Способ получения органоалкокси или хлорсиланов и устройство для его осуществления
Сущность изобретения: продукт: смесь органоалкоксиили хлорсиланов ф-лы (1) RnSIR4-n, где R-CaHs, CeHs; R1 -Cl, OCaHs: . Реагент 1: Мд с размером гранул 20-30 мм в кол-ве 0,1-5,0 мае. %; с размером гранул 1-20 мм - остальное. Реагент 2: RC и (CaHsO Si или SICM, где R указано выше Условия реакции: при 60-160°С в условиях противотока при 3-75-краттом избытке Мд. Устройство для получения органо-алкоксиили хлорсиланов включает корпус, перемешивающее устройство в виде охлаждаемой трубы, жестко закрепленной на полом охлаждаемом валу, при этом диаметр трубы равен 0,06-0,14 диаметра корпуса, закрученной в спираль диаметром, равным 0,69-0,89 диаметра отрезка, и расстоянием между витками, равным 0,06-0,21 диаметра корпуса. 1 ил.
союз советских
СОЦИЛЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (st>s С 07 F 7/18
ГОСУДЛР СТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
Нt .< q
" 1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К ABTOP C l(0 MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4817250/04 (22) 08.02.90 (46) 15.10.92, Бюл, ¹ 38 (71) Данковский химический завод им. акад, К.А.Андрианова (72) Б,А.Клоков, IO.П,Гришутин, Н.Г,Уфимцев, С.И.Калинин и М.Е,Воро>кев (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 726825, кл, С 07 F 7/12, 1985, Авторское свидетельство СССР
N 417148, кл, В 01 J 19/18, 1972. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНОАЛКОКСИ- ИЛИ ХЛОРСИЛАНОВ И УСТРОЙСТВО
ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Сущность изобретения: продукт: смесь органоалкокси- или хлорсиланов ф-лы (1) Изобретение относится к химии кремнийорганических соединений, а именно к улучшенному способу получения органоалкокси- или хлорсиланов, которые используются в производстве полиорганосилоксанов, и устройству для его осуществле ия.
Известен способ получения органоалкокси- или хлорсиланов, включающий взаимодействие гранулированного магния (размер гранул от 1 до 20 мм) с органогалогенидом и кремнийорганическим соединением (тетраэтоксисиланом, тетрахлорсиланом) в среде органического растворителя (толуол), при
3 — 75-кратном молярном избытке магния при
60 — 160 С в реакторе, представляющем собой охла>кдаемый цилиндрический корпус, снабженный B верхней части средством для подачи гранулированного магния и в нижней части средством для подачи смеси органогалогенида, кремнийорганического соединения и органического растворителя, с мешалкой, „„5U„„1768605 Al
