Способ получения органоалкокси или хлорсиланов и устройство для его осуществления

ОГОЗ СОВЕТСКИХОЦИЛЛИСТИЧЕСКИХЕСПУБЛИК 5 О Р 7 18 151) 5 РЕТЕН ввод им, ака ин, Н.Г,УфимкевСССР85,СССР972,ГАНОАЛ КО КСТРО Й СТВО одукт: смеснов ф-лы (1 ГОСУДЛРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ВТОРС 1(01"ч"1 У СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ О СИ- ИЛИ ХЛОРСИЛАНОВ И ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Сущность изобретения: органоалкокси- или хлорсил 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 охлаждаемый цилиндрический корпус, снабженный в верхней части средством для подачи гранулированного магния и в нижней части средством для подачи смеси органогалогенида, кремнийорганического соединения и органического растворителя, с мешалкой,ЯПЯВ 4-п, где В - С 2 НБ, СбН 5; Я - С 1; ОС 2 Н 5; п=О - 4. Реагент 1; М 9 с размером гранул 20 - 30 мм в кол-ве 0,1 - 5,0 мас. ; с размером гранул 1 - 20 мм - остальное. Реагент 2: ВС и (С 2 НБО)Ю или ЯС 1, где В указано выше, Условия реакции: при 60 - 160 С в условиях противотока при 3-75-кратном избытке М 9, Устройство для получения органо-алкокси- или хлорсиланов включает корпус, перемешивающее устройство в виде охлакдаемой трубы, жестко закрепленной на полом охлаждаемом валу, при этом диаметр трубь 1 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,состоящеи из охлаждаемого вала с жестко закрепленным на нем перемешивающию элементом (наклонные лопасти).Недостатками 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) а 3 ) У 1 ) с2 И Я С с г. ЯЫ г) О1 2)3 С 1 К 1.10 1 Сс и М Я С 1 Р с 33 Б 1,",ссРЛКИ г 1,2 г 1 ГГЛ 4(сс с;гс РР ггТ)НОБКЕ)21 1/1: О:Сс;:с 32 Р 1,л ППЛГ сЦЕНИЛ П;:,8 ;О Г, С "и:133 КОГ 11/ь ОСг: ПопсРССЯ ЗО Г.ЧБГПОБ 2232(НОС И тегУ)СЬОГ Я8 г 1 сГ Осс,; : снг)Б О;88218 )8 Кус 01:Ой 1 СГ;с), " с)с ГР- (н а)1/з 2(и" с) и я О,)с г;1 гс ( л -.1; ". с с, с:,4 сс с",НИЯ 88 КОН 3 ТРКиЦ 1 г сгУ 1,.РЯ;С с 33 ЛЬЦИг-"и ГОЗМРРБМ) ЗС)3( 1:,Г; 1)0 Пя ГСс ВуОцИ СХБазыгЯс)сИЯММсЗССЬ),1003 3 вленняя цель достиГБОРя,Р 1, ТоОСУЦествля 10; 1 Р 2 Р(3 РЫБ 028 Б",ссс,сгРсй)с Т .ПБИ(3 ГРЯНУЛИРОВБНН(НО Ма НИЯ . ОБ.,830 МГру 1 уЛО ММ С 0)ГОНОГБЛОГ 811-1М с; с гсг;нииорганическим соединеиег 1 1 с: паялКОКС 1- Иг)И 1 ЕТРОХЛОРСГЯНОМ, СРБДСОРГЯ)4,)с 4 РСКП, Рас)вогРИТБЛЯ Г;,ОБ; РУ.