Технология элементоорганических мономеров и полимеров - Андрианов К.А.
Скачать (прямая ссылка):
Фенилхлорсиланы широко применяются для получения различных кремнийорганических олигомеров и полимеров. Так, фенил-трихлорсилан, фенилдихлорсилан и дифенилдихлорсилан используются в синтезе полиалкилфенилсилоксанов для получения пластиков и лаков; дифенилдихлорсилан — для получения эластомеров и жидкостей, а трифенилхлорсилан — для получения жидкостей.
Некоторые свойства фенилхлорсиланов приведены в табл. 12.
Таблица 12. Физико-химические свойства фенилхлорсиланов
Соединение Т. кип., "С «а» пв
181,5 (при 750 1,2115 1,5246
мм. рт. ст.)
201,5 . 1,3144 1,5222
305,2 1,2216 15819
143,0 (при 10 1,1180 1,5810
мм рт. ст.)
(СвН5)331С1............... 378,0 —1 —
(т. пл. 97 °С)
70
Гл. 1. Получение органохлорсиланов
Вся аппаратура при промышленном осуществлении прямого синтеза алкил- и арилхлорсиланов может быть выполнена из обычных сталей, так как исходные вещества и продукты реакции при отсутствии влаги не вызывают коррозии материала. Аппаратура в целом простая — не требуется особых конструктивных решений, за исключением реактора, который должен быть изготовлен с учетом особенностей прямого -синтеза органохлорсиланов. -
Процесс прямого синтеза органохлорсиланов является гетеро-фазным процессом. Но отличие его от многих других гетерофаз-ных процессов состоит в том, что твердый кремний, находящийся в смеси с катализатором, является одним из исходных компонентов и, следовательно, оц в процессе синтеза постоянно расходуется. Это означает, что количество твердой фазы по мере образования продуктов реакции все время уменьшается. При этом соотношение кремния и катализатора в контактной массе непрерывно меняется, вплоть до полного расходования кремния, что, естественно, ухудшает условия реакции. Поэтому к конструкции контактных аппаратов для эффективного- осуществления прямого синтеза алкил-и арилхлорсиланов предъявляется ряд требований. Так, в контактном аппарате должны быть обеспечены:
1) возможность проведения непрерывного процесса при сохранении постоянного соотношения кремния и катализатора в контактной массе (т.е. необходимо обеспечивать постоянное и непрерывное пополнение кремния);
2) регенерация контактной массы непосредственно в аппарате, либо возможность постепенного отвода ее из реакционной зоны для регенерации в отдельном аппарате. В случае непрерывного процесса регенерация необходима, ибо контактная масса загрязняется реакционными продуктами, что ухудшает процесс;
3) равномерность температуры по реакционной зоне в ходе всего процесса, так как изменение температурного режима приводит к резкому изменению состава конденсата;
4) равномерный и постоянный отвод тепла, поскольку процесс прямого синтеза является экзотермичным.
Различные схемы прямого синтеза алкил- и арилхлорсиланов различаются в основном по конструкции контактного аппарата. В настоящее время известны два основных типа контактных аппаратов: реакторы стационарного действия, в которых контактная масса находится в неподвижном слое, и реакторы нестационарного действия, в которых контактная масса подвижна.
Реакторы стационарного действия бывают либо горизонтальными, снабженными внутри решетчатыми полками, либо вертикальными — башенного или трубчатого типа. Однако эти аппараты обладают рядом существенных недостатков. В частности, ввиду отсутствия в них перемешивания контактная масса в процессе синтеза спекается, что нарушает цикл работы и уменьшает степень полезного
Вааимодействие хлорпроизводных углеводородов е кремнием
71
Контактная пасса
превращения реагентов. Степень использования кремния в таких реакторах весьма низкая. Кроме того, операции загрузки и разгрузки контактной массы в реакторах стационарного действия очень неудобны и трудоемки. Все перечисленные особенности, естественно, исключают возможность промышленного использования этих аппаратов в непрерывных процессах прямого синтеза алкил-и арилхлорсиланов.
В настоящее время для осуществления прямого синтеза органохлорсиланов применяются реакторы нестационарного действия, в которых реакционная масса перемешивается — либо мешалкой (механическое перемешивание), либо с помощью взвешенного (псевдоожиженного) слоя, создаваемого за счет высокой скорости подачи алкил- или арилгалогенида в реактор.
Реакторы нестационарного действия с механическим перемешиванием. Известны два типа реакторов с механическим перемешиванием — вертикальные, или трубчатые,, и горизонтальные.
Вертикальный реактор {рис. 21) представляет собой аппарат, главную часть которого занимает реакционная камера 1, выполненная в виде цилиндра с крышкой и днищем. По высоте реактор разделен на три зоны (царги).
Длшхлорсиланм
Рис. 21. Вертикальный реактор с механическим перемешиванием:
1 — реакционная камера; 2 —
- - с ______ -___ -г- _____ рубашка; 3 — мешалка; 4 —
Каждая царга окружена рубашкой 2 филмр; 5 ~ холо«ильвик-для обогрева или охлаждения; в рубашке циркулирует теплоноситель. В реакционной камере 1 помещена мешалка 3, делающая 30—60 оборотов в минуту и выполненная в виде лентообразного шнека; такая мешалка обеспечивает отвод контактной массы от стенок реактора и ее перемешивание. Контактная масса постепенно проходит через реактор сверху вниз, непрерывно перемешиваясь. Отработанную контактную массу выгружают через штуцер в днище реактора. Газообразный хлористый алкил (или арил) подается через специальное распределительное устройство в нижнюю зону реактора. Образующиеся продукты выводятся из реактора через боковую трубу и поступают далее на очистку в фильтр 4, а затем в систему холодильников 5 (на схеме показан один) для конденсации.
