Способ получения смеси метилхлорсиланов

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СМЕСИ МЕТИЛХЛОРСИЛАНОВ путем взаимодействия хлористого метила с кремнемедной контактной массой, представляющей собой смесь порошков кремния, меди, сурьмы, цинка или его хлорида и алюминия при температуре 260-330^oС и давлении 0,1-0,5 МПа, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса и увеличения содержания диметилдихлорсилана в смеси продуктов реакции, используют кремнемедную контактную массу, содержащую в качестве порошка алюминия порошок, представляющий собой частицы сфероидальной формы размером 10-2500 мкм, покрытые монолитной пленкой -оксида алюминия.

Предлагается улучшенный способ получения метилхлорсиланов, являющихся сырьем для производства кремнийорганических мономеров.
Известен способ получения метилхлорсиланов путем взаимодействия хлористого метила с кремнемедной контактной массой, состоящей из кремния и промотированной алюминием, сурьмой и магнием меди при 280-400^оС.
К его недостаткам относится сравнительно низкая производительность процесса и невысокое содержание диметилдихлорсилана в продуктах реакции.
Наиболее близким по технической сущности к описываемому способу является способ получения смеси метилхлорсиланов путем взаимодействия хлористого метила с кремнемедной контактной массой, представляющей собой смесь порошков кремния, меди, сурьмы, цинка или его хлорида и алюминия при температуре 260 330^оС и давлении 0,1 0,5 МПа, причем используют алюминиевый порошок, состоящий из частиц плоской формы диаметром до 80 мкм при толщине 1 3 мкм (алюминиевая пудра ПАП-1).
К его недостаткам относится низкая производительность процесса (до 80 г/кг ч) и невысокое содержание диметилдихлорсилана в смеси продуктов реакции (до 67,3%).
Целью изобретения является повышение производительности процесса и увеличение выхода диметилдихлорсилана.
Указанная цель достигается описываемым способом получения смеси метилхлорсиланов, заключающимся в том, что хлористый метил подвергают взаимодействию с кремнемедной контактной массой, представляющей собой смесь порошков кремния, меди, сурьмы, цинка или его хлорида и алюминия при температуре 260 330^оС и давлении 0,1 0,5 МПа, причем используют кремнемедную контактную массу, содержащую в качестве порошка алюминия порошок, представляющий собой частицы сфероидальной формы размеров 10 2500 мкм, покрытые монолитной пленкой -оксида алюминия.
Отличительным признаком описываемого способа является использование кремнемедной контактной массы, содержащей в качестве порошка алюминия порошок, представляющей собой частицы сфероидальной формы размером 10 2500 мкм, покрытые монолитной пленкой -оксида алюминия.
Размеры частиц, плотность и насыпной вес используемых по этому способу порошков алюминия должны быть близки к этим характеристикам для кремния и меди. Сфероидальная форма благодаря уменьшению парусности частиц также способствует снижению их выноса парами хлорсиланов и хлористого метила из реакционной зоны.
Наличие на поверхности частиц алюминия прочной и монолитной оксидной пленки предотвращает преждевременное превращение его в хлорид и вынос из реакционной зоны. По мере истирания оксидной пленки алюминий постепенно превращается в хлорид и активирует процесс. Широкая дисперсность используемых порошков алюминия также способствует постепенному поступлению в реакционную зону хлорида алюминия.
Можно использовать порошок алюминия, например, полученный распылением его расплава при 800 1000^оС азотом, содержащим кислород. При этом получают гранулы алюминия сфероидальной формы, покрытые прочной и монолитной -оксидной пленкой. Применяют алюминиевые порошки с размером частиц 10 2500 мкм. Можно использовать выпускаемые порошки марок АКП, ПА 0 2, АКА 20 и т.д.
Толщина оксидной пленки на поверхности алюминия зависит от многих факторов, таких как температура расплава, расход азота, содержание в нем кислорода, других элементов и т.д. Средняя толщина монолитной оксидной пленки составляет 30 370 .
Процесс проводят с использованием как чистого хлористого метила, так и его смеси с хлористым водородом или трихлорсиланом, взятым в отношении 1 0,5 0,01 (моль/моль соответственно).
П р и м е р 1. Синтез метилхлорсиланов осуществляют следующим образом. При комнатной температуре смешивают 1 г (5%) кремния, 0,0006 г (0,003%) сурьмы, 0,1 г (0,5% ) хлорида цинка и 0,05 г (0,25%) алюминийсодержащего порошка, полученного, например, распылением расплава алюминия при 800 950^оС техническим азотом. Полученную смесь порошков помещают в реактор, представляющий собой вертикальную стеклянную трубку диаметром 20 мм, снабженную в нижней части пористой перегородкой для подачи газообразного реагента. Контактную массу при комнатной температуре продувают в течение 15 мин азотом (0,1 л/мин), затем столько же хлористым метилом (12 г/ч). Не прекращая подачи хлористого метила, реактор помещают в электропечь, предварительно нагретую до температуры синтеза (260 330^оС). Образующиеся продукты конденсируют в ловушке при -78^оC, хлористый метил удаляют из конденсата при комнатной температуре, а метилхлорсиланы взвешивают и анализируют методом ГЖХ.
П р и м е р 2. При осуществлении процесса при повышенном давлении (0,03- 0,05 МПа) аналогично приготовленную контактную массу помещают в металлический реактор диаметром 20 мм, снабженный пористой перегородкой в нижней части и вводом хлористого метила под давлением 0,03 0,05 МПа; дозирование хлористого метила (12 г/ч) осуществляют специальным регулирующим устройством. Выход реактора снабжен манометром и регулирующим клапаном для поддержания давления в реакционной зоне.
Контактную массу в количестве 20 г, содержащую указанные выше добавки активаторов, помещают в реактор, герметизируют, продувают 15 мин азотом (0,1 л/мин), затем 15 мин хлористым метилом (10 г/ч). Реактор помещают в электропечь, предварительно нагретую до 260 330^оС и пропускают в течение 7 ч хлористый метил (10 г/ч).
Давление в реакторе устанавливают в течение 1 2 мин с помощью редуцирующего клапана. Продукты реакции на выходе из клапана собирают в ловушке, охлаждаемой до -78^оС. Непрореагировавший хлористый метил выпаривают, а оставшиеся метилхлорсиланы взвешивают и анализируют методом ГЖХ. Во всех опытах с использованием предлагаемых порошков алюминия выноса его из реакционной зоны не наблюдается.
Результаты опытов, иллюстрирующие предлагаемый способ получения метилхлорсиланов в сравнении с опытами в присутствии алюминиевой пудры ПАП-1, приведены в таблице.
Из таблицы следует, что описываемый способ позволяет повысить более чем в 2 раза производительность процесса, увеличить содержание диметилдихлорсилана с 67-70 до 88-89,0 мас. и улучшить другие показатели процесса.
Одновременно благодаря близкому гранулометрическому составу порошков алюминия и кремния, наличию на поверхности алюминия прочной монолитной пленки оксида заметно повышается технологичность и безопасность процесса получения метилхлорсиланов.
(57) ТЕКСТ РЕФЕРАТА ОТСУТСТВУЕТ