[go: up one dir, main page]

RU2099343C1 - Method of synthesis of trimethylchlorosilane - Google Patents

Method of synthesis of trimethylchlorosilane Download PDF

Info

Publication number
RU2099343C1
RU2099343C1 RU95104385A RU95104385A RU2099343C1 RU 2099343 C1 RU2099343 C1 RU 2099343C1 RU 95104385 A RU95104385 A RU 95104385A RU 95104385 A RU95104385 A RU 95104385A RU 2099343 C1 RU2099343 C1 RU 2099343C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
trimethylchlorosilane
methylchlorosilanes
synthesis
tetramethylsilane
silicon
Prior art date
Application number
RU95104385A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95104385A (en
Inventor
Л.Г. Матвеев
Ю.Т. Ефимов
Г.В. Максимова
А.Н. Степанова
В.И. Симаков
С.Е. Размахов
И.А. Желтухин
Original Assignee
Чебоксарское акционерное общество "Химпром"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Чебоксарское акционерное общество "Химпром" filed Critical Чебоксарское акционерное общество "Химпром"
Priority to RU95104385A priority Critical patent/RU2099343C1/en
Publication of RU95104385A publication Critical patent/RU95104385A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2099343C1 publication Critical patent/RU2099343C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry of organometallic polymers. SUBSTANCE: method involves the use of the following components as catalyst of disproportionation of products in the direct synthesis taken at the following ratio, wt.-%: gamma-aluminium oxide 20-40; copper of the sort PMS-1 3-6; zinc 0.3-0.6; antimony 0.03-0.06; lead chloride 0.8-1.5, and silicon of the sort KR-1 - the rest. Method is used for synthesis of methylchlorosilanes that are monomers for synthesis of polymeric organosilicon materials. EFFECT: increased yield of trimethylchlorosilane.

Description

Изобретение относится к области получения метилхлорсиланов, являющихся мономерами для синтеза полимерных кремнийорганических материалов. The invention relates to the field of production of methylchlorosilanes, which are monomers for the synthesis of polymer organosilicon materials.

Известны способы получения органохлорсиланов взаимодействием соответствующих хлоридов различных углеводородов, в основном хлористого метила, с кремнием в присутствии меди. Known methods for producing organochlorosilanes by the interaction of the corresponding chlorides of various hydrocarbons, mainly methyl chloride, with silicon in the presence of copper.

Известно, что подбор условий процесса и экономическую оценку способа прямого синтеза метилхлорсиланов ведут в основном по выходу дифункционального мономера диметилдихлорсилана. Однако для получения важных по свойствам кремнийорганических жидкостей необходимо иметь достаточное количество триметилхлорсилана, который получается с низким выходом при прямом синтезе. It is known that the selection of process conditions and the economic evaluation of the method for the direct synthesis of methylchlorosilanes are mainly carried out according to the yield of the difunctional dimethyldichlorosilane monomer. However, to obtain organosilicon liquids important in their properties, it is necessary to have a sufficient amount of trimethylchlorosilane, which is obtained with a low yield in direct synthesis.

В ходе прямого синтеза образуются малоценные мономеры, такие как метилтрихлорсилан, тетраметилсилан, утилизация которых затруднена. In the course of direct synthesis, low-value monomers are formed, such as methyltrichlorosilane, tetramethylsilane, the utilization of which is difficult.

Известен способ переработки легкокипящей фракции производства метилхлорсиланов, содержащей в основном (до 84%) тетраметилсилан по реакции диспропорционирования с диметилдихлорсиланом до триметилхлорсилана, как основного продукта, в присутствии катализатора безводного треххлористого алюминия при температуре 90oC.There is a method of processing a low boiling fraction of the production of methylchlorosilanes containing mainly (up to 84%) tetramethylsilane according to the disproportionation reaction with dimethyldichlorosilane to trimethylchlorosilane as the main product in the presence of an anhydrous aluminum trichloride catalyst at a temperature of 90 o C.

Конверсия тетраметилсилана и диметилдихлорсилана 60%
Недостатком этого способа является неудобство работы с безводным треххлористым алюминием из-за его высокой гигроскопичности, растворимости в метилхлорсиланах и сложности его отделения от последних.
The conversion of tetramethylsilane and dimethyldichlorosilane 60%
The disadvantage of this method is the inconvenience of working with anhydrous aluminum trichloride due to its high hygroscopicity, solubility in methylchlorosilanes and the complexity of its separation from the latter.

Известен способ превращения тетраметилсилана в среде избытка метилтрихлорсилана, содержащего катализатор безводный треххлористый алюминий (5 мол.) при температуре 130oC под давлением в автоклаве.A known method of converting tetramethylsilane in an environment of excess methyltrichlorosilane containing an anhydrous aluminum trichloride catalyst (5 mol.) At a temperature of 130 o C under pressure in an autoclave.

