Способ получения фенилхлорсиланов

 

Союз Саеетскин

Социалистическин

Республик

/16

Комитет по делам иаобретеиий и открытий при Сосете Министров

СССР.345.07

Авторы изобретения М. А. Езерец, Л. К. Горбатенко, С. А. Голубцов и P А. Турецкая

Заявитель

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕНИЛХЛОРСИЛАНОВ

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, содержащей кремний и катализатор — металлическую медь в количестве 30 — 50 вес. О с.

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, ухудшающие 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, содержащей 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 дифенилдихлорсила на в контактную массу вводят промоторы, например окись цинка, окись кадмия. С целью повышения выхода

10 фенилтрихлорсилана в газовую фазу совместно с хлорбензолом вводят трихлорсилан пли хлористый водород. Окислы меди — легко получаемые, дешевые и недефицитные вещества, хорошая технологичность их (негигроскоппч15 ность, 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 регулирова20 ния и поддержания оптимальных концентраций меди.

Пример 1. В вертикальный реактор из нержавеющей стали, представляющий собой трубку диаметром 40 лтлт, с конусным газо25 распределительным устройством загружают

330 г контактной массы, состоящей из механической смеси технического кремния 91Я> с размерами частиц 0,5 — 0,025 л л и окислов, о с: меди 4,6, кадмия 2,4 и цинка 2,1. Контакт30 ную массу нагревают в течение 5 «ас в пото295433

Предмет изобретения

Составитель М. Макаров

Тсхред Е. Борисова

Корректор Е. Михеева

Редактор Л. Бердник

Заказ 2032 5 Изд. М 884 Тираж 406 Поди,исное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

3 ке азота до 450 С, после чего в реактор подают пары хлорбензола, нагретые до 200 С, в количестве 65 г/час.

Синтез проводят.в «кипящем» слое при температуре 450 — 470 С. -За 15 час синтеза получают 960 г конденсата, в котором содержится 45 /о хлорбегнзбла, не вступившего в реакцию. Состав смеси продуктов реакции следующий, /о. бензол 12,0; фенилтрихлорсилан 15,1; дифенил 1,8; дифенилдихлорсилан

57,6; высококипящие, в том числе и трифенилхлорсилан, остальное.

Пример 2. В вертикальный реактор из нержавеющей стали, представляющий собой трубку диаметром 50 мл, с конусным газораспределительным устройством и мешалкой, загружают 200 г порошка, содержащего

3,75 "/о окиси меди, 1,7 /о окиси цинка, 1,9 /о окиси кадмия, остальное — кремний. Реактор постепенно нагревают в потоке азота до температуры 480 (;, после чего начинают подачу паров хлорбензола. Скорость подачи хлорбензола около 40 г/час.

3а 8 час синтеза получают 224 г смеси, содержащей 8 /о бензола, 8 "/о фенилтрихлорсилана, 0,5 /о дифенила, 70 /о дифенилдихлорсилана, 11 /о трифенилхлорсилана и 2,5 /о кубового остатка.

Продолжая синтез до момента снижения активности массы и вводя дополнительно в 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 основных показателей процесса. Это не уступает соответствующим результатам на промотированной кремне-медной массе с содержанием меди порядка 30 /о.

Пример 3. В вертикальный реактор из 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 марки 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 мз/час. Средний состав реак4 ционной смеси, /о. трихлорсилан 1,5, четыреххлористый кремний 24,9, бензол 19,8, хлорбензол 53,8.

Синтез проводят в «кипящем» слое при тем5 пературе 580 — 620 С. На сорок восьмом часу синтеза догружают 500 кг порошка технического кремния в смеси с 20 кг окиси меди, и процесс продолжают без остановки. При общей длительности процесса 164 час бывает

1о 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 конденса15 та, расчетный состав которого в пересчете на продукты реакции следующий, : трихлорсилан 16,38, четыреххлористый кремний 15,04, бензол 12,15, фенилтрихлорсилана 42,14, высококипящие, в том числе дифенил и трифе20 нилхлорсиланы 14,29.

Конверсия хлорбензола за проход составляет около 45 /о, Производительность реактора по фенилтрихлорсилану 28,8 кг/час с учетом потерь при ректификации.

1. Способ получения фенилхлорсиланов взаимодействием хлорбензола с кремнием при

Зо нагревании в присутствии катализатора, отличиющийся тем, что, с целью уменьшения процессов пиролиза и сохранения высокой активности контактной массы до глубокой степени использования кремния, в качестве катализа35 тора 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.

40 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

45 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 соедине50 ний из зоны реакции.