Способ получения органоалкоксисиланов Советский патент 1985 года по МПК C07F7/02 

Изобретение относится к способу получения органоалкоксисиланов, которые используются в производстве полиорганосилоксанов. Известны способы получения органо алкоксисиланов взаимодействием смеси органогалогенида и тетраалкокс силана с магнием, а также предвапнтельно синтезированного реактива Гриньяра с тетраалкоксисиланом lj . При этом используют магний в виде стружки, взятой в количестве на 2030% больше эквимолярного. Процесс проводят в аппарате периодического действия с мешалкой. Недостатками этого способа, периодичности процесса, являются низкая производительность, -неполное использование магния и органогалоге-1нида, К предлагаемому способу наиболее , близок способ получения органоалкоксисиланов путем взаимодействия тетраалкоксисилана, органилхлорида с гранулированным магнием с размером до 600 мкм в толуоле при 40-50°С 2 . Однако использование магния этого типа не позволяет осуществить непрерывный синтез. Небольшие размеры частиц не дают возможности достиг нуть нужной скорости подачи реакцион ной смеси органогалогенида и тетраэтоксисилана из-за возникновения явления гидротранспорта, что приводит к снижению степени применения магния и уменьшению выхода органоалкоксисилана, который поступает затем на стадию гидролитической конденсации. Цель изобретения - увеличение производительности при получении органоалкоксисиланов и упрощение процесса. Цель достигается тем, что осущест ляют взаимодействие гранулированного магния с размером гранул от 1,0 до 20,0 мм с органогалогенидом и тет раалкоксисиланом, причем подачу магния в зону реакции осуществляют противотоком к о.рганогалогениду и тет-. раалкоксисилану при 60-160°С и поддержании в зоне реакции 3-75-кратного эквимолярного избытка магния. Процесс желательно проводить в то луоле. . Отличительным признаком предлагае мого способа является использование магния с размером гранул от 1,0 52 до 20,0 мм и осуществление подачи магния в зону реакции противотоком К органогалогениду и тетраалкоксисилану при 60-160 С и поддержании в зоне реакции 3-75-кратного эквимолярного избытка магния. Смесь органогалогенида и тетраалкоксисилана подают в зону реакции в количестве 0,17-2,1 кг/ч смеси на 1 кг магния. Полученный органоалкоксисилан подвергают гидролизу известным способом. На чертеже изображен реактор колонного типа для получения органоалкоксисилана, Реактор представляет собой верти- кальный цилиндрический.аппарат с отношением между высотой и диаметром, равным 6 - 10. Корпус реактора состоит из нескольких секций 1, снабженных рубашкой 2 для подачи теплоносителя, и сепаратора 3, диаметр которого в 2-4 раза больше диаметра секций 1. Нижняя секция реактора имеет патрубок 4 для ввода реакционной смеси, диаметр которого составляет 2-5% от диаметра секции, что исключает забивку ,его магнием и обеспечивает подачу необходимого количества смеси. Сепаратор 3 снабжен магистралями 5 и 6 соответственно для ввода в реакционную зону гранулированного магния и вывода продуктов реакции, направляемых затем на стадию гидролиза. По оси реактора расположена мешалка 7, снабженная лопастями 8 и скребковыми элементами 9, которые закреплены по высоте на уровне сепаратора 3. , Органоалкоксисилан получают по способу согласно изобретению следуюш;им образом. Реактор до сепаратора заполняют гранулированным магнием с размером . частиц от 1,0 до 20,0 мм. Снизу по патрубку 4 непрерывно подают реакционную смесь органогалогенида с тетраалкоксисиланом, а сверху по магистрали 5 навстречу этому потоку непрерывно вводят магний в количестве, компенсирующем его расход, Количество магния в реакционной зоне превьш ает эквимолярное в 3 - 75 раз. Реакционную смесь подают в соотношении 0,17-2,1 кг/ч на 1 кг магния, , Конструкция мешалки обеспечивает эффективное перемешивание в нижней части аппарата ее лопастями, а указанный размер способствует их интенсивному перетиранию, удалению с поверхности частиц продуктов взаимодействия, обнажению активных участ ков и, тем самым, повышаются степень использования магния и выход органоэтоксисилана. Мешалка также очищает сепаратор скребковыми элементами от продуктов реакции и улучшает условия теплообмена в реакционной зоне. Слой гранул магния, обеспечивая равномерное движение жидких продуктов через реакционную зону, выполняет также функции фильтра, препятствующего поп данию мелких, частично прореагировав ших с органогалогенидом гранул магния в сепаратор, из которого продукты реакции в виде пасты, состоящей из органоалкоксисилана и магнийорганогалогенида, по магистрали 6 непрерывно поступают на гидролиз, Пример 1. В аппарат емкостью 2,1 л (см. чертеж), снабженный мещал кой и приборами контроля (температуры, расхода магния, расхода жидкой смеси и др.), загружают 700 г гранулированного магния с преимущественны диаметром частиц 1-3 мм. Затем подаю реакционную смесь состава, мас.