Способ получения органоалкокси или хлорсиланов и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК C07F7/18 

Изобретение относится к химии крем- нийорганических соединений, а именно к улучшенному способу получения органоалкокси- или хлорсиланов, которые используются в производстве полиорганосилоксанов, и устройству для его осуществления

Известен способ получения органоалкокси- или хлорсиланов, включающий взаимодействие гранулированного магния (размер гранул от 1 до 20 мм) с органогалогенидом и кремнийорганическим соединением (тетраэ- токсисиланом, тетрахлорсиланом) в среде органического растворителя (толуол), при 3-75-кратном молярном избытке магния при 60-160°С в реакторе, представляющем собой охлаждаемый цилиндрический корпус, снабженный в верхней части средством для подачи гранулированного магния и в нижней ЧсЮти средством для подачи смеси органога- логенида, кремнийорганического соединения и органического растворителя, с мешалкой,

состоящей из охлаждаемого вала с жестко закрепленным на нем перемешивающие элементом (наклонные лопасти).

Недостаткам ; способа получения орга- нофуикциональных силанов и аппарата для его осуществления являются:

недостаточная производительность реактора (не более 850-900 л/ч), обусловленная ограниченной поверхностью теплосьема и отсутствием теплоотвода непосредственно из объема реакционной массы (между охлаждаемыми стенкой корпуса и взлом мешалки), что приводит в некоторых случаях к спеканию реакционной массы и прекращению процесса;

ненадежная работа аппарата из-за ограниченных размеров гранул магния (не более 20 мм), недостаточно эффективной работы мешалки и высоких нагрузках на ее привод, не обеспечивающих з некоторых случаях предотвращения образования или

(Л

С

х|

разрушения схнат реакционной массы (что приводит к увеличению нагрузок на привод ме.чалки пыше регламентных, ее остановкам или . чгллпнгп-онпяг., поломкам привода нес/ал ки м необходимости ппекра- щенил процесса с поелед-.ле ;ей -теткой ап пзрятэ).

Целью изобретения л : ;г;гс- тг-личе- пие гфаизБОДител. нести и -л ;;V.::1-.; стабильности процесса 35 счет ;. ::, -ения поверхности теплооьема непогоод-.; чеино в обьоме оеакцпокноп массы { гтчду стенкой корпуса и валом мешалки), гч;г;:опня нагрузки на привод мешалки путем гдменеМИЛ ее КОНСТРУКЦИИ, ИСПОЛЬЗОВАНИЯ . гГНИЛ

с большими размерами, зффег.: препятствую ид их схватываниям ре а ,,ц.i омной массы,

Поставленная цельдостигается гем, что осуществляют непрерывное вззуч- одейст- вне гранулированного магния с разором гранул 1-20 мм с органогалогенндом и крем- i и и о р га н и ч е с к и м с о е д и не н и е м (то т р а а л - кокси- или тетрзхлоесиланом) в среде органического растворителя, подаваемых противотоком к гранулированному Мгзгнию,

ного молярного избытка магния и темпера туре 60-160°С. При этом дополнительно используют магний с размером гриму/ 20 30 мм в количестве 0,1--5.0 мае, % о г общего количества магния.

На чертова: показан общий вид аппарата.

Аппарат представляет собой цилиндрический корпус 1 с рубашками охлаждения 2 и сепаратором 3. Снабжен штуцером 4 подачи смеси орглпогалогенг./ .а, ФР мм и и органического соединения и орга.ничеекого растаорителя; иггуцопом о псдлчи гранулированного магния; штуцером (3 выхода про- дукга синтеза из реакуо р i. мешалкой с охлаждаемым налом 7 и спирглыо 8 (полая труба), со скребковыми алег--:ен ами 9 в сепараторе 3; Сальниковыми устройствами 10 для подачи и вывода хладагента соответственно через штуцера 12 и 11 (язл мешткп полый и снабжен внутри вытеснителем, что не указано на схеме), Хладагент через штуцер 12 и сальниковое устройство 10 поступает во внешнюю полость вала мешалки 7; внизу зала поток его разделяется: часть его поступает в спираль 8, а остальное количество - во внутреннюю полость вала мешалки, проходя через спираль поток хладагента попадает в верхнюю часть внутренней полости зала мешалки и выводится через сальник о в о s у с т р о и с т в о 10 и штуцер1 11, Спираль помимо элемента охлаждения выполняет одновременно и роль перемешмвающото устройства, при этом условная ось. проходящая через центр спирали, vioscei совпадать с осью вала мешалки (что предi . ,- , ГОЛЬПео), бЫТЬ Г:;п}г;ЛЛОЛЫ|Г:П СП ИЛИ