Ы;(ПРО"сИЗОТКОМ К ГРО),ЛРГЗБЯН;,О.,с.)ОГ; ИО,Г 1 ) И П ОДД 8 РК 3 Н И И Б З 0 Н Р Г) Е Я К ., И 14,. .,: ". 1) ЯНОГО МОсЯГЧ)ГЗГГ 3 1;З(сЬТК:3 МЯГНИЯ Н с Г ГГРсаООО"С,. 3 Г)1 Отосм Догс;:)Л, РЛЬН:.:, сслм Б сосс "."г, - "Мас , (3 Г ГГ 328 (КОУ 2 ЧРС гГЗО10; .15.Е-ЕЕ с(33)с,:с)КОЗО 4 02)31 Е)ИИ Бид Я 1)сс 1 ЕсТО,г 3 Г Б с Б гс 13 О 1( Г О Б Л Я 8 т С, с) 0 2И 11 2Я г 3 с 1 - ,с .1 сБСК 1 КОРОггс" РУРс"БКЯ гХ Бкгуг 4 ИЯи (Е)г)я)3 ЯГ(3 Е)оц,п У 4 г)Псггс .ГгсРГОМ г 3 с)ОЛ- си СМБСИ Ор с 21:1 с СБ"а Босс,с 2г 3 О 13 ЯСТЗГ)13 И)ЕЛЯ, ЦисУЕе, г:"С Ос 1 ГРЗ;УЛИ. Л 3РОБЯННО. 0 МЯГНИЯ Ц с; (;сс,Г.Ы; ОО, ПРг) .ДУК Га СИЕ Геза 23 Гос)с1022 ЯЛ кой Г, Охл Я к Д " 8 м ь Г 1 Б О У О мс". Р 3,ь 10 Б Е 3 О Б Б Я Т)УООУ, СО сСКРеоковсь 11"1 ЗУГг .Гс саглИ 9 Е) г 8 Г)Г 3 аГ 3)38 1, саль никс)2;ь 1, :)с 1)ус- )ойсБс 3 с)и 1 О ДЛЯ20 ДОЧИ И БЫ ВОДО ХЯД(3 ГЕН ГБ с 0(3г)8СтБенно через цтуБс 3;3 1, 1с Б;)г ецп-к 1 Г)ОЛЫй И СНЯ 33 КБН ЬНУтРИ Бь 480 ИТСУ)г.М, ГГО НЕ УКЯЗЯНО НЯ СХЕГИй ХУЯДРГГН 3 ЧЕОГ:.;11 тУ- цер " . и сальн 1.ковое устройс; е)г 3 10 Г)о(.гупае вс БнЕББНюЮ пОлОСть Бауа .",а;.)алки 7;БНИЗ;г Бала 1)ОТОК ЕГ.;3 РЯЗБЕЛЯБ 3 СЯ; с):); Г:, Его 30 СГС,ПЯГГ Б СГ 1 ИРЯЛЬ Г), с) ОСТЯЛЕ 4 Г 1 Р (сЛИСЕСГБО "- во внутреннюю полост, вяла м 81;Бу Ки, ПЕ 30 Хосдя черРЗ СПИ 3 ЯЛЬ ПОТОК ХЛЯГ)а Г;1 Тс ;3 1 попадае Г Б верхнюО часть внутреней полости вяля меыалкл и вь)водится через саль никовое устройс;во 1 О и Е 3 ту)18 р 11 С;ПИРЯЛЬ ПОМИМО ЭЛЕМБНТЯ ОХЛЯКД 814 Ис ВЫПОЛНЯЕТ ОД)4(3 Б 38 МРсННО И РОЛЬ ПЕРБГ 18 Ц 313 Я,О /2 ГС УГ;ГЕос 7(,Твс), П;. З 31 УСЛОБНЯЯ 03 Ь.ПГ,г,;с с.,2)г 15 с)схгзРЗ д)ТГс:,; услСО; .ЯусаТЬ ; Г;Сь)0 Гала ссме.)Я )к 1 сто г ПЕ 1 Г:ГГГ)ь 2882 Гс 3 ЬГЬ с:.: Урн с )с .21 с)ОПРс";ЛРБРНой КРКГ"т 2 г БКч;с" 1 Г,31:, са ЗЯЕМБН ЯМ 1 (г)00",81)с. 2; и не Оо 388,О мм, и г)оремеь 1,.г)0:2 егои.,1 Г НГЯ БссПОЛНБНсс ГР Б Г)ИДР - :,Р с 31,. БИЯк, ; г)ОМ 1)БЕ)Ым О,ОО;3, ,/ с 1 яг,г; г,с 3 с; К Оц сгС 1;:.с 3 ЯУ)1, .83 УК 11 Й .Г;:.,Рг сег. Ко сс)Г 1 ".РвсиО .)ссу О,У;у Б 4 у:"31)ЬН 43 О /ц)814 Гта с.ОрП,сся реОК 2 Ог)Я, 1 Й) р 3(СТОЯ Ии",Р 1," ,БИТКЯМИ СГИс 2 уса.О, ППГПЕ 3 у уг,рл; )с, 2,2, ,Б,;: ;(ОУЦ, Г ",З" ЗьсесИ "313 Н 30 8 (Г."