Выход триметилхлорсилана составляет 44% от теории. The yield of trimethylchlorosilane is 44% of theory.

Ближайшим к предложенному способу по технической сущности является способ, при котором диспропорционируют смесь продуктов прямого синтеза в присутствии метилтрихлорсилана при 300 500oC на катализаторе γ-окиси алюминия. Этим способом получают в основном диметилдихлорсилан, содержащий триметилхлорсилана 3 15%
Для повышения выхода триметилхлорсилана и степени конверсии хлорсиланов различного замещения, и тетраметилсилана, который содержится преимущественно (до 86%) в "легкой" фракции продуктов прямого синтеза метилхлорсиланов, предложена контактная масса для диспропорционирования, которая кроме g-окиси алюминия дополнительно содержит медь марки ПМС-1, цинк, сурьму, хлорид свинца и кремний марки КР-1, мас.
Closest to the proposed method by technical essence is a method in which a mixture of direct synthesis products is disproportionate in the presence of methyl trichlorosilane at 300 500 o C on a γ-alumina catalyst. In this way, mainly dimethyldichlorosilane containing trimethylchlorosilane 3 15% is obtained.
To increase the yield of trimethylchlorosilane and the degree of conversion of chlorosilanes of various substitutions, and tetramethylsilane, which is predominantly (up to 86%) in the "light" fraction of the products of direct synthesis of methylchlorosilanes, a contact mass for disproportionation is proposed, which in addition to g-alumina additionally contains PMS- grade copper 1, zinc, antimony, lead chloride and silicon grade KR-1, wt.

g-окись алюминия 20 40
медь марки ПМС 3 6
цинк 0,3 0,6
сурьма 0,03 0,06
хлорид свинца 0,8 1,5
кремний марки КР-1 остальное
Для реакции с тетраметилсиланом можно использовать четареххлористый кремний, метилтрихлорсилан, диметилдихлорсилан, метилдихлорсилан или их смеси, а в качестве тетраметилсилана промышленную "легкую" фракцию синтеза метилхлорсиланов с температурой кипения до 30oC, обычно имеющую следующий состав, мас. тетраметилсилан 84 86, метилдихлорсилан 9 11, трихлорсилан 3 4, четыреххлористый кремний 0,8 0,9; триметилхлорсилан 0,5 0,7; прочие до 1,0.
g-alumina 20 40
PMS grade copper 3 6
zinc 0.3 0.6
antimony 0.03 0.06
lead chloride 0.8 1.5
silicon grade KR-1 rest
For the reaction with tetramethylsilane, silicon tetrachloride, methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, methyldichlorosilane or mixtures thereof can be used, and as a tetramethylsilane an industrial "light" fraction of the synthesis of methylchlorosilanes with a boiling point up to 30 o C, usually having the following composition, wt. tetramethylsilane 84 86, methyldichlorosilane 9 11, trichlorosilane 3 4, silicon tetrachloride 0.8 0.9; trimethylchlorosilane 0.5 0.7; others up to 1.0.

Процесс проводят путем непрерывной подачи реакционной смеси, состоящей из "легкой" фракции производства метилхлорсиланов прямым синтезом и метилхлорсиланов различного замещения в цилиндрический реактор, наполненный катализатором при температуре 300 500oC.The process is carried out by continuous supply of the reaction mixture, consisting of a "light" fraction of the production of methylchlorosilanes by direct synthesis and methylchlorosilanes of various substitutions in a cylindrical reactor filled with a catalyst at a temperature of 300 500 o C.

Время пребывания смеси регулируется скоростью подачи смеси в испаритель и обычно равно 10 20 мл/ч. Процесс длится 50 ч с отбором проб каждые 5 ч для проверки активности контактной массы по ходу реакции диспропорционирования. The residence time of the mixture is controlled by the feed rate of the mixture to the evaporator and is usually 10 20 ml / h. The process lasts 50 hours with sampling every 5 hours to check the activity of the contact mass during the disproportionation reaction.