%: хлорбензол 36, тетразтоксисилан 61 и бромэтил (инициатор) 3 с расходом 130-1500 г/ч и одновременно непрерыв но загружают магний со скоростью 9,3-110 г/ч. Температуру синтеза поддерживают равной 140-160 С. Продукты синтеза органоалкоксисилана, представляющие собой пастообразую смесь фенилэтокси силанов различной степени замещения и магнийэтоксихлорида, по магистрали 6 непрерывно выводят из реактора и поступают на гидролиз. При этом пе риодически отбирают пробы для анализа степени использования магния и хлорбензола. Результаты анализа пока зывают, что степень применения магния составляет 99,4%, а хлорбензола 95,0%, часовая производительность по органоалкоксисилану с 1 л реакционного объема - 760 г/ч. При проведении аналогичного синтеза периодическим способом эти показатели составляют 85,0%, 72,0% и 54 г/ч соответственно. Пример2. В аппарат такого же объема, как в примере 1, загружают 700 г гранулированного магния с преимущественным диаметром частиц 5-20 мм, затем вводят реакционную смесь сгстава, мас.%: толуол 48, тетраэтоксисилан 31 и хлорэтил 21 с расходом 800 - 3200 г/ч и одновременно подают магний с расходом 60 240 г/ч соответственно. Синтез осуществляют при 60-100 С. Продукты синтеза, представляющие собой смесь зтилэтоксисиланов различной степени замещения и магнийэтоксихлорида в толуоле, выводят из реактора и направляют на гидролиз. Анализ проб продуктов синтеза органоалкоксисиланов показывает, что степень использования магния составляет 99,3%, а хлорэтила - 94,0%. При этом часовая производительность с 1 л реакционного объёма аппарата составляет 1600 г/ч. При проведении синтеза периодическим способом эти показатели составляют 90,0%, 79,0% и 60 г/ч соответственно. Примерз. В аппарат, как в примере 1, загрзлжают 700 г гранулированного магния, подают реакционную смесь состава, мас.%: толуол 57, тетраэтоксисилан 21 и хлорэтил 22 с расходом 2500 г/ч и затем гранули-. рованный магний с расходом 203 г/ч. Синтез проводят при 60-100 С. Анализ проб продуктов синтеза показывает, что степень использования магния в этом процессе составляет 99,3%, а хлорэтила - 97,0%, производительность с 1 л реакционного объема аппарата 1230 г/ч. Эти показатели для-аналогичного синтеза, осуществляемого периодическим способом, равны 92,0%, 80,0% и 60 г/ч соответственно. Пример4. В аппарат емкостью 1 м (см. чертеж) загружают 300 кг гранулированного магния и затем непрерывно подают реакционнзто смесь в количестве 55 - 250 кг/ч при одновременной непрерывной подаче магния в количестве . Температура синтеза 140-160 С. Продукты синтеза направляют в аппарат на гидролиз. Результаты анализа продуктов синтеза показывают, что при этих условиях степень использования магния составляет 99,5%, а хлорбензола - 95,0% при производительности с 1 л реакционного объема аппарата 58 г/ч (при подаче 55 кг/ч реакционной смеси) и 265 г/ч (при подаче 250 кг/ч реак ционной смеси), Примерз. В реактор загружают 400 кг гранулированного магния и непрерывно подают реакционную смесь (по примеру 2) в количестве 300 - 600 кг/ч при одновременном не прерывном вводе магния в количестве 22 - 46 кг/ч соответственно. Синтез проводят при 60-100 С. Продукт синтеза непрерывно направляют на дальнейшую переработку (гидролиз, отмывку, отгонку, каталитическую перегруппировку), которую осуще ствляют известными методами..Анализ 256 продуктов синтеза показывает, что при изменении количества подаваемой смеси от 300 до 600 кг/ч степень использования магния колеблется в пределах от 99,1 до 98,5%, степень использования хлорзтила - от 94,0 до 93,0%, а производительность процесса с 1 л реакционного объема реактора - от 314 до 630 г/ч. Результаты непрерывных синтезов органоалкоксисиланов (в сравнении с периодическим) приведены в таблице, составленной по данным, полученным в примерах 1-5.

1, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНО- АЛКОКСИСИЛАНОВ путем взаимодействия гранулированного магния с органо- галогенидом и тетраалкоксисиланом при повьгаенной температуре, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности и упрощения .процесса, используют магний с размером гранул 1,0 - 20,0 мм и подачу магния в зону реакции осуществляют противотоком к органогалогениду и тетраалкоксисилану при 60-160 С и поддеражнии в зоне реакции 3-75- кратного эквимолярного избытка магния.2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что.процесс проводят в толуоле.to(Л

) Проведение синтеза периодическим способом. ) В кг/.