/1 1 КЦ,1 Зфс Г ) ",:: ,г,;,:ИЦс. гс 35 НОЛИсн ;22 ОГс)ТЕс: гс с;,сс1ЬХ с) Е) 3 г.1 8 О О БУ) У 5Блгсгс - Пон ых Раз ,аРов сдг 5) ЛЯООРатзйссо 0 ) Им, я Г)Г 23 г)ь)цЛ(снноГО: . О мг:;1. (з:.;н:(3Р,".:,;)ег;ГсйОРИТЫ Зг.,"ЯЧ, сСсс;(; П(ООЛ;, Г 10 -г;П сГ;иО рг .Гуу Ь с сзт.),; Л г)Г-;Сс 38 ТПО 4 Ьс иПООс 1 Ыц я 8421 ЫХ ИСГЬТан 1 И, Зт 3 Пг;ЗВОЛЯЕТСДОЛЯ)Ь БЫ 3 ОД, с)ГО ЗаЯБЛЯЕМЫЕ ОБЫй Со;таВ МО НИЯ И НОс)Ьй Г)ЕРРМЕЦ)И 3 Я(333 Ий ЭЛЕМ Н . : Б Я 3 О Е Ы М 8 К Д У С 0 0 0 И 8 Д И и Ь М11 ЗО,;,С ГЯ 3 Ел ЬС(ИМ За 1 ЫСЛОМ,1: Р И М 8 -, 1, Б аППаоат КОЛОссСГО тИПЯКОЛОННГ 3 ГО Т.ПЗ (ГЗКОГО жг- Лиаг:;Отса И БЫСО- ты, .як л р)лглсре 1), сн)363 ке)110 0 м 8 шзл КОЙГ ХЛЗКДЗО ЛЫ) г 3 ЗЛО)1 Г ЯКОГО жо Л ИЗ 1 ЛОПЗ) 1 Г )3 И Б;300) Ь . ) К;)ГГЛ, ,ЗК)О)1" ;Ь;МИ гОПЯ 35)ХИ за)-ру . 8 Н;ОГО 1;)О ) )Г МЯ)Гни 51 с раз,;п)игл Гознул 1,)0 гл.0 с / ш 8 Г; т Б 3я ) 01 с и )3 8 3 ьБ н / ) 0 и О Д 3 ч у 9 0 0 л / ч смеси, такого жо состава кяк Б при "лере 1, и загоуж:гОт 63 кг/ч гагния,8;1 пегатуру синтеза 50-109)" СОддерж)лвз)О. Охлаждением КОРпУСЯ Реа).тОРЗ и ПОДЗЧей Хлг)ДЯГ 8 НТЯ В ВаЛ мешалки (скс)рость г одзи хлздзгетз 6,3 л /г) те.пеоатугя; )я входе -5 С. на БыхОЛЕ )14"С), НзгрЭ.з нз ГриБОД мешалки реактора 38 - 40 З УвгЛИПТЬ Г )ГО)ГОСТЬ )30 гца) бо)388 900 л/ч не удается, тяк кяк ерез несколько часов температура синтеза возрастает до температуры более 110 С что приводит к схватываниям реякцг)онно)1 массы илл нзлипзниям 80)3 Бял мешялк 51 иу)и сГенки )38 акторз. Проесс при Дл)1 тегьной скОООсти Г 10 ДЯчи смеси харзктеризуе) ся износом шестерен привода .)8)пзлк)1, тоебуюцим прекоящения процесса и их зяма).), я также ЯБЯОийной "ЯЗ ГРУЗ К)1 поа 1 )и ЗСостав Об разую щ)лхся этилэтоксисиланов, мяс, %;Т 1 э)лэ- илэтоксиси;)з 11,14 Диэтилдиэтоксисилзг 85,40 Зт)ллтрглэ то кси с) л а н 1,00 Тетрзэтоксисилан 1,46 Хлористый этлл 1,00 55Из сравнеия Данных Гримеров 1 и 2видно, что использование предлагаемого авторами способа позволяет увеличить пооизвод)лтельность процесса (с 900 до 1000),11 глоль/л )2мл/л) четь)оеххлористОГОкрсчлния ", 504 глл/л толугэл)з. вниз реактора и магния (указанного грянсостава) сверхуреактора, со скоростью 70 кг/ч, Температуру сглнпгеэа 50-106"С) поддеоживают охЛ)З;гг)81 ие)Л КОРПУСЯ 08 ЯКТО 053 И ПОЯЧейХг)Я гЗГГ )1 ТЯ В БЗЛ М 8)БЗЛКИ и СП)г 1 рЯЛЬ гСКОрость