生产技术突破 — —《先驱四十年》连载

（来源：有机硅）

有机硅公众号连载道康宁专著

《先驱四十年》之四十七

第四章  战后年代的化学与生产

一位旅人沿着尘土飞扬的道路，将橡果撒在草地上，其中一颗生根发芽，长成了大树。

查尔斯·麦凯

随着战后市场的繁荣发展，新产品开发对原材料的需求与日俱增。因此，在战后岁月里，道康宁工厂不断引入并完善了更先进的有机硅生产工艺。战后初期最迫切的需求之一，是找到能大规模生产二甲基二氯硅烷的方法——这是制造DOW CORNING 200®硅油的关键原料，而该硅油又是畅销产品轮胎脱模剂DOW CORNING 35®的基础成分。

第一节  生产技术突破

格氏法生产

战争期间，二甲基二氯硅烷一直通过301厂房的标准格氏工艺生产。战后，生产团队持续寻找更经济的工艺。Howard Fenn的助手Gordon Brown尝试在填充床中采用连续甲基格氏反应来生产，但未获成功；甲基格氏试剂在乙醚中活性很高，会生成多种副产物。

与此同时，陶氏化学公司内部继续使用更高效的原位格氏法，以硅酸乙酯为原料生产二甲基二乙氧基硅烷。1947年，道康宁购入陶氏化学用于该工艺的两台600加仑镍衬反应釜，并将其安装在新厂区的303厂房。

当成本更低的氯化物甲基格氏工艺成熟后，原位工艺便停止使用。完成工艺转换后，DOW CORNING 200®硅油产量迅速提升。尽管产量增加，但由于轮胎脱模剂需求旺盛，有时仍需同时采用原位法和标准格氏法进行生产才能满足需求。

直接合成法基于与通用电气公司的交叉许可协议，战后道康宁得以采用更经济的罗乔（E.G.Rochow）直接法作为格氏法生产二甲基二氯硅烷的辅助手段。在新厂区完善该工艺花费了较长时间。首批反应在304厂房（原四氯化硅生产区）的两台18×18英寸燃气旋转滚筒中进行。该工艺生产各种氯硅烷，两台滚筒主要生成甲基三氯硅烷，仅有少量目标产物二甲基二氯硅烷。尽管如此，在找到更好方法前，这些滚筒的有限产能仍显著提升了二甲基硅烷产量。

"Big Bertha"反应器Collings博士提出了一项非常规方案来进一步提升产量。他提议将从密苏里州圣路易斯公司购买的二手管式石灰干燥机改造成旋转反应器，用于生产氯硅烷。

这个疯狂设想令工程团队难以置信。SandySanderson和Bill Cunningham受命设计该反应器。Collings只对干燥机的壳体（带滑动环）以及驱动装置和滚轮感兴趣，这些装置将使壳体在略微倾斜的状态下旋转。外壳内部将安装一个可以加热和冷却的反应器，旋转时磨碎的硅粉形成"雨幕"落下，一端通入反应气体，另一端排出产物。反应堆的直径约为6英尺，长约40英尺。

Cunningham回忆："我相信Collings博士能'预见'反应器如何运作。他坚信这方案只需解决工程问题——而我们具备相关技术，同时可继续研究替代方案。他要的是'立即可用'。"

Sanderson对被亲切地称为"Big Bertha”反应器虽持怀疑态度，但正如他指出的那样，Collings的词典里没有"不可能"。即便如此，Sanderson的工程组无人看好该项目。

这个“怪物”存在诸多理论缺陷：需在高压高温下运行、沿长轴旋转、仅轻微倾斜。这还不包括其自重加上化学物料可达数吨的挑战。尽管困难重重，但在Collings支持下，"Big Bertha"取得了成功。反应器由密歇根州克莱尔市车间安装在干燥器外壳上。反应器外壁采用球齿轮驱动，安装于微倾的混凝土基座上，通过夹层热空气加热。1948年3月，"Big Bertha"成功运抵米德兰（为避开春季道路限重，特意在冻土期运输）。为了容纳"Big Bertha"，304厂房南侧扩建了60×70英尺区域，302厂房还新建了连续泡罩蒸馏塔。

Collings博士这个非凡的构想最终催生了一台氯硅烷反应器，该设备持续投产多年，在战后初期显著提升了二甲基二氯硅烷的产量。

重排反应"Big Bertha"与格氏工艺联产产生了过量副产物甲基三氯硅烷，同时生成的三甲基氯硅烷也远超其作为流体封端剂的需求。实验室证明，在氯化铝催化下对这两种材料进行再分配（"重排反应"）可增产目标产物二甲基二氯硅烷。为此在304厂房东侧户外安装了盘管装置，该重排工艺进一步扩大了二甲基硅烷产能。302厂房还新增了另一批设备以处理增加的产量。

待续............