Способ получения алкилхлорсиланов Советский патент 1981 года по МПК C07F7/16 

1

Изобретение относится к улучшенному способу получения алкилхлорсиланов, являющихся основным сырьем в кремний-органической химии.

Известно, что для обеспечения удовлетворительной конверсии хлороргана и более стабильных результатов в производстве метилхлорсиланов используется активированный солями металлов сплав кремния с 2% или 10% Си и 0,005% Sb В, 2, в синтезе метилхлорсиланов - сплав кремния с 5-6% Си и 0,001% Bi 3.

При переводе реакторов в кипящем слое в условия непрерывного режима стабильность результатов обеспечивается в течение 100-150 ч синтеза, после чего конверсия хлороргана постепенно снижается, а продукты реакции обогащаются высокохлорированными соединениями, что приводит к необходимости прекращения синтеза и перегрузки реактора.

Основной причиной снижения конверсии хлороргана и увеличения процессов распада, приводящих к увеличению высокохлорированных продуктов реакции в процессе синтеза, является накапливание в реакторе катализатора - меди до 2СМ§Р%..

Снижения .процента накапливания мёдн в реакторе непрерывного действия мозйно

достичь чередованием сплавов кремния с 5% и 2-3% Си 2. Однако, приготовление сплавов кремния с 2-3% Си неэкономично.

Кремнемедные сплавы, приготоиленные по этому способу, обладают высокой каталитической активностью.

Недостатком способа является неэкономичный и нетехнологичный путь снижения концентрации меди плавлением сплявов кремния с низкой концентрацией меди. При плавлении кремния с низкой концентрацией .меди (2-3%) значительно увеличиваются затраты электроэнергии по

сравнению со сплавалми с 4-5% меди, а увеличение термической нагрузки на плавильные тигли приводит к их быстрому прогоранию. Также приготовление кремнемедных сплавов требует проведения подготовки (дробления) сырья к плавке и последующего размола.

Наиболее близки.м по технической сушности к описываемому способу является способ получения алкилхлорсиланов путем

взаимодействия хлористого алкила с кремнемедной контактной массой, содержащей 4-6 вес. % меди, при температуре 330-370С в реакторе непрерывного Действия с подпиткой реакционной зонь свежей

контактной массой 4.

К недостаткам указанного способа следует отнести накопление в зоне реакции большого количества меди, а также сложность и неэкономнчность приготовления кремнемедных контактных масс с низким содержанием медн.

Целью изобретения является предотвращение накопления избыточного количества меди в зоне реакции и упрощение процесса.

Указанная цель достигается за счет того, что осуществляют взаимодействие хлористого алкила с кремнемедной контактной массой, содержащей 4-6 вес. % медл при температуре 330-370°С в реакторе непрерывного действия с подпиткой реакционной зоны свежей контактной массой, причем на стадии подпитки вводят свежую контактную массу, смешанную с активированным солями металлов кремнием.

Отличительным признаком предложенного способа является введение на стадии цоднитки свежей контактной массы, смещанной с )ованным солями металлов кремнием.

Способ позв(),1яет н 3 - -7 раз увеличить период работы реактора в непрерывном режиме.

После 3-5 сут. работы реактора с нодпиткой только свежей контактной массой порощок кремнемедного снлава меди смешивают с активированным солями металлов порощком кремния в соотношении от 2 : 0,5 до 1 : 2 в зависимости от содержания накопившейся меди в реакто)е

При активации порошка кре.гния концентрацию активатора следует увеличивап в 1,5-3 раза но сравненню с установленной для кремнемедного сплава. , Соотношение кремнемедного сплава и норонжа кремния после 3-4-х сут. работы реактора составляет 2:1, поскольку к этому периоду содержание меди увеличиваетея до 10-15%, после 10 сут. работы соотношение И31меняется в сторону увеличения количества крелгния.

При.мер 1. В реактор 600 мм в кипящем слое, работающем в непрерывном режиме, загружают порошок сплава кремния с 5% Си и 0,005% Sb, активированный хлористым цинком. После сутки в токе азота при температуре ЗЗОС подается хлористый метнл в количестве 0,3-0,4 вес. ч. 4 вес. ч. контактной массы.

В течение 70-80 ч состав подпитываемой контактной массы первоначальный. Далее для подпитки используют активированную хлористым цинком смесь порошков кремнемедного сплава и кремния в соотнощениях от 2 : 0,5 до 1:1 в зависимости от периода синтеза и содержания меди в отработанной контактной массе.

Стабильная :работа реактора в ненрерывном режиме при разбавлении кремнемедного сплава порошком кремния и акти4

вации смеси солями металлов обеспечивается в течение 600-800 ч.

Содержание меди в реакционной контактной массе после 500 ч работы реактора составляет 11,5%.

За тот же период содержание в nj)oдуктах реакции, вес. %:

Диметилдихлорсилана70,4

Метилтрихлорсилана20,9

Метилдихлорсилана3,0

Триметилхлорснлана2,5

Четыреххлористый i кремний1,4

В аналогичных условиях при работе только с иснользованием сплава к)емния с 5% Си и 0,005 Sb продолжительность стабильной ненрерывной работы реактора составила 180-200 ч. Содержание меди в реакционной контактной массе после 200 ч работы реактора было 22,5%.

Пример 2. В условиях примера 1 загрулсают сплав кремния с 5,5% Си и 0,001% Hi. После сушки реактора при температуре 330°С подают хлористый этил в количествах 0,3-0,4 вес. ч/вес, ч контактной массы. В течение 50-70 ч подпитку реактора производят порошком сплава кремния с 5% Си и 0,001% Bi, активированным солями металлов или без активаПИИ. После подпитка осуществляется смесью порошков того . же кремнемедного сплава и кремния в соотношении от 2 : 1 до 1 : 2 в зависимости от концентрации меди в реакторе и показателей синтеза. Продолжительность стабильной 1аботы реактора при использовании смеси кремнемедного сплава и кремния в синтезе этилдихлорсилана увеличивается с 150-200 ч до 400-600 ч.

Содерл ание меди в реакторе после 400 ч

работы составляет 9-10% (против 20%

при использовании кремнемедного сплава).

Содержание в продуктах реакции после

400 ч синтеза в непрерывном релсиме,

вес. %:

Этилдихлорсилана45,7

Этилтрихлорсилана38,3

Диэтилдихлорсилана10,7

Снособ позволяет расширить сырьевую базу за счет замены части порошка кремнемедного сплава порошком кремния; увеличить цикл работы реактора в непрерывном в 3-4 раза; снизить стоимость контактных масс за счет замены 3-6 частей снлава кремнием; снизить расход катализатора меди соответственно разбавлению кремнемедного сплава кремнием.

Формула изобретения

Способ получения алкилхлорсиланов

путем взаимодействия хлористого ал-кила

с кремнемедной контактной массой, содерл ащей-4--бвес. % меди,-,притемпературе

330-370С в реакторе нйпрерывйого--д-ействня с подпиткой реакционной зоны свеже11 контактной массой, отличающийся тем, что, с целью предотвращения накопления нзбыточного количества меди в зоне реакппн и упрощения процесса, на стадии нодинткн вводят свежую контактную массу, смешанную с актнвнрованным солями ;.еталлов кремнием. п N. jYo № опу Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство 182720, кл. С 07 F 7/16. 1966. 2.Авторское свидетельство 178817, кл. С 07 F 7/16, 1966. 3.Авторское свидетельство 186480, кл. С 07F 7/16, 1966. 4.Патент ФРГ № 11551Ж кл. 12о26з, блик. 1963 (протогип).