СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕНИЛХЛОРСИЛАНОВ Советский патент 1971 года по МПК C07F7/16 

Изобретение относится к новому способу синтеза фенилхлорсиланов, важных для промышленности кремнийорганических мономеров.

Известен способ получения фенилхлорсиланов прямым синтезом, заключающийся во взаимодействии при повышенной температуре хлорбензола с контактной массой, содержаш,ей кремний и катализатор - металлическую медь в количестве 30-50 вес. %.

Необходимость применения значительных количеств металлической меди является недостатком известного способа. В процессе синтеза благодаря высокой температуре (450- 650°С) медь рекристаллизуется, быстро теряет активность и становится балластом процесса. При этом избыток меди оказывается не ТОЛЬКО бесполезным, но и вредным, так как на меди ускоряются процессы пиролиза, ухудшаюш,ие выход фенилхлорсиланов. Продукты пиролиза отлагаются на контактной массе, активность которой быстро падает. Это не дает возможности полностью использовать кремний.

С целью устранения этих недостатков предлагается вводить в контактную массу вместо металлической меди окислы меди в количестве 0,1-5 вес. %. При этом контактная масса по активности не уступает ранее известной, содержаш,ей 30-50% металлической меди.

Помимо экономии меди предлагаемый способ имеет следующие преимущества: уменьшаются процессы пиролиза, высокая активность контактной массы сохраняется до глубокой степени использования кремния.

Для повышения выхода особенно ценного дифенилдихлорсилана в контактную массу вводят промоторы, например окись цинка, окись кадмия. С целью повышения выхода

фенилтрихлорсилана в газовую фазу совместно с хлорбензолом вводят трихлорсилан или хлористый водород. Окислы меди - легко получаемые, дешевые и недефицитные вещества, хорошая технологичность их (негигроскопичность, сыпучесть и т. д.) позволяет вводить их непосредственно в зону реакции в небольших количествах без остановки процесса, что создает удобные условия для осуществления непрерывного процесса и гибкого регулирования и поддержания оптимальных концентраций меди.

Пример 1. В вертикальный реактор из нержавеющей стали, представляющий собой трубку диаметром 40 мм, с конусным газораспределительным устройством загружают 330 г контактной массы, состоящей из механической смеси технического кремния 91% с размерами частиц 0,5-0,025 мм и окислов, %: меди 4,6, кадмия 2,4 и цинка 2,1. Контакт3ке азота до 450°С, после чего в реактор подают пары хлорбензола, нагретые до 200°С, в количестве 65 г/час. Синтез проводят.3. «кипящем слое при температуре 450-470°С. ,3а 15 час синтеза по-s лучают 960 г конд енсдта, в котором содержится 45% хлорШнзвла, не вступившего в .реакцию. Состав смеси продуктов реакции следующий, %: бензол 12,0,- фенилтрихлорсилак 15,1; дифенил 1,8; дифенилдихлорсиланю 57,6; высококипящие, в том числе и трифенилхлорсилан, остальное. Пример 2. В вертикальный реактор из нержавеющей стали, представляющий собой трубку диаметром 50 мм, с конусным газо-is распределительным устройством и мещалкой,. загружают 200 г порощка, содержащего 3,75% окиси меди, 1,7% окиси цинка, 1,9% окиси кадмия, остальное - кремний. Реактор постепенно нагревают в потоке азота до тем-20 пературы 480°С, после чего начинают подачу паров хлорбензола. Скорость подачи хлорбензола около 40 г/час. За 8 час синтеза получают 224 г смеси, содержащей 8% бензола, 8% фенилтрихлорси-25 лана, 0,5% дифенила, 70% дифенилдихлорсилана, 11% трифенилхлорсилана и 2,5% кубового остатка. Продолжая синтез до момента снижения активности массы и вводя дополнительно взо зону реакции окись меди для поддержания необходимой концентрации активного катализатора, удается получить до 4 кг смеси фенилхлорсилана в расчете на 1 кг контактной массы без существенного ухудшения основ-35 ных показателей процесса. Это не уступает соответствующим результатам на промотированной кремне-медной массе с содержанием меди порядка 30%. Пример 3. В вертикальный реактор из40 нержавеющей стали диаметром 60 мм, с конусным газораспределительным устройством загружают послойно 1000 кг порошка технического кремния с размерами частиц 0,5- 0,24 мм и 40 кг порошка окиси меди марки45 ч.д. а., компоненты перемешивают током азота в течение 8 час, нагревают до 580°С, после чего в реактор подают пары реакционной смеси в количестве 120-150 кг/час и хлористый водород 20-24 . Средний состав реак-50 4 ционной смеси, %: трихлорсилан 1,5, четыреххлористый кремний 24,9, бензол 19,8 хлорбензол 53,8. Синтез проводят в «кипящем слое при температуре 580-620°С. На сорок восьмом часу синтеза догружают 500 кг порощка технического кремния в смеси с 20 кг окиси меди, и процесс продолжают без остановки. При общей длительности процесса 164 час бывает три таких погрузки, т. е. в общем перерабатывают 2500 кг кремния и 100 кг окиси меди, и по окончании процесса выгружают 120 кг отработанной контактной массы, За операцию получают 12245 кг конденсата, расчетный состав которого в пересчете на продукты реакции следующий, %: трихлорсидан 16,38, четыреххлорнстый кремний 15,04, бензол 12,15, фенилтрихлорсилана 42,14, высококипящие, в том числе дифенил и трифенилхлорсиланы 14,29. Конверсия хлорбензола за проход составляет около 45%. Производительность реактора по фенилтрихлорсилану 28,8 кг/час с учетом потерь при ректификации, Предмет изобретения 1 Способ получения фенилхлорсиланов взаимодействием хлорбензола с кремнием при нагревании в присутствии катализатора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения процессов пиролиза и сохранения высокой активности контактной массы до глубокой степени использования кремния, в качестве катализатора применяют окислы меди в количестве 0,1-5 вес. % в пересчете на медь, 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода дифенилдихлорсилана, в контактную массу вводят промоторы. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода фенилтрихлорсилана, в газовую фазу вводят трихлорсилан или хлористый водород. 4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что, с целью осуществления непрерывного процесса, окислы меди с промоторами или без них и кремний вводят в реакционную зону периодически или непрерывно по мере выработки кремния и выноса меди и ее соединений из зоны реакции.