расположенной под углом, Для придания слпозл/; определенной жесткости она может быть снабжена алэментами крепления с взлом мешалки.

Отличительны -1 признаком изобретения является использование магния в 5иде : iecH: состоящей из 05,0-99,9 кэс. % гранул с размером более 1 мм и не более 0 мм :-. 0/1-5,0 мае, % гранул с размером ислее 20 b ivi и не более 30 мм, и перемешивающего .sr-.iQHTs, выполнв1- ного v.i виде трубы, дна- метром р EUIим 0,06-0,14 диаметра коопу- сл, закрученгюй в полую охлождоюидую ci-«рзль. наружный диамеп) ко эрой равен 0,69-0,83 енутрениего диаметра корпуса ре- , при расстоянии между витками спирали, рапном 0.06-0,21 диаметра корпуса.

Именно ааявле.;ныо сос/ач смеси используемого мпгни и -;:;-,струкц ч пепеме- ш и IB а в га. его элемеп га о бес печи кают сог.ласно способу упеличение произподиf -ПЛЬНОСТИ и улуЧШСН - е С ГЛблЛ rjKOCTi i IHjOi ;r, cca и тем самим достижение : остеклен ной цели. Важно от мет ил-.. то как лабораторное (реактор /июмет- i;u -. i 40 мм) /, пром1--.;;г,они :.е (оеак.т оп диаметром 700 мм) испытания, спираль мпо/;н.-ь:тг поромеи..11. е функции эф- фо:аnijHee лишь при наличии а аппарате частиц магния по: ышейных размеров (для

Л ЬорУТОрНОГО 3-S : :.. /и-Я ПрОЬ :Ь ШЛЯ ;НОГО

20-30 Mf O г: сочетании с -зстпцзмп традиционных размеров (для лабораторного 1--3 мм А для промышленного 3-20 мм), Укэзаннме ранее габариты, отн-ослициесп к спирали, по- побраны по результатам лабораторных и промышленных испытаний. Это позволяет сделать вывод, что заявляемые новый состав магния и нопый перемешивающий зле- мекг связаны между собой единым изобретательским замыслом.

П р и м е р 1. В аппарат колоинсго типа (диаметром 700 мм и высотой 4000 мм) с мешалкой (диаметром 400 мм) с охлаждаемым валом и полой охлаждаемой спиралью (из трубы диаметром 50 мм, с наружным диаметром 600 мм м внутренним диаметром 500 ,чм, при расстоянии между витками спирали 50 мм), загруженный 1000 кг гранулированного магния состава 95,0 мае, % грану;; с размере. более 1 мм и не более 20 мм У; 5,0 мае. % факул с размером более 20 ;мм i ; не более 30 мм. осуществляют непрерывную подачу 1000 л/ч смеси, состоящей из 3,0 моль/л (21 мл/л) хлористого этила, 1,2 моль/л (265 мл/л) тстрззтоксисилана.