RnSIRq-p, где R — СрНБ, СбН5; R — CI; ОС2Н5; п=Π— 4. Реагент 1; Mg с размером гранул
20 — 30 мм в кол-ве 0,1 — 5,0 мас. 7; с размером гранул 1 — 20 мм — остальное. Реагент 2:
RCI и (C2HsO)
Недостатк",ми способа получения органофункциочальных силанов и аппарата для его осуществления являются; недостаточная производительность реактора (не более 850-900 л/ч), обусловленная ограниченной поверхностью теплосьема и отсутствием теплоотвода непосредственно из обьема реакционной.массы (между охлаждаемыми стенкой корпуса и валом мешалки), что приводит в некоторых случаях к спеканию реакционной массы и прекращению процесса; ненадежная работа аппарата из-за ограниченных размеров гранул магния (не более 20 мм), недостаточно эффективной работы мешалки и высоких нагрузках на ее привод, не обеспечивающих в некоторых случаях предотвращения образования или () 5;»()Y! j3,<-)!!/ij) c l л !5 () :»(j;; Р«-(к)О;Р(:.Псli i«le-! Pl i В(3 B f;" - 1/. -j i 1 f i 1 (l! (" 13; (/Лi."(- ;, !,», !51/, ((.- /1/
TB lO jj<.- )М 1 .:il 1 ;: (1,1: 1! Ч;;-,! n (-l;1,;:::. -;:1
LLiej!Ия п;..:.::,::3(;л c ilQ ".,:«((:Л)1 (I / () (1/ !-,ОС "::," j) 2 j !,5," Л Г I e (П О!В 223>< rj(i(""., И " .: П П I, / -,/(31 !,6<1.,5" Q/ /; /:;!:-,!3 D О!. Ь-.. (16 >ЕЛ:::13:!С)! IOj," !" СГ, " :)5/ (. iГ ti6 ãÐÓ Ки )(:.I Р(,,В<,l, 1!;II! НИЯ 88:;OHCòji /КН(ЛИ, ИСП/)Л(»<)С><5/31.3,;, .:-:Г»1,:, с,5(>Л ! Li u r-" 1! (>с! 3(.=,e (5-i/1 3 .jl/)1(;; ПЯ !С!Р f!0(>ЛИ . СXВВ 1Ы!3Л, 411<< 1 МЛCСЫ, )Огп >Б(16ННВЯ 6ЛЬ ДОСТИГ;- e! C!! .- 1 Ч) /5 ОС) ((j - ГГВЛЯ)0, i Р! (рерj-ii /(0<5 В .;.,/,;.,«5,-, - 10)/-т-.,)Г/ BИЕ Гран ГЛ" pQB Гр ЗнуЛ, 20 MMl С (3!2«ОНОГБЛО(61!!! )ОM /» 5 г>< М !-!()ОQГД)IИЧB/;КИ(! СОС»»<И/fЕН1;6(,1 (! (;! РДЛЛ— К 0 КС И; )) 31 1 С> .Т (3 (3 Х /"/ О Q C! 1 П а Н О (1 ) .. Р B Д С 0Р.(аНИЧe,:КО!(;/ РДС(BO/Р!",ГЕЛЯ, 1(:<Л/;"8!< Ы;< П!РОТИГЗ:1 1(»<ОМ К ГРЛ((,ЛИР<>ВДННQ (, / /П.<Г; (И);5, гl р/А п(1здер>кании В ВОПР г)еак!:,!,:,и 0- . : 5. ),;.(/ НОГО r/lj1 i ; fl IOÃO I;B(»(5! ТК:5 МЛ ГНИЯ Н l, /, jleliа Г106 Г30- (1>()«!, (р Отei < ()o! iQп)(;;: Р/(ь;((> /!6(lс)льзуюз r . :(j! 1 ." I)=. j":ep011 "/«)il л 20 ;30 мм и,<Ол)!ч<-,, -;". Р, — ".,(! Mec., / ОГ (зг))3(8! (; К О, !» 1 Ч 6 С Т ГЗ 0 1:.: . ! Il 11 j-j,, Ч L () i 1 > 1: /? f j< 6 З:1 Н (2 (5 l Ц И и Б И Г) =j (3 П B Р Л ТЛ, / .,ц(-;ЛС>Л г:.