在金屬表面沉積硅的工藝中促進硅化合物分解的方法技術

在給定的分解百分率下，通過在有機硅化合物中摻和一種分解促進劑有機錫化合物，來降低有機硅化合物的分解溫度。有機錫分解促進劑的用量需達到在給定的分解百分率下能有效地降低有機硅分解溫度的用量。（*該技術在2015年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及促進有機硅化合物分解的方法以便在金屬表面沉積硅。在制造烯烴化合物的工藝中，是把含有飽和烴如乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、石腦油或其混合物流體的物流通入高溫裂解爐(或熱解爐)進行裂解。通常，將某種稀釋流體如水蒸汽與烴類進料混合后一同加入裂解爐。在裂解爐中，飽和烴轉變成烯烴化合物。例如，把乙烷通入裂解爐，它轉變成乙烯以及相當大數量的其它多種烴化合物。把丙烷通入裂解爐，它轉變成乙烯和丙烯，以及相當大數量的其它多種烴化合物。類似地，含有乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和石腦油的飽和烴混合物則轉變成含乙烯、丙烯、(各種)丁烯、(各種)戊烯，和萘的烯烴混合物。烯烴化合物是一類重要的化工原料。例如，乙烯是制造聚乙烯的單體或共聚單體。烯烴化合物還具有專業(yè)人員所熟悉的其他各種用途。隨著裂解爐的運行，在裂解爐中會產生一種叫做“焦炭”的半純碳。在對來自裂解爐的氣態(tài)混合物進行冷卻的熱交換器中也有焦炭生成。焦炭的形成通常是氣相中的均相熱反應(熱致焦化)和氣相中的烴同裂解管或熱交換器金屬壁之間的非均相催化反應(催化焦化)共同作用的結果。焦炭常在與進料物料流接觸的裂解管金屬表面以及在與來自裂解爐的氣態(tài)物料流接觸的熱交換器金屬表面生成。但是，應該考慮到在連接管和在高溫下暴露于烴中的其他金屬表面也會產生焦炭。因此，本文所指的“金屬”就是指在裂解系統(tǒng)的設備中暴露于烴中且易發(fā)生焦炭沉積的所有金屬表面。一個裂解爐的常規(guī)運作過程是定期停車來(燒毀)清除沉積的焦炭。這一停車時間造成生產效率的大量損失。另外，焦炭是極好的熱絕緣體。這樣，在焦炭沉積后，為了保持裂解區(qū)氣體溫度達到設定值就需要更高的爐溫。更高的爐溫增加了燃料消耗并會明顯地縮短管道的壽命。在抑制或減輕金屬表面形成焦炭方面，已有一些專業(yè)人員所知曉的方法。例如，在美國專利U.S.NO.4692234中公開的一種減輕裂解系統(tǒng)金屬表面焦炭形成的方法是用含有錫和硅的防污劑對這些金屬表面進行處理。在對裂解系統(tǒng)的設備金屬表面實施處理時所存在的問題是，不能用硅對金屬表面進行適當的涂覆。這種涂覆可減少烯烴裂解系統(tǒng)金屬表面的積炭。在處理金屬表面時，在給定溫度下某種有機硅化合物與金屬表面接觸發(fā)生轉化并在其表面沉積一層硅。由于裂解爐內存在溫度分布，還必須降低有機硅化合物的分解溫度。因此，本專利技術的一個目的是提供一種促進有機硅化合物分解的方法以便強化或改善硅在裂解系統(tǒng)設備金屬表面的沉積。本專利技術的另一目的是提供一種調節(jié)機硅化合物分解溫度的方法以便改善硅在裂解系統(tǒng)設備金屬表面沉積的效果。本專利技術提供了一種促進有機硅化合物分解的方法，這種有機硅化合物具有特定的分解溫度，在此溫度下利用這一有機硅化合物在金屬表面，特別是在裂解系統(tǒng)設備的金屬表面進行硅的沉積時可以達到特定的分解百分率。這種方法包括把有機硅化合物與一定量的分解促進劑有機錫化合物摻和，在此用量下可有效地降低有機硅化合物的分解溫度。在分解溫度降低后，有機硅的分解百分率仍可保持與未使用有機錫分解促進劑而單獨使用有機硅化合物的分解百分率大致相同。用有機硅和分解促進劑有機錫化合物的混合物處理金屬表面即可在此表面沉積硅，而處理溫度低于單獨使用有機硅所需要的溫度。本專利技術的其它目的和優(yōu)點將在以下的敘述和權利要求以及附圖的詳細說明中得到體現，其中附圖說明圖1給出了不同分解溫度下有機硅化合物的轉化率同防污劑中錫元素與硅元素重量比值的關系曲線。本專利技術是一種促進有機硅化合物分解或轉化的方法，尤其是針對把有機硅用作一種裂解爐中管道的防污劑，并在管道金屬表面沉積一層硅的場合。出乎預料地發(fā)現當有機錫分解促進劑存在時，有機硅的分解溫度有所降低。有機錫分解促進劑存在時的反應機理尚不清楚。在有機硅中加入有機錫所獲得的非預期益處已得到實驗驗證，盡管對有機錫的存在會降低有機硅的分解溫度還不能做出清楚的解釋。