0In fo i- / п (/ 1 мпЛ) ier -oe -пористого Kpet i j I l/ i тол/ола вниз pea сю pa i мпгн 1 i (у азаниого грднсостава) свеоху рракторп со скоростью 70 к;/ч Температуру обмета (50 105°С) поддерживают ох- лачлени 1 орпусе pcd тот ч подачей хлпда.п в зал мешч м о тмрал -Гскоро- сль п )цп11И, ыалггенга 5 Л i4J/4 температуре на вхпдр - 5ПС н- зы/оде 28°С) Но оузка fa ма иаг1 реактора со- сгэоляэт 9G-3 1 Р гр ,ioorJ03,p ни синтеза нспрер1- f J( ь сч°нмс бс чее 2С с/

Гогтаз ,1 чел .тиютоксисипа- иов, мае %

Тртгипзгокслсплан11,20

Д иэт ил, oio c iC iddH86,13

ЭТ1/11ТР|1 КОКСИС Ul& t1,76

1 р-ргс гокгис1 пап0,91

Хпормс ii MI эти; з стслапр си1 тезз пуч i Ппод, с птоза ппигсдеь

ДЛИ ПОЛ Q И ЧОЛ1ПП ЛСИ/ Of СЗ1- .Л. X ПДкостеи П) г °год ч , с ки/эп- юго г Сгл i 1C jO i / i

П п I-4 v е о У (п(1я сос. ч( ои 1я1 В когпинп j . (ыкоге с i Ј и вы со- ты як i MDv гро 1) гн о1 с eai РЧТ 1/13С Ы 1 прп О Г (- 1-ОГО ,

гр м чгч1г1 i CHI h i том i , i 1 пог РГът -|1 тфу м ного 1 Ч)П г мзг

i i я : р гП г л р о f i i п ч н j i I 0 v г -

ОС /иЫТГЛЯ О HCnpC,jb гцую 900 Л/Ч

то о) о осгг ра кпк п при р- 1 ц

03 КГ /Ч 31 НЧс1 Т ev С14 Нтгзст ЬО-10Э°С ю дср41- о 1аждением корпуса реактора и ЮОЛЧРЙ хладагента в вал МРШс1Лкги (ск года и хладагента 63 темпрра ура иа -5СС на 1 ) I iarp/ з1 г о природ мешалки ресио ра а ic 4.iji ть с i or оси ш более 900 л/ч че ударгся так кп через несколько часов температура синтеза возрастает до гемперат/ры болрр 10JC что приводит к СХБЛЫРЗЯИЯМ pea LiiioHiion плм нали- пг.нь лм со л bn i мешзпкч илч сгенки реткто- ра. flpoi pcc три длите ьнсй скосогти подачи смеси хао теризуется осом lupciepen грроующим прекоа.дения роцегср и их за РНЧ а га1 же авапийной р ззгр/о п р°з1 тога

Состая образующихся этилэтоксисила- нов, мае %

Триэтчлэтоксиси там11,1Л

ДИЭТИЛДИЭ ОКСЧСИЛРН85 Ю

Эп лтриотоксисилан1,00

Гетряэтоксисилзн1 46

Хлористый зт1М100

Из сравнения дтнньк примеров 1 и 2

видно, что использование предлагармого

авторами способа позволяет увеличить пооизводительмость процесса (с 900 до 1000

л/ч), снизить нагрузку на привод мешалки (с 38-40 а до 25-30 а), а также обеспечить стабильный продолжительный режим работы реактора при лучшем составе продукта синтеза (отсутствие хлористого этила, мень- ессодержан ететразтоксисилана)и большее теплосъеие с вала мешалки и спирали (примерно на 50%)

Пример 3. Процесс синтеза осущест- ЕПЯЮТ так, как описано в примере 1. Отличия, используют магний состава 99,9 мае. % i ранул с размером более 1 мм и не более 20 м и 0,1 мае. % гранул с размером более 20 мм и не более 30 мм, скорость подачи смеси 400 л/ч, скорость дофузки магния 98 кг/ч. Нагрузка на привод мешалки 26-28 а. Тем- черзтура синтеза 74-108°С поддерживается охлаждением корпуса реактора и подачей хладагента в вал мешалки и спирал L