()e, )(:TB/,Ë let С()(>ой ((И ii»Л((3(1- Э: .lB(j1)hjii; ОРQ (; . С (ЗУ(3КДО i!151 . . jh (/5(»»/3«! TOP 0j< (," B l) >" / н (/3,,1/(;с с>Г2м /;. 0!; Дчlh .;;М613И О»Р(<3;.,и - :, " .(!!Ë/,<1,:.,;,."-"l И ",С :,j Г,(ЗЛСТЗО 3ИI е-,f)!!. (3; (!Ii, -(?1 " . ° !>««.) :,-!! I уi 11 )\0(32 И <10, С! 1,1Ä) I-j j,i,Ë",,, Ц < 1,/? I,С;l ) В Ь! >.Г! 1<5 П РО ДУК f th(IT8ЗЛ ЦB Рол (°::.::;;. -!" алкой ОХЛа>КЦБЕМЫ(1 ВВЛОМ jl 1 1«". (" . l:-/!0 (3 (()ОП ЛЧ Тj ),!00}, СО /Ск)г)6 <3 КО В<«l t I.::1 Зсl 6 .«/1 "Л МИ 9 B C<..(за(3дзт>ре 05; сальнико;ы. :«)у?-,:)с)й,:—:! B>r);110 5 ДЛ(3 i(,О,"1ЛЧИ И ВЫВОД<а! Х :.аг(СЗГЕ>(ТЛ Со . . (361СТj38 .,и;< чeррз !B!Туцр(3;3 1, 1! !,,.;! -и;1/5(цл — ки Г)СЗЛЬ)ЗЗ(и СНаб>КЗН ЬНутри ВЬП .;.: .(Т=Л 3(»1, ГГО не указано на сх(зме,), ) !! B,Ã,()I;-((з !:(."()6 . )3!ту ((ь», :i . и саль-IlhêOBOå устройсс»0 IО гlос.гуПае. ЯС ВНЕШНЮЮ ПОЛОСТЬ Вас)а ".а! >ЛЛК(", 7; B)l / "55/ ЛЛБ I10 OK BI/> P<3=:ЛРЛЯ-51 "Я КИ, П(30ХО//ЗЯ ЧВРРЗ СГ)И)3а!21! Ь ПОТО .: Хf! B Bet C) tTl);j5 попадаег Б Берхню(о часть Внутрен((ей полости Бала :8 ()длк)л и Выеоцится через саль никОБО 3 устройс;-BQ! 101 и шTyl(5р 11. 1:пираль пом )MO Элемента Охла>кде((ия Бы ПОЛ НЯ ЕТ 13ДН 3Bperriel l)10 И рОЛ Ь !38(3611 36ØI)БЛ",;>/!(/,Г(2 ус(ПО(с(С>Ге
3"; j«1i /-,-! 1.5j l!!) Я 1: "068 1„(/5НТР /-, /5;36;1/Л;,; /,,. 6 1 СЛ,) !. )Д<г/т)5 С Г>СЬ):: (3 -//i =:;je; =..: IÊI//! (:-jÒ() fi j!6!I5 i " НГ; i i(Я,с"!., б .-/ij./ 11ВР...!i! .c I! . 3) с?!I 1:)3! .; -,1,;;.,:) ., 0 П Р» П(» i f (10„1 >Кес КО -Т(:; О. Л, .10 /К Г ; j ),, НЛ(1>«(!Л Зле/
i, 1 Л Ih И 65 2 : :.;;, :-, 1 ", О ) ) З (i - 3 I< G f 1 и З 0 () () «Т 15ЯВЛЯЕ 1СЯ:(!СГIОЛЬ;)1" ВЛН!1<С МЛГ(<Н 4 !3 (3
С2В»М!С Г)ОМ 50!I ere j ММ И 18 :1 . ) .-..6 ./> (1, ., ..; и Не О/злее 30 fh(h, и 1-?реме/.()13:..: В(0:!(его -,;(Знта В).(пол>46(4;((3ГО В (ЗИДР—:;23/3 B)1;3.1.;ром j32(,Ij!/Ijh/ 0,01,>;3,; (Д/)аr .е I(31-:, .-..;!0"/,;. / ОЯЛ/„<ь.- l у>! 1,5, ji; (":...". l/< -; (. y 0, 1,)г l ПВВ-»Н 0 )1) — 0,15 3 В Н".(),", )j; Bf1,! Сг)ИР;-Л 4«.1«(!Q(г/(1У Уг!Рjj )1. : ц:,; ., :j 1 !В«5/, ;1/ С "Л и 1-.; К1 Сам;(;,", Л/>Ст;,/РВИ=.. - Ill!3é ЦОЛИ, (B;-: :0; I .,—:, I!Г,:, С Ка(: :; цордт(!0(4(..e (=: 3! 1(.;2;,.:,.) ..;;6(5 1 . j /j (l i,;;.,;; Р (1 f < 1 <1 !:;.i 1 ;. » 1 -, ! X г/ >,, /») /5 Р О B (fj ft «t »(5.» -> /5 Оll .1 ЫX pа;З(<еpОВ (ДЛЯ ilа .)О /БП"",::lо ) .,, I )М 5 . Г(3 / /L! LI л 61,.:. j О! 0 : 0 (1/ 3. У /,.1 -; . 2 (н,,/e j 2;(3/ f !ГЗД РИТЫ 1<гНОСЯ;,,:C "1: 0(<0 )flj ПР. 1 1(..: i) )i!, !10 Р; !5/, -1 Г 3-,-; „; l) <3!=;Cjо ) 00,4;,0; и П f30 1!51 ИЛ!6 Н ) I Ы>() С Гi Ь(; «! / .1И. Зт< П(;,3 ВОЛ ЯЕТ Вдела-1 ь Вы()од, !го заяеляемь е новый саста В "! л Bf н и Я и но!3ый f) 8PBi 18LII lh BHIQlll ий 3 и 6" 1<1 ".- Е .:: В Я 3 Л t t Ы M 8 >К Д У С О (3 О и (< Д () Н b! М И. З01 ;.! C Га1 ел! .-.Cj
