Способ получения метилхлорсиланов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«es Сооотоиил

Социалистических

Реслублии ((i) 608803 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.04.73 (21) 1915601/04 (51) М Кл з С 07F 7/16 с присоединением заявки М (23) Приоритет — (32) 02.10.72 (31) ЮРСО71/165987 (33) ГДР (43) Опубликовано 30.05.78. Бюллетень Г о 20

Государственный комитет

Совета Министров CCCP (53) УДК 547.245.07 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.06.78 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Бернд Келер, Эрхард Райхельт, Франк Винклер, Герхард Аппель и Франк Аугст (ГДР) Иностранное предприятие

«Феб Хемиверк Нюнхритц» (ГДР) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТИЛХЛОРСИЛАНОВ

Изобретение относится к способу прямого синтеза метилхлорсиланов, основанному на реакции газообразных органических хлоридов с порошкообразными сплавами кремния и меди или порошкообразными смесями кремния или ферросилиция в присутствии катализаторов и промоторов.

Известен способ получения алкилхлорсиланов путем взаимодействия алкилхлорида с кремне-медной контактной массой (11. В этом случае органический хлорид периодически подают в неподвижный слой.

Однако этот способ мало пригоден для применения в крупных промышленных масштабах из-за недостаточно высокого выхода целевого продукта в единицу времени с единицы объема. Кроме того, при реакции между органическим хлоридом и контактной массой с течением времени изменяется состав образующихся продуктов реакции. Прежде всего соотношение органотрихлорсилана к диорганодихлорсилану непрерывно повышается до такой степени, что, исходя из экономических соображений, снитез прекращают, поэтому непрерывное производство не может быть реализовано на практике.

Прототипом изобретения является способ получения смеси целевых моно- и метилхлорсиланов определенного состава путем введения органического хлорида со скоростью звука в псевдоожиженный слой при 280 — 370 С с дополнительным введением свежей контактной массы (2j

Недостатком способа являются трудности, связанные с аппаратурно-технологическим его воплощением. Так, если контактную массу измельчают с помощью введения орга пческо10 го хлорида в псевдоожижепный слой со скоростью звука, то наблюдаются большие потери давления, что делает необходимым обеспечивать более высокое первоначальное давление. Одновременное требование, заключающееся в том, что средний диамегр частиц добавляемой контактной массы должен быть больше среднего диаметра частиц контактной массы в псевдоожиженном слое, оказывается черезвычайно неблагоприятным, поскольку в

20 большинстве случаев контактная масса с самого начала содержит большую фракцшо мелких частиц. Дополнительная обработка контактной массы, например просеивание илп сортировка, не может компенсировать сущсст25 венных недостатков этого способа. По этой причине возможности использования известного способа сильно ограничены. Кроме того, дополнительное введение свежей контактной массы в головную часть псевдоожиженного слоя нетехнологично, поскольку наиболее реакционноспособная мелкозернистая фракция тотчас выносится из псевдоожиженного слоя, не достигая вследствие короткого времени пребывания в реакционной зоне высокой степени превращения. Далее в последовательно подключенном циклоне от выносимой мелкозернистой фракции осаждается лишь незначительное количество контактной массы, которое вновь возвращается в реактор, в то время как основное количество мелкозернистой фракции покидает реакционную систему, не вступая в реакцию. Таким образом, известный способ тем неэкономичнее, чем больше мелкозернистой фракции содержится в подаваемой контактной массе.

Известный способ подачи контактной массы неизбежно связан с применением приточной системы, которая должна создавать возможно более гомогенный псевдоожиженный слой, что равнозначно равномерному сечению реактора. Это достигается посредством применения фильтрованных пластин из керамики или металла, пластин с отверстиями и пластин с прорезями, пластин с клапаноподобными и колпачковыми элементами и т. п., поэтому это введение контактной массы совместно с органическим хлоридом в псевдоожиженный слой с помощью приточной системы связано со значительными трудностями.

Цель изобретения — разработка способа получения метилхлорсиланов, который позволяет при использовании простой системы реакторов без дополнительных внутренних устройств и агрегатов добиться постоянного обновления поверхности контактной массы, не связанного с измельчением контактной массы, таким образом, чтобы в течение неограниченного промежутка времени при непрерывном производстве можно было поддерживать постоянное благоприятное соотношение целевых органохлорсиланов и который одновременно позволяет использовать контактную массу, обогащенную мелкозернистой фракцией.

