其他单元产生的废热进行循环利用，另一方面，可以基于热平衡的要求控制塔体供热情况，从根源上实现耗能降低的目标。例如在本单位的精馏工艺优化过程中就利用了塔釜高温出料产品预热的方式，不仅降低了进料的加热负荷，同时还实现了循环水消耗量的降低。通常来说，进料温度越低，能耗会显著增加，塔底供热蒸汽量少。为了发挥节能作用，会通过增加进料温度的方式来降低能耗，但是节能降耗首先要以保证产品质量为核心，要保障分离效果的前提下追求最合理进料温度的。

2.2.2 余热优化利用

余热优化利用的优势在于维持系统的整体能量引用率，实现梯级利用当前蒸汽热能包括两个部分，即显热与潜热，潜热释放完毕之后成为温度相同的饱和冷凝液。在冷凝液内同样包含热量，这些热量在经过循环回收利用后仍可以发挥一定的能源效应。在甲基氯硅烷的生产环节中，应该充分利用余热优势，将蒸汽凝液进行收集，并利用其中的余热来加热其它工艺物料。例如，将软水槽内的凝液蒸汽来对氯甲烷加热后，便显著降低了蒸汽消耗量。这些热量的收集与利用也可以成为新的热源起到节能效果，热回收效率稳定增加，现实作用非常突出。

2.2.3 反应条件与工艺条件

硅粉与催化剂发生反应的过程中，会积累一定量的有害杂质，也会导致出现不同类型的副反应，进而影响到正常的反应过程。在正确认识到反应过程的前提下，可以调整反应条件，控制流化床内的原料与催化剂选择，从而在保障反应产物处于合理范围的同时实现更高水平的生产，将其作为反应能耗降低的主要方式。

在这一方面我们可以参考国外某些甲基氯硅烷生产的方式，在水解工艺等方面进行优化，目的在于避免水解冷却与解吸时产生加热现象以降低能耗，或是借助饱和酸水解方法来进行工艺生产。

2.3 机泵节能运行

机泵节能运行时，当流量减少时，泵的负荷降低，泵所需的扬程也会降低，但是泵的特性曲线却显示泵的扬程偏高，扬程不相同会导致能量利用率不同，影响到负荷变化与变频调速的过程。因此，可以通过降低供电频率来减少转速，实现电能的节约。具体来看，为了使泵管路的扬程一致，可以调节泵的转速，使泵的特性曲线下移，通过调节使泵在高效运行的前提下能量利用率可以达到最大值，这时机泵处于最高的工作效率点，设备磨损情况控制良好，同时也可以带来更加显著的经济效益与使用价值。有机硅企业还需要在优化控制各冷却机组运行方式上下功夫，合理调节，节能降耗。

2.4 废弃物综合应用

在甲基氯硅烷生产过程中的废弃物、副产物同样具有应用价值，因为直接将这些废弃物进行处理会对环境产生影响，但也无法有效储存。此时，甲基氯硅烷生产过程中也可以考虑将化工生产中的废气、废渣等进行收集，然后将它们作为节能利用的主体。例如，废气渣浆是湿法除尘后的固液混合物，这些废弃物可以先进行蒸馏回收，再通过催化裂解的方式生成某些有用的单体。伴随着甲基氯硅烷的生产与反应进行，旋风分离系统中也会排出一定的细粉，这些细粉具有污染的潜在风险，在空气中也会与高活性铜产生反应引起氧化燃烧。目前的技术手段下我们可以将铜、硅等材料回收。如利用稀盐酸和氯气来回收硅、用硫酸钠获取氯化亚铜、用流化床反应技术转换Si⁃CL4 等。回收的尾气也可以进入氯甲烷合成系统内作为循环利用的合成原料，废液可以用作循环吸收液存在。诸如此类的废弃物综合应用方法既能够保障污染物的有序排放，同时还控制了单位能耗与生产过程。未来的生产环节，资源循环过程重视废弃物的有效回收与利用，无害化、绿色化的循环再生处理方式将成为资源利用的主流手段，减少对自然环境的不利影响，让有效资源得到最大程度的发挥。

3 结语

综上所述，不同类型的化工生产过程，都需要通过新工艺的改进和研发来强调资源利用和能耗控制，一方面可以选择高效能设备来节能减排，另一方面可以加强废弃物的回收利用，从多个方面改进现有的工艺技术，提升科技水平。今后的生产过程将重点发展循环经济，各个企业的能源利用水平将成为经济效益和社会效益的参考条件，也是可持续发展的必然需求。甲基氯硅烷的生产过程同样应该在实践中改进现有技术，充分满足低排放与高生产效率的发展要求。