Конверсия метилтрихлорсилана и тетраметилсилана 68 75% конверсия диметилдихлорсилана и четыреххлористого кремния 75 85%
Осуществление способа получения метилтрихлорсилана путем реакции диспропорционирования метилхлорсиланов различного замещения в смеси с "легкой" фракцией продуктов прямого синтеза на контактной массе, содержащей, мас. гамма-окиси алюминия меньше 20% порошка меди ПМС-1 меньше 3% порошка цинка меньше 0,3% порошка сурьмы меньше 0,03% и хлорида свинца меньше 0,8% приводит к снижению степени конверсии исходных компонентов на 20 30% и снижению соответственно выхода триметилхлорсилана, что снижает производительность установки.
Conversion of methyltrichlorosilane and tetramethylsilane 68 75% conversion of dimethyldichlorosilane and silicon tetrachloride 75 85%
The implementation of the method of producing methyltrichlorosilane by the disproportionation reaction of methylchlorosilanes of various substitutions in a mixture with a "light" fraction of direct synthesis products on a contact mass containing, by weight. gamma-alumina less than 20% PMS-1 copper powder less than 3% zinc powder less than 0.3% antimony powder less than 0.03% and lead chloride less than 0.8% leads to a decrease in the degree of conversion of the starting components by 20 30% and decrease accordingly, the yield of trimethylchlorosilane, which reduces the productivity of the installation.

Применение контактной массы, содержащей, мас. гамма-окиси алюминия больше 40% меди более 6% цинка 0,6% сурьмы 0,05% и хлорида свинца 1,5% приводит к снижению содержания триметилхлорсилана за счет образования трудноразрушаемых дисиланов и тем самым высококипящей фракции силанов при разгонке образующихся продуктов. The use of contact mass containing, by weight. gamma-alumina more than 40% copper more than 6% zinc 0.6% antimony 0.05% and lead chloride 1.5% leads to a decrease in the content of trimethylchlorosilane due to the formation of intractable disilanes and thereby a high boiling fraction of silanes during the distillation of the resulting products.

Пример 1. В трубчатый наклонный под углом 30o реактор из нержавеющей стали длиной 800 мм и рабочей зоной 600 мм, диаметром 20 мм загружают 240 г контактной массы состава:
гамма-окись алюминия (ГОСТ 8196-85) 84 г (35 мас.)
порошок меди марки ПМС-1 (ГОСТ 4960-75) 12 г (5 мас.)
порошок цинка (ГОСТ 12601-76) 1,2 (0,5 мас.)
порошок сурьмы (ГОСТ 1089-82Е) 0,04 г (0,05 мас.)
хлорид свинца (ГОСТ 4210-77) 1,0 г (1,0 мас.)
порошок кремния марки КР-1 (ГОСТ 2169-69) 141,79 г (58,45 мас.)
Смесь сушат в токе азота при 350oC, затем реактор охлаждают до 300oC.
Example 1. In a tubular oblique at an angle of 30 o stainless steel reactor with a length of 800 mm and a working area of 600 mm, a diameter of 20 mm load 240 g of contact mass of the composition:
gamma-alumina (GOST 8196-85) 84 g (35 wt.)
PMS-1 grade copper powder (GOST 4960-75) 12 g (5 wt.)
zinc powder (GOST 12601-76) 1.2 (0.5 wt.)
antimony powder (GOST 1089-82E) 0.04 g (0.05 wt.)
lead chloride (GOST 4210-77) 1.0 g (1.0 wt.)
silicon powder grade KR-1 (GOST 2169-69) 141.79 g (58.45 wt.)
The mixture is dried in a stream of nitrogen at 350 o C, then the reactor is cooled to 300 o C.

Готовят смесь исходных реагентов, состоящую из 364 г (2,5 моль) метилтрихлорсилана и 262 г "легкой" фракции продуктов прямого синтеза, содержащей 220 г тетраметилсилана (84% или 2,5 моль), 28,8 г (11%) метилдихлорсилана, 10,5 г (4% ) трихлорсилана, 1,4 г (0,5%) четыреххлористого кремния и 1,3 г (0,5% ) триметилхлорсилана, после чего полученную смесь реагентов закачивают дозирующим насосом в испаритель, откуда пары поступают в верхний конец трубки с контактной массой в течение 50 ч. A mixture of starting reagents is prepared, consisting of 364 g (2.5 mol) of methyltrichlorosilane and 262 g of a “light” fraction of direct synthesis products containing 220 g of tetramethylsilane (84% or 2.5 mol), 28.8 g (11%) of methyldichlorosilane 10.5 g (4%) of trichlorosilane, 1.4 g (0.5%) of silicon tetrachloride and 1.3 g (0.5%) of trimethylchlorosilane, after which the resulting mixture of reactants is pumped by a metering pump into the evaporator, from where the vapors come to the upper end of the tube with contact mass for 50 hours

Выходящие пары конденсируют и получают 605 г смеси метилхлорсиланов, содержащей (по данным ГЖХ) 245,16 г триметилхлорсилана (90,3% выход от теории), 159,2 г диметилхлорсилана (49,34% от теории), 90,25 г метилтрихлорсилана (75% превращения от исходного), 70,26 г тетраметилсилана (68% превращения от исходного). The resulting vapors are condensed to give 605 g of a mixture of methylchlorosilanes containing (according to GLC) 245.16 g of trimethylchlorosilane (90.3% of theory), 159.2 g of dimethylchlorosilane (49.34% of theory), 90.25 g of methyltrichlorosilane (75% conversion from starting), 70.26 g of tetramethylsilane (68% conversion from starting).