3: р и м 8 -,.: 1, (3 аппарат коло!flcf0 типа IJ:.1 Д(-. ЗМ61 !30M (300 MM "1 ВН уТре! II! ИМ Д 16118 1 (3011 .1.)!/ /iм, ПP/И (3аСС1ОЯНИI/) Мe 4<ДУ BИТК<ВМ Cf)И <ПО, р,!1:; с>0 rhM загруженный 1000 кг . р;-нули« ОВ: —: -1:-jo " ма: 1!1,.<(cостава 95 0 мдс. /Г з>lз/ .: -.BL)" /.с:3: (30лее1 1"1м и !le ()олес2O ,;м; -.,),,12/ (> 33>а» :;f1! с размеро(<1 ()Олг (,)0 :.:;М 51 НС 0(Злее 1(2/ /1М. ОСjLI18CTBЛЯ!01 !48Ã! 138рь Bj ó!(3 ".; j:(f (000 . Г смеси, сос ГО>". LL;,e/j) из 3.,0 моль//> . (21 мл Г л) хлористого зт jffd, 1,; у)023!.-Гл,2(>5 млул> ЗBTQBзтокс. сj)fje!(а, 1768605 i; КОЛОННОГО Т|1П Л (ГЛ КО ГО жЕ .! Ил .Ti T!CB И !Т Ы ГОты, Bê |! !ip)и"-,!-po 1), с0|с10>ке!||In! 0 мешал КОй С !KBB K!I,BC" Ы;Л i!Bf!Ofi (1ЛКОГО >K;ОЛI18!И< T ПЛ) !1 Гli!ilла; < III Ы,.!1 К; Iг,,",, Л!, TО I; ь:; лl! i 1 л О и л с 1-я !.; !, 3;! f p ó,".. е |,; | О г 0; ) О О г |- м 8 г— НИЯ |, p TBI QpO!л f O>! II) fl I- -О f ãi; 0cT/L !<:,TL Tl я;0 i i l Îï !веры вн J!0 подачу 00 л/ч смеси, такого жс ГocTBBH клк в при "лере 1, и за Г >ужа|ОT 03 кГ/ч г18ГIi!ля. ел1I!сpiлт /ру с!1н тгзл 50-109 С i Оддао>кивл|О охлаждением корпуса pp8!<òîpB >1 подлчей хллдлгентл в вал мешалки (скс!роcTfi г одлчи хлз/>Зге!!Тз 6,3 МЗ/ I ТЕ|,|П p81уг>8,Л ВХОДЕ -5 C. НЛ f!b Хо|1Е 11 I Ñ). Нзгр /зкл нл привод мешалки реактора 38 — -10 -.. /,=лf;
900 л/ч не удается, TBK,-88 K ерез LfecKonf.K0 часов Т<.ëTflåðBT!/pB синтеза возрастает дс! температуры более 110г С. что приводит к СХВЗТЫВЗНИЯМ РРBKL!iICННО|1 МЗССЫ ИЛИ НЗЛИплниям ео |8 взл ..1ешалки или с Генки реакторB. Пр01!есс при дл|1 |е 1 ьной скорости Г10дзчи смеси харлктеризуе1ся износом шестерен привода !i!8!TBBë Kfi, требую ц |им прекрлщеf fия процОГсл и их ззмpfi!.I. з также авлоийнОЙ РЛЗГP>fBKf |Г ЛKTOPB! Состав Образующихся этилэтоксисилаНОВ, l!BC,,/-„: Т р 13 i fT 3 T 0 f< C LT C i< f! 8!! 11,14 Дизтилдиэ-,оксисиллн 85.4-0 Зтилтр!иэтоксис|1л8 1-! 1,00 Гетр:.!это ксиси!/1 8 н 1.46 Xf,op ncT Iй зтил 1,00 55 Из сравне!|ия Данных г|римеров 1 и 2 видно, что использование предлагаемого автОрами способа позволяет увеличить оооизводительность процесс- (с 900 до 1000 0 1!i i .",Qf!8!