不過，從本說明書來看，使用有機錫分解促進劑可以促進有機硅的分解或轉化卻是十分清楚的。使用有機錫分解促進劑可獲得多方面的好處；例如，在要求有機硅接近百分之百轉化的場合，有機錫的使用可降低有機硅分解所需要的溫度。另外，在不要求有機硅百分之百轉化而只要求達到一定轉化率或分解率的場合，利用有機錫促進劑可以在較低的分解溫度下達到所設定的有機硅分解或轉化百分率。這些特性使得人們有能力通過調節(jié)有機硅中有機錫促進劑的用量來控制有機硅的分解溫度或分解百分率。通過這種能力不但可以靈活地控制有機硅的分解溫度，而且由于降低了所使用的有機硅的分解溫度，進而降低了處理金屬表面所需要的溫度，從而減少了處理過程的能耗。在處理金屬表面時，任何適當的有機硅化合物均可采用；只要這些化合物可在適當的處理條件下分解并在金屬表面沉積成硅層?？梢允褂玫挠袡C硅化合物的實例包括具有下列結構式的化合物。R1-Si-R3R4R2]]>其中R1，R2，R3和R4可各自獨立地從下列基團中任意選擇氫，鹵素，烴基，和烴氧基，而且其中的化合鍵可以是離子型的也可以是共價型的。烴基和烴氧基可以有1～20個碳原子，這些碳原子可以有鹵素、氮、磷、或硫取代基。例如，烴基可以是烷基，烯基，環(huán)烷基，芳基，以及它們的混合體，象烷基取代的芳基或烷基環(huán)烷基等。烴氧基可以是烷氧基，酚氧基，羧化物，酮羧化物和二酮(dione)。適宜的有機硅化合物包括三甲基硅烷，四甲基硅烷，四乙基硅烷，三乙基氯硅烷，苯基三甲基硅烷，四苯基硅烷，乙基三甲氧基硅烷，丙基三乙氧基硅烷，十二烷基三己氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，四甲氧基原硅酸酯，四乙氧基原硅酸酯，聚二甲基硅氧烷，聚二乙基硅氧烷，聚二己基硅氧烷，聚環(huán)己基硅氧烷，聚二苯基硅氧烷，聚苯基甲基硅氧烷，3—氯丙基三甲氧基硅烷，和3—氨基丙基三乙氧基硅烷。目前，六甲基二硅氧烷是優(yōu)選的。任何適宜的有機錫化合物均可做為分解促進劑；只要它能有效地降低與之接觸、混用或摻和的有機硅化合物的分解溫度，使得有機硅分解達到給定分解百分率所需要的分解溫度更低。例如，可以使用的有機錫化合物包括羧酸錫，如甲酸亞錫，乙酸亞錫，丁酸亞錫，辛酸亞錫，癸酸亞錫，草酸亞錫，苯甲酸亞錫，和環(huán)己烷羧酸亞錫；硫代羧酸錫，如硫代乙酸亞錫和二硫代乙酸亞錫；雙(烴基巰烷酸)二烴基錫，如雙(異辛基巰乙酸)二丁基錫和雙(丁基巰乙酸)二丙基錫；硫代碳酸錫，如鄰—乙基二硫代碳酸亞錫；碳酸錫，如丙基碳酸亞錫；四烴基錫化合物，如四丁基錫，四辛基錫，四十二烷基錫，和四苯基錫；二烴基氧化錫，如二丙基氧化錫，二丁基氧化錫，二辛基氧化錫，和二苯基氧化錫；雙(烴基硫醇)二烴基錫，如雙(十二硫醇)二丁基錫；酸類化合物的錫鹽，如苯硫氧化亞錫；磺酸錫，如苯磺酸亞錫和對甲苯磺酸亞錫；氨基甲酸錫，如二乙基氨基甲酸亞錫；硫代氨基甲酸錫，如丙基硫代氨基甲酸亞錫和二乙基二硫代氨基甲酸亞錫；亞磷酸錫，如二苯基亞磷酸亞錫；磷酸錫，如二丙基磷酸亞錫；硫代磷酸錫，如鄰、鄰—二丙基硫代磷酸亞錫，鄰，鄰—二丙基二硫代磷酸亞錫和鄰、鄰—二丙基二硫代磷酸錫；雙(鄰、鄰—二烴基硫代磷酸)二烴基錫，如雙(鄰、鄰—二丙基二硫代磷酸)二丁基錫；以及類似化合物。目前，四甲基錫最為可取。在本專利技術的方法中，需在適宜條件下用有機硅化合物涂覆處理裂解系統(tǒng)的設備特別是裂解爐管道的金屬表面，促使有機硅分解并在金屬表面沉積硅。裂解系統(tǒng)設備尤其是裂解管的金本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種促進有機硅化合物分解的方法，其中有機硅化合物存在一個分解溫度，在此溫度下可以達到所設定的分解百分率，這種方法用于在金屬表面沉積硅的處理工藝，此方法由幾下幾步構成：配制有機錫化合物與上述有機硅化合物的混合物，其中有機錫的用量應該是，在 能達到所給定的該有機硅化合物分解百分率的前提下，可有效地把該有機硅化合物的分解溫度降低到所需要的溫度；和在上述已降低的分解溫度下，用上述混合物處理金屬表面并在該表面沉積硅層。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：LE里德，RE布朗，TP穆薩，TP哈普，JP德格拉芬里德，MD沙里，GJ格倫伍德，
申請(專利權)人：菲利浦石油公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]