При анализе конденсата через каждые 5 ч в течение 50 ч активность контактной массы по выходу триметилхлорсилана не менялась. In the analysis of the condensate every 5 hours for 50 hours, the contact mass activity did not change in the yield of trimethylchlorosilane.

Пример 2. Осуществляют по примеру 1, но используют контактную массу состава, мас. Example 2. Carried out as in example 1, but using the contact mass of the composition, wt.

гамма-окись алюминия 20,0
порошок меди марки ПМС-1 3,0
порошок цинка 0,3
порошок сурьмы 0,03
хлорид свинца 0,8
порошок кремния КР-1 75,87
Получают 605 г конденсата, содержащего 162,89 г триметилхлорсилана (60% от теории); 140,8 г диметилдихлорсилана (43,63% от теории), 170 г тетраметилсилана и 134,31 г метилтрихлорсилана.
gamma alumina 20.0
PMS-1 3.0 grade copper powder
zinc powder 0.3
antimony powder 0.03
lead chloride 0.8
silicon powder KR-1 75.87
605 g of condensate are obtained containing 162.89 g of trimethylchlorosilane (60% of theory); 140.8 g of dimethyldichlorosilane (43.63% of theory), 170 g of tetramethylsilane and 134.31 g of methyltrichlorosilane.

Пример 3. Осуществляют по примеру 1, но используют контактную массу состава, мас. Example 3. Carry out as in example 1, but use the contact mass of the composition, wt.

гамма-окись алюминия 40
порошок меди марки ПМС-1 6,0
порошок цинка 0,6
порошок сурьмы 0,06
хлорид свинца 1,5
порошок кремния КР-1 51,84
Получают 605 г конденсата, содержащего триметилхлорсилана 142,0 г (49,8% от теории), диметилдихлорсилана 142,62 г (46,1% от теории).
gamma alumina 40
PMS-1 grade 6.0 copper powder
zinc powder 0.6
antimony powder 0.06
lead chloride 1.5
silicon powder KR-1 51.84
605 g of condensate are obtained containing trimethylchlorosilane 142.0 g (49.8% of theory), dimethyldichlorosilane 142.62 g (46.1% of theory).

Пример 4. Осуществляют по примеру 1, но используют сырье в виде смеси метилхлорсиланов в количестве 687 г состава, четыреххлористый кремний 425 г (2,5 моль), "легкой фракции" синтеза метилхлорсиланов, содержащей 220 г (2,5 моль) тетраметилсилана и 42 г прочих метилхлорсиланов. Example 4. Carried out as in example 1, but using raw materials in the form of a mixture of methylchlorosilanes in the amount of 687 g of the composition, silicon tetrachloride 425 g (2.5 mol), the "light fraction" of the synthesis of methylchlorosilanes containing 220 g (2.5 mol) of tetramethylsilane and 42 g of other methylchlorosilanes.

Получают 655 г конденсата, содержащего 253,2 г триметилхлорсилана (93,2% теоретического), 178,8 г метилтрихлорсилана (49,13% выход от теории), 42,55 г диметилдихлорсилана, 76,50 г четыреххлористого кремния (82% превращения от исходного), 63,05 г тетраметилсилана (71,34% превращения от исходного). 655 g of condensate are obtained containing 253.2 g of trimethylchlorosilane (93.2% of theory), 178.8 g of methyltrichlorosilane (49.13% of theory), 42.55 g of dimethyldichlorosilane, 76.50 g of silicon tetrachloride (82% conversion from the original), 63.05 g of tetramethylsilane (71.34% conversion from the original).

Пример 5. Осуществляют по примеру 1, но используют сырье в виде смеси метилхлорсиланов в количестве 1230 г состава 968 г (7,5 моль) диметилдихлорсилана, "легкой фракции", содержащей 220 г (2,5 моль) тетраметилсилана и 42 г прочих метилхлорсиланов. Example 5. Carried out as in example 1, but using raw materials in the form of a mixture of methylchlorosilanes in the amount of 1230 g of 968 g (7.5 mol) of dimethyldichlorosilane, a "light fraction" containing 220 g (2.5 mol) of tetramethylsilane and 42 g of other methylchlorosilanes .

Получают 1170 г конденсата