生產技術突破 — —《先驅四十年》連載

（來源：有機硅）

有機硅公眾號連載道康寧專著

《先驅四十年》之四十七

第四章  戰后年代的化學與生產

一位旅人沿着塵土飛揚的道路，將橡果撒在草地上，其中一顆生根發芽，長成了大樹。

查爾斯·麥凱

隨着戰后市場的繁榮發展，新產品開發對原材料的需求與日俱增。因此，在戰后歲月里，道康寧工廠不斷引入並完善了更先進的有機硅生產工藝。戰后初期最迫切的需求之一，是找到能大規模生產二甲基二氯硅烷的方法——這是製造DOW CORNING 200®硅油的關鍵原料，而該硅油又是暢銷產品輪胎脱模劑DOW CORNING 35®的基礎成分。

第一節  生產技術突破

格氏法生產

戰爭期間，二甲基二氯硅烷一直通過301廠房的標準格氏工藝生產。戰后，生產團隊持續尋找更經濟的工藝。Howard Fenn的助手Gordon Brown嘗試在填充牀中採用連續甲基格氏反應來生產，但未獲成功；甲基格氏試劑在乙醚中活性很高，會生成多種副產物。

與此同時，陶氏化學公司內部繼續使用更高效的原位格氏法，以硅酸乙酯為原料生產二甲基二乙氧基硅烷。1947年，道康寧購入陶氏化學用於該工藝的兩臺600加侖鎳襯反應釜，並將其安裝在新廠區的303廠房。

當成本更低的氯化物甲基格氏工藝成熟后，原位工藝便停止使用。完成工藝轉換后，DOW CORNING 200®硅油產量迅速提升。儘管產量增加，但由於輪胎脱模劑需求旺盛，有時仍需同時採用原位法和標準格氏法進行生產才能滿足需求。

直接合成法基於與通用電氣公司的交叉許可協議，戰后道康寧得以採用更經濟的羅喬（E.G.Rochow）直接法作為格氏法生產二甲基二氯硅烷的輔助手段。在新廠區完善該工藝花費了較長時間。首批反應在304廠房（原四氯化硅生產區）的兩臺18×18英寸燃氣旋轉滾筒中進行。該工藝生產各種氯硅烷，兩臺滾筒主要生成甲基三氯硅烷，僅有少量目標產物二甲基二氯硅烷。儘管如此，在找到更好方法前，這些滾筒的有限產能仍顯著提升了二甲基硅烷產量。

"Big Bertha"反應器Collings博士提出了一項非常規方案來進一步提升產量。他提議將從密蘇里州聖路易斯公司購買的二手管式石灰乾燥機改造成旋轉反應器，用於生產氯硅烷。

這個瘋狂設想令工程團隊難以置信。SandySanderson和Bill Cunningham受命設計該反應器。Collings只對乾燥機的殼體（帶滑動環）以及驅動裝置和滾輪感興趣，這些裝置將使殼體在略微傾斜的狀態下旋轉。外殼內部將安裝一個可以加熱和冷卻的反應器，旋轉時磨碎的硅粉形成"雨幕"落下，一端通入反應氣體，另一端排出產物。反應堆的直徑約為6英尺，長約40英尺。

Cunningham回憶："我相信Collings博士能'預見'反應器如何運作。他堅信這方案只需解決工程問題——而我們具備相關技術，同時可繼續研究替代方案。他要的是'立即可用'。"

Sanderson對被親切地稱為"Big Bertha」反應器雖持懷疑態度，但正如他指出的那樣，Collings的詞典里沒有"不可能"。即便如此，Sanderson的工程組無人看好該項目。

這個「怪物」存在諸多理論缺陷：需在高壓高温下運行、沿長軸旋轉、僅輕微傾斜。這還不包括其自重加上化學物料可達數噸的挑戰。儘管困難重重，但在Collings支持下，"Big Bertha"取得了成功。反應器由密歇根州克萊爾市車間安裝在乾燥器外殼上。反應器外壁採用球齒輪驅動，安裝於微傾的混凝土基座上，通過夾層熱空氣加熱。1948年3月，"Big Bertha"成功運抵米德蘭（為避開春季道路限重，特意在凍土期運輸）。爲了容納"Big Bertha"，304廠房南側擴建了60×70英尺區域，302廠房還新建了連續泡罩蒸餾塔。

Collings博士這個非凡的構想最終催生了一臺氯硅烷反應器，該設備持續投產多年，在戰后初期顯著提升了二甲基二氯硅烷的產量。

重排反應"Big Bertha"與格氏工藝聯產產生了過量副產物甲基三氯硅烷，同時生成的三甲基氯硅烷也遠超其作為流體封端劑的需求。實驗室證明，在氯化鋁催化下對這兩種材料進行再分配（"重排反應"）可增產目標產物二甲基二氯硅烷。為此在304廠房東側户外安裝了盤管裝置，該重排工藝進一步擴大了二甲基硅烷產能。302廠房還新增了另一批設備以處理增加的產量。

待續............