л |2 i м, /л) .|ег,i с-х ", магния (у:<лзанного cpBI!cOcTBBB) сверху реактора, со скоростью 70 кг/ч. Температуру с|инпгела (50-1060! ) поддеоживлют Oх1, Ла><г,. НИ !!.:; ОРПУCB PCBK ОРЛ И ПОДЗЧЕй ХУ|ЗДЗ ГО iTB В 88fi МЕ! О ЛЛ КИ i.! СП!Л РЛ/1 |-. СКОРОcTb полз <и х/|Здаге !ТВ 5.х|, м /ч, темперлту,-п-, о,p8 . на входе -5 |., и;.: выходo -28 J, |-,лгрузк- нл привод мешалки реактора состалл51еT?6-30 з при провсдении синтеза 1!е|1рерь:,вно о течение более 20 сут, L.ocTB 8 ОО! |Зггу!Оьцихся зтилэтоксисила НОВ, МЗС, %: Триэ rè/13 гокгисилBí 1! 1,20 Д|изтилдилтоксиси )ан 86,13 Эт|илтриэтоксиси/!л!! 1|,76 Тетр83 fof Xf1op!: ый эT! lfi 8 саста г1е прОДукта синтеза отсу-,с-, вус! Г. П род, кт си!|тела пригоден ДЛЯ ПОЛ /ЧЕГ|<:;=, |О/!ИЗ П!/|Сfif! Of П П |, гл n,/! г г|я Ci!8!i!!CII!ля Ii BO!!BOBT 2с> 1г, 50 л/ч), снизить нагрузку на привод мешалки (с 38 — 40 а до 26 — 30 а), а также обеспечить стабильный продолжительный режим работы реактора при лучшем составе продукта синтеза (отсутствие хлористого этила, меньее содержание тетразтоксисилана) и большем теплосъеме с вала мешалки и спирали (примерно на 50/). Пример 3. Процесс синтеза осуществля от так, как описано в примере 1. Отличия: используют магний состава 99,9 мас. о/ь ! ранул с размером более 1 мм и не более 20 мм и 0,1 мас., гранул с размером более 20 мм и не более 30 мм; скорость подачи смеси ! 4CD r/÷, скорость догрузки магния 98 кг/ч. -!Згрузка на привод мешалки 26 — 28 а, Гемпература сиHTe38 74 — 108 С поддерживаетс". охлаждением корпуса реактора и подачей хладагеHTB в вал мешалки и спираi! L Состав образующихся этилзтоксисилаH0 ü=, "BC. /oi, Триэтилэтоксисилан I 1,35 ДИЗТИЛДИЭTÎКСИС|ИЛЗН 87,98 Этилтриэтоксисилан G,42 TCTPB3T0KCi1CL1fTBH G,25 )::лористый атил в составе продукта синтеза отсутствует. Продукт синтеза пригоден для получения полиэтилcitlrîêcBHOâII> жидкостей, увеличит скорость подачи более 1400 л/ч на г-родолжительное время не удается, так I<8K в этом случае температура гидролиза продукта синтеза начинает превышать регламентные значения (более 60 С). Производительность с 1 л реакционНОГО Обьемл 1- "-.00 Г/ч, Пример 4. Процесс осуществляют, клк в примере 1. подавая непрерывно 500 л/ч смеси, состоящей из 290 мл/л хлорбензола, 603 мл/л тетраэтоксисилана, 17 мл/л бромистого этила и 30 кг/ч магния. Темпер8Тур8 140-160 С, Нагрузка на привод мешалки реактора составляет 20-30 а. Производительность с 1 л реакционного обь=ì"8 500 г!