Технология элементоорганических мономеров и полимеров - Андрианов К.А.
Скачать (прямая ссылка):
цией реагентов. На рис. 28 изображен такой реактор — конический трехсек-ционный аппарат с вращающейся беспровальной распределительной решеткой 4. Неподвижные перераспределительные решетки 3 имеют долю «живого» сечения 20—30%. Для вращающихся решеток доля «живого» сечения играет гораздо меньшую роль в формировании слоя, чем для неподвижных решеток, но в первом случае соответственно возрастает важность правильного расположения отверстий. Применение вращающихся решеток исключает закупоривание распределительного ус- ч
тройства крупными агломератами, так Кон^ассаая как поверхность газораспределения непрерывно обновляется.
Эффективным средством повышения выхода целевых продуктов и увеличения степени конверсии алкил- и арил-хлоридов оказалось применение двух спаренных реакторов синтеза.
В табл. 13 приведены некоторые теплофизические показатели различных реакторов для прямого синтеза органохлорсиланов. Как видно из таблицы, при приблизительно равной удельной поверхности в реакторах с псевдоожи-женным слоем и механическим перемешиванием средние тепло напряженности, соответствующие фактическому тепловыделению, различаются на порядок, а максимальные теплонапряженности различаются еще больше. Сравнение средних и максимальных теплонапряженностей показывает, что реактор диаметром 400 мм и вращающийся барабан работают на предельных тепловых режимах, а в реакторе диаметром 600 мм с точки зрения условий теплоотвода имеется возможность увеличения производительности примерно на 60%.
Оценивая в целом метод производства алкил- и арилхлорсиланов, основанный на взаимодействии алкил- и арилхлоридов с элементарным кремнием (т. е. прямой синтез), следует сказать, что этот метод
Рис. 28. Реактор с неподвижными перераспределительными решетками и вращающейся распределительной решеткой:
1 — корпус; 2 — рубашка; 3 — перераспределительные решетки;
4 — распределительная решетка;
5 — вал.
78
Гл. 2. Получение органохлорсиланов
Таблица 13. Теплофизические показатели реакторов прямого синтеза органохлорсиланов
Показатели
Реактор с псевдо-ожиженным слоем
диаметр 400 мм
диаметр 600 мм
Вращающий-ся барабан с механическим перемешиванием (диаметр 1600 мм)
Реакционный объем, м&..........
Поверхность теплообмена, м$ .......
Удельная поверхность, м2/мЗ .......
Теплонапряженность, ккал/{м^-ч)
средняя ................
максимальная .............
Общий коэффициент теплонапряженности, ккал/(м1 • ч ¦ град)......... . . . .
0,38
1,4
3,70
17 000 20 000
50—80
0,87
3,2 . 3,64
30 000 50 000
180—220
22 48 2,18
3 200 3400
10—18
по сравнению с металлоорганическим синтезом более эффективен, в особенности при производстве метилхлорсиланов. Что же касается непредельных хлорсиланов (винил- и аллилхлорсиланы) и органохлорсиланов с высшими радикалами (гексил-, гептил-, октил-й нонилхлорсиланы), для них метод прямого синтеза к настоящему времени пока не разработан.
МЕТОДЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ЗАМЕЩЕНИИ АТОМОВ ВОДОРОДА В ГИДРИДХЛОРСИЛАНАХ АЛКИЛЬНЫМИ, АЛКЕНИЛЬНЫМИ И АРИЛЬНЫМИ РАДИКАЛАМИ
При получении алкил- и арилхлорсиланов методом прямого синтеза, как указывалось выше, в довольно больших количествах образуются алкил- и арилхлорсиланы, содержащие водород у атома кремния (гидридорганохлорсиланы), например:
Н3С Н
С2Н5
н
н
Эти соединения представляют значительный интерес для синтеза органохлорсиланов с разными радикалами у атома кремния — путем прямого алкилирования или арилирования гидридоргано-хлорсиланов хлорпроизводными непредельных и ароматических углеводородов.'
Методы, основанные на замещении атомов водорода в гидрид-хлорсиланах алкильными, алкенильными и арильными радикалами, в свою очередь подразделяются на три основные группы:
1) метод, основанный на высокотемпературной конденсации гид-ридхлорсиланов с хлорпроизводными олефинов или ароматических углеводородов;
Замещение водорода в гидридхлорсиланах органическими радикалами 79
2) метод, основанный на дегидрировании гидридхлорсиланов при их взаимодействии с ароматическими углеводородами;
3) метод, основанный на присоединении непредельных углеводородов к гидридхлорсиланам.
Для получения многих органохлорсиланов, содержащих непредельные, ароматические или высшие алкильные радикалы у атома кремния, определенный интерес представляет трихлорсилан, поэтому ниже процесс его производства рассмотрен подробно.
Получение трихлороилана в поевдоожиженном олое непрерывным методом
Трихлорсилан можно получить прямым синтезом из элементарного кремния и сухого хлористого водорода в псевдоожиженном слое:
3] + ЗНС1 —> БШСЛз : -н,
При этом протекают также побочные процессы образования четыреххлористого кремния и дихлорсилана
81+4НС1 —> ё1Си
-2н,
31 + 2НС1->¦ 8Ш2С12
и, кроме того, в незначительных количествах могут образоваться полихлорсиланы:
Н С1
ге31+2геНС1
[ I -31—31-
I I
С1 н
Большое влияние на процесс прямого синтеза трихлорсилана оказывает температура. Оптимальной величиной является 280— 320 °С; при повышении температуры более 320 °С увеличивается содержание четыреххлористого кремния в продуктах реакции, при понижении температуры менее 280 °С возрастает количество дихлорсилана и полихлорсиланов. На процесс синтеза трихлорсилана отрицательно действует влага, поэтому следует уделять особое внимание осушке исходного сырья и аппаратуры.