Эта цель достигается за счет того, что хлористый метил подвергают взаимодействию с кремне-медной контактной массой при 280—

370 С в режиме периодически пульсирующего, ограниченного по объему, псевдоожиженного слоя, окруженного безвихревым слоем контактной массы, при совместном вводе хлористого метила и дополнительного количества контактной массы со скоростью 2 — 15 м/с в нижнюю часть реактора. желательно использовать частицы дополнительно вводимой контактной массы со средним диаметром на 10 — 40 / меньшим среднего диаметра частиц уже имеющейся в реакторе контактной массы. При этом в реакторе создается периодически пульсирующий, ограниченный объемом находящейся в реакторе контактной массы, псевдоожиженный слой, который по крайней мере частично окружен

ЗО

65 контактной массой, не находящейся в псевдоожиженном слое, а расположенной в виде неподвижного насыпного слоя. Органический хлорид и вновь вводимую контактную массу совместно подают снизу в один или в несколько локально ограниченных псевдоожижен н ы х слоев.

Совместное вдувание органического хлорида и контактной массы в периодически пульсирующий негомогенный псевдоожиженный слой дает возможность варьировать в широких пределах величину зерен вводимой контактной массы, избегая при этом унос частиц непровзаимодействующей контактной массы, закупорку в подающих трубопроводах или

«нарушение» псевдоожиженного слоя при работе реактора. Таким образом, имеется возможность подавать непосредственно в реактор измельченную контактную массу с более высокой мелкозернистой фракцией, причем нет необходимости в проведении предварительной обработки контактной массы.

Соотношение пульсирующего псевдоожиженного слоя к имеющемуся неподвижному насыпному слою в основном зависит от весового расхода органического хлорида, от вводного поперечного сечения, от поперечного сечения реактора в цилиндрической части и от расстояния между вводных трубок и стенок реактора, а при нескольких вводных трубках и от расстояния между этими трубками.

В процессе реакции движущиеся частички контактной массы переходят от неподвижного насыпного слоя в псевдоожиженный слой, а движущиеся частички контактной массы, находящейся в псевдоожиженном слое, переходят в неподвижный насыпной слой. Таким образом, устанавливается стационарное состояние между прилегающим к стенкам неподвижным слоем и псевдоожиженным слоем.

Пример 1. В реактор диаметром 400 мм и высотой цилиндрической части 4000 мм помещают контактную массу из 450 кг кремния, 40 кг меди и 4,5 кг цинка, содержащую 8 / мелкозернистой фракции размером частиц не более 200 м, нагревают до 350 С и начинают постоянно вводить хлористый метил в количестве 75 кг/ч, т. е. со скоростью 6 м/с. При этом выше вводной трубки образуется концентрический периодически пульсирующий псевдоожиженный слой, окруженный со всех сторон неподвижным насыпным слоем толщиной 5 — 10 см. В процессе реакции давление в реакторе достигает 1,5 кг/см при 340—

370 С. В результате за 870 ч непрерывной работы получают 18110 кг смеси метилхлорсиланов. Выработка кремния превышает

89 / . Соотношение метилтрихлорсилан: диметилдихлорсилан через 200 ч работы повышается до постоянной величины 0,27.

Пример 2. Аналогичные примеру 1 результаты получены в параллельном опыте с контактной массой, содержащей 80 / мелкозернистой фракции с размером частиц до

100 м, 608803

Формула изобретения

Составитель О. Минаева

Техред А. Камышникова Корректор Н. Федорова

Редактор В. Мирзаджанова

Заказ 688/11 Изд. М 428 Тираж 568

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Типография, пр. Сапчнова. 2

1. Способ получения метилхлорсиланов взаимодействием хлористого метила с кремнемедной контактной массой при 280 — 370 С в режиме псевдоожиженного слоя с дополнительным введением свежей контактной массы, отличающийся тем, что, с целью обеспечения постоянства состава контактной массы и поддержания постоянного соотношения диметилдихлорсилан: триметилхлорсилан в продуктах синтеза, процесс осуществляют в ограниченном по объему, периодически пульсирующем псевдоо>ки кенном слое, окруженном безвихревым слосм контактной массы, при совместном вводе хлористого метила и дополнительного количества контактной массы со скоростью 2 — 15 м/с в нижнюю часть реактора.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, 5 что используют частицы дополнительно вводимой контактной массы со средним диаметром на 10 — 40 /о меньшим среднего диаметра частиц уже имеющейся в реакторе контактной массы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ЧССР Мз 116209, кл. 1202603, опублик. 1965.

15 2. Патент ФРГ Мз 1155128, кл. 1202603, опублик. 03.10.63.