ч. Пример 5, Процесс осуществляют, как ь пр!.море 1, подавая смесь, состоящую из 3,0 моль/л (210 мл/л) хлористого этила, 0,54 моль/л (63 м/!/л!) четыреххлористого кремния, ОЯ4 моль,/л (195 мл/л) тетразтокс-исилана и 532 мл /л толуола Состав образующихся зтилхлор-этилэтоксисиланов, мас, /„! ДИЭТИЛДИХЛОРСИЛЗН 15,0Q Триэтилхлорсилан 3,00 Тризтилэтоксисилан 11,00 Диэ-,ИЛДИЗ-.ОКСИСИЛЗН 71! GQ Хл!Ористый атил в составе продукта синтеза отсутствует, Г роизводительность с 1 л реакционного объема 1000 г/ч. 1768605 1Ргт(циок1аЯ 6&8Ñ* Составитель Б,Клоков Техред М,Моргентал Редактор Корректор И,Шмакова Заказ 3620 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, ж-35, Раушская наб„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Из приведенных примеров видно, что использование магния указанньfx размеров и в указанных количествах и использование перемешивающего трубчатого элемента укаэанных размеров позволяют увеличить производительность и улучшить стабильность процесса; Формула изобретения 1, Способ получения органоалкоксиили хлорсил".íoo путем взаимодействия гранулированного магния с размером гранул 1 — 20 MM c органогалогенидом и ТрТ p3 IAKcK" си- или тетрахлорсиланом, подаваемых flpoтивотоком к гранулированному магнию, при 3 — 75-кратном молярном избытке магния в среде органического растворителя при 60160 С, о т л и ч а Icf шийся тем, что, с цел ью увеличения производительности и повышения стабильности процесса, дополнительно используют магний с размером гранул 2030 мм в количестве 0,1-5,0 мас, % от об .цего количества f ",:-:I f и ил. 2, Устройство для получения органоалкокси- или хлорсилаI ов, содержащее охлаж5 даемый цилиндрический корпус, clI Iá>IfåfIIIk=fin в верхней части средством для подачи гранулированного магния, в нижней средством для подачи смеси органгалагенида, тетраалкокси- или тетрахлорсилана и органического 10 растворителя. охлаждаемый вал с жестко закрепленным на нем перемешивающим трубчатым элементом, о Tл и ч а )0 LI) е е с я тем. что, с целью увеличения производительности и улучшения стабильности процесса, труба 15 перемешивающего элемента имеет диаметр, равный 0,06-0,14 диаметра корпуса, и скручена в спираль с диаме..ром, равным 0,59 — 0,89 диаметра корпуса, и расстоянием ме>кду витками спирали, рав, ым 0,06 — 0,21 диаметра 20 корпуса аппарата.