подачи хлЯДЯГентг 5 4 м /ч, темГ 18 рзту-О г Ог- ра нз входе -5 )., на зыхОдс 26 С), 1-,згрузка нз привод мешалки реактора состзвл 5 ет 26-30 з при проведении с)лнтезз непрерывно Б течение более 20 сут,СОСТЯВ ОгбрЗЗ 3 гОьц);Хся ЭтилзтОКСИСИЛанов, мяс, %;Тг 3 иэтилэГоксис)лЯн )1,20 Д)ЛЭТИ/Д)ЛЭТОКСЛСИ)Я Н 80,13 Этгллтриэтоксиси)Я 1),76ОТРСЭОКСИС",г)Я0 01 ХЛО)РИС ЬЙ ЭТЛ Б СОСТЗБ 8 П)РОДУКТЯ СИН- теза Отсутс Г)3 уо Г. П )ООДукт си) теза и р)ГОден ДЛЯ ПОЛУЧ 81 ИЯ )ОЛИЭТИЛС)133 КСЯГ)ОГ):Х ЖИДКОС Гей)РО ЗБОД ТБЛЬ 10 СТЬ СГ )38 ЗКЦ 5)ОН)ОГО СбьегГЗ0;)О/1.П П И л л г 3 23 граг 3) )01111 яБ ЗГ;г)а 3" г 20 2 О 30 г. О 4 Г) 45 50 л/ч), снизить нагрузку на привод мешалки(с 38 - 40 а до 26 - ЗО а), а также обеспечить стабильный продолжительный режим работы реактора при лучшем составе продукта синтеза (отс) тствие хлористого этила, мень- : 88 содержание тетраэтоксисилана) и большем теплосъеме с вала мешалки и спирали (примерно на 50%),П р и м е р 3. Процесс синтеза осуществляют так, как описано в примере 1. Отличия: используют магний состава 99,9 мас, )ь .ранул с размером более 1 мм и не более 20 мм и О,1 мас. ,4 гранул с размером более 20 мм и не более ЗО мм; скорость подачи смеси 1400 л/ч, скорость догрузки магния 98 кг/ч,1-1 агрузка на привод мешалки 26 - 28 а, Тем 108 оС поддерживается охлаждением корпуса реактора иподачей хладагента в вал мешалки и спирзг)ьСостав образующихся этилзтоксисилаНОБ, МЗС. /о,Триэтилэтоксисилан 11,35Л,ИЭТ)1 ЛДИЭТОКСИСИЛЯ)87,98Этилтриэтоксисилан 0,42Тетряэтоксисилян 0,25Хлористь;й атил в составе продукта синтеза отсутствует. Продукт синтеза пригодендля получения полиэтилсилоксановых жидкостей, увеличить скорость подачи более1400 л/ч на г)родолжительное время не удается, так как в этом случае температура гидролиза продукта синтеза начинаетпревышать регламентные значения (более60 С), Производительность с 1 л реакционНОГО ООЬ 8 ма 1400 Г/г),П о и м е р 4. Процесс осуществляют,кзк в примере 1. подавая непрерьгвно 500л/ч смеси, состоящей из 290 мл/л хлорбензоля, 603 мл/л тетряэтоксисилана, 17 мл/дбромистого этила и 30 кг/ч магния. Температура 140-160 С, Нагрузка на привод мешалки реактора составляет 26-30 а.Производительность с 1 л реакционногообъема 500 г/ч.П о и м е р 5, Процесс осуществляют,как ь пр).