Технология элементоорганических мономеров и полимеров - Андрианов К.А.
Скачать (прямая ссылка):
Получение метилхлорсиланов. Механизм этого процесса в настоящее время окончательно не установлен. Однако наиболее вероятным представляется следующий путь образования метилхлорсиланов при каталитическом действии меди на реакцию хлористого метила с кремнием. Предполагается, что кремне-медный сплав состоит либо из двух фаз — свободного кремния и интерметаллического соединения Си381 (и-фаза), либо из ассоциата кремния с медью. В начальной стадии процесса при температуре синтеза хлористый метил взаимодействует с атомом кремния из интерметаллического соединения (или из ассоциата):
2СН3С1 + Си381—> (СН3)281С12+ЗСи
Сплав в реактор] синтеза
Рис. 11. Схема дробления кремне-медного сплава:
1 — щековая дробилка; 2 — ковшевый элеватор; 3 — башмак элеватора; 4, в — бункеры; 5 — шаровая' мельница.
Взаимодействие хлорпроизводных углеводородов с кремнием 45
Затем под влиянием выделяющейся активной меди как катализатора начинается взаимодействие между хлористым метилом и свободным кремнием из кремне-медного сплава:
2СН3С1 + 81 (СН3)281С12
Си
4СН3С1 + 281 —>• СН38Ю13 + (СН3)381С1
Си
ЗСН3С1+81 —> СН381С13+2СН3-
Образующиеся при этих реакциях свободные радикалы претерпевают дальнейшие превращения:
2СН3- —> СН4+С + Н2
При подаче хлористого водорода в зону реакции образуется метилдихлорсилан по уравнению:
Си
СН3С1+8] + НС1 —> СН38ШС12
Наряду с реакциями образования диметилдихлорсилана, ме-тилдихлорсилана, метилтрихлорсилана и триметилхлорсилана по-. бочно образуются в различных количествах также трихлорсилан, четыреххлористый кремний, газообразные продукты (водород, метан) и твердый продукт — углерод; образование газообразных и твердых веществ является результатом пиролиза хлористого метила и метальных и метиленовых радикалов. Все эти вещества получаются в различных соотношениях в зависимости от вида активатора кремне-медного сплава и количества подаваемого хлористого водорода. Необходимо также отметить, что образование углерода и накапливание его в контактной массе является одной из причин снижения активности кремне-медного сплава, повышения температуры синтеза, усиления пиролитических процессов и ухудшения состава реакционной смеси.
^ Схема производства метилхлорсиланов методом прямого синтеза приведена на рис. 12. В реактор загружают свежеприготовленный кремне-медный сплав, включают электрообогрёв и при 200 °С начинают подавать в аппарат азот через подогреватель со скоростью 8— %12м3/ч (на рисунке не показано) для сушки сплава. Температура В реакторе постепенно повышается до 340 °С. При достижении этой температуры подачу азота прекращают и начинают подавать газообразный хлористый метил.
Взаимодействие хлористого метила с кремне-медным сплавом осуществляется в псевдоожиженном слое в реакторе 4, выполненном в виде колонны. Ее верхняя расширенная часть 3 служит сепаратором для отделения мелких частиц сплава, увлекаемых потоком. Внутри колонны имеется трубка Фильда 11 с четырьмя ребрами для
46
Г л. 1. Получение ореанохлорсиланов
лучшего теплообмена; в трубку подается вода для съема выделяющегося тепла. Хлористый метил со склада поступает в емкость 1, охлаждаемую снаружи рассолом, откуда азотом передавливается в испаритель 2, обогреваемый паром (10 ат). Из испарителя пары хлористого метила через обратный клапан подаются в нижнюю часть реактора. В ходе процесса устанавливаются следующие параметры: температура в испарителе 120—150 °С; температура в нижней части
Рис. 12. Схема производства метилхлорсиланов методом прямого синтеза:
1 — емкость; 2— испаритель; з— сепаратор; 4 — реактор; 5 — фильтры; в, 7, 8 —
конденсаторы; 9 — сборник; 10 — центробежный насос; 11 — трубка Фильда. ¦ -
и в середине реактора 320—340 °С; температура в верху реактора 250— 300 °С; давление в реакторе 4—5 ат.
Продукты реакции и непрореагировавший хлористый метил поступают в сепаратор 3 и оттуда, пройдя фильтры 5 для очистки от мелких частиц сплава, попадают последовательно в конденсаторы 6, 7 и 8. В конденсаторы подают соответственно воду, рассол (—15 °С) и фреон (—50 °С). Конденсат, представляющий собой смесь метилхлорсиланов (40—70%) и непрореагировавшего хлористого метила (30—60%), собирается в сборнике 9, откуда насосом 10 перекачивается в отделение ректификации. При необходимости увеличить выход метилдихлорсилана в реактор наряду с хлористым метилом подают хлористый водород. Несконденсировавшиеся газы (1Ч2, Н2, СН4 и др.), так называемые отходящие газы, проходят хлоркальци-евую колонну (на схеме не показана) и водяной абсорбер для извле-
і
Взаимодействие хлорпроизводных углеводородов с кремнием
47
чения хлористого метила, нейтрализуются и через огнепреградитель выбрасываются в атмосферу.
Охлажденный отработанный сплав из реактора выгружают в бун-. кер и транспортируют в отделение обжига.
Отгонка непрореагировавшего хлористого метила и ректификация смеси метилхлорсиланов. В результате прямого синтеза метилхлорсиланов образуется конденсат следующего состава: 40—70% метилхлорсиланов и 30—60% хлористого метила (непрореагировавшего).