Сссгаь образующихся этилэтоксисила- нос, мае %

Триэтилэтоксиоипан11,35

Дизтллдизтоксисилзн87,98

Э илтриэтоксисилаг 0,42

Тетразтоксисилан0,25

Хлористой эть л в составе продукта син- тез& отсутствует. 11родукт синтеза пригоден .гут nonyuenii полчэтилсилоксановых жидкостей VBejiHMHTt- скорость подачи более 1130 л/ч на продолжительное время не удается, та как в этом случае температура гидролиза продукта синтеза начинает превышать регламентные значения (более 60°С) Производительность с 1 л реакционного ооьема I -00 г/ч

Пример 4 процесс осуществляют, ко1 , в примере 1 подавая непрерывно 500 л/ч смеси, состоящей из 290 мл/л хлорбензол, 603 мл/л тетраэтоксисилана, 17 мл/л бро псгого этила и 30 кг/ч магния. Температура 140-160°С Нагрузка на привод мешалки реактора составляет 26-30 а. Производительность с 1 л реакционного 500 г/ ч

П о и м е р 5 Процесс осуществляют, ка в пример 1, подавая смесь, состоящую из 3,0 моль/л (210 мл/л) хлористого этила, 0,5 моль/л (63 f/п/т.) четыреххлористого кремния 0 84 мопь/л (195 мл/л) тетразток- сиеилачс и 532 мл/л толуола.

Состав образующихся этилхлор-этилэ- токсисиланов, мае. %

Диэтилд.ь лорсилрн15,00

Тр/этилхг-орсилан3,00

Триэтилотоксутсилач11,00

Диэтилдиэтоксисилан71,00

Хлористый этил в составе продукта синтеза отсутствует Производительность с 1 л реакционного объема 1000 г/ч

Из приведенных примеров видно, что использование магния указанных размеров и в указанных количествах и использование перемешивающего трубчатого элемента указанных размеров позволяют увеличить производительность и улучшить стабильность процесса.

Формула изобретения 1, Способ получения опгэноалкскси илихлорсиланов путем взаимодействия гра- нулированного магния с размером гранул 1-20 мм с органогялогенидом и тетрэалкок- си- илитетрахлорсиланом, подаваемых противотоком к гранулированному магнию, при 3-75-кратном молярном избытке магния в среде органического растворителя при 60- 160°С, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности и повышения стабильности процесса, дополнительно используют магний с размером гранул 20-

30 мм в количестве 0,1 5,0 мае, % от общего количества мягчил.

2, Устройство дм получения органоал- кокси-или хлорсил-чиов, содержащее охлаждаемый цилиндрическим корпус, снабженный в верхней части средством для подали гранулированного магния, в нижней - средством для подачи смеси ор1ангалоюнида, теграал- кокси- или гетрчхлорсилзна и органического растворителя, охлаждаемый пая с жестко закрепленным на нем перемешивающим трубчатым элементом, о i л и ч э ю щ Р о с я тем. что, с целью увеличения производительности и улучшения стабильности процесса, труба перемешивающего элемента имеет диаметр, равный 0,06-0,14 диаметра корпуса, и скручена в спираль с диаметром, ратным 0,69-0,89 диаметра корпуса, и расстоянием между витками спирали, равмым 0,0fi-0,21 диаметра корпуса аппарата

77

Реакционная смесь

Сущность изобретения: продукт: смесь органоалкокси- или хлорсиланов ф-лы (1) RnSIR4-n, где R-CaHs, CeHs; R1 -Cl, OCaHs: . Реагент 1: Мд с размером гранул 20-30 мм в кол-ве 0,1-5,0 мае. %; с размером гранул 1-20 мм - остальное. Реагент 2: RC и (CaHsO Si или SICM, где R указано выше Условия реакции: при 60-160°С в условиях противотока при 3-75-краттом избытке Мд. Устройство для получения органо-алкокси- или хлорсиланов включает корпус, перемешивающее устройство в виде охлаждаемой трубы, жестко закрепленной на полом охлаждаемом валу, при этом диаметр трубы равен 0,06-0,14 диаметра корпуса, закрученной в спираль диаметром, равным 0,69-0,89 диаметра отрезка, и расстоянием между витками, равным 0,06-0,21 диаметра корпуса. 1 ил.