море 1, подавая смесь, состоящуюиз ,5,0 моль/л (210 мл/л) хлористого этила,0,54 моль/л (63 м.г/л) четыреххлористогокремния, 0 84 моль/л (195 мл/л) тетраэтоксис)ллаьС и 532 мл/л толуола,Состав образующихся этилхлор-этилэтоксисиланов, мас, ",4,Диэтилдихлорсилан 15,00Триэтилхлорсилан З,ООТриэтилэтоксисллан 11,00Диэтилдиэ.Оксистл)ан 711,00Хлористый этил в составе продукта синтеза отсутствует, Производительность с 1 лреакционного объема 1000 г/ч./7 росЪгсоюпелт Составитель Б,КлоковТехред М,Моргентал актор Корректор И,Шмакова аказ 3620 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, ж, Раушская наб 4/5 при 1 КНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г, ужгород, ул,Гагарина, 101 Из приведенных примеров видно, что использование магния укаэанных размеров и в указанных количествах и использование перемешивающего трубчатого элемента укаэанных размеров позволяют увеличить производительность и улучшить стабильность процесса;Формула изобретения 1, Способ получения органоалкокси. или хлорсиланов путем взаимодействия гранулированного магния с размером гранул 1 - 20 мм с Органогйлогенидом и тетраалкок. си- или тетрахлорсиланом, подаваемых про" тивотоком к гранулированному магнию, при 3 - 75-кратном молярном избытке магния в среде органического растворителя при 60- 160 С, отличающийся тем,что,сцолью увеличения производительности и повышения стабильности процесса, дополнительно используют магний с размером гранул 2030 мм в количестве 0,1-5,0 мас, % от об.цегоколичества магния.2, Устройство для получения органоалкокси- или хлорсила оп, содержащее охлаж 5 даемый цилиндрический корпус, сабженныйв верхней части средством для подачи гранулированного магния, в нижней средствомдля подачи смеси органгалагенида, тетраалкокси- или тетрахлорсилана и органического10 оастворителя. охлаждаемый вал с жестко закрепленным на нем перемешивающим трубчатым элементом, о т л и ч а о щ е е с я тем.что, с целью увеличения производительностии улучшения стабильности процесса, труба15 перемешивающего элемента имеет диаметр,равный 0,06-0,14 диаметра корпуса, и скручена в спираль с диаме;ром, равным 0,69 - 0,89диаметра корпуса, и расстоянием мекду витками спирали, равным 0,06 - 0,21 диаметра20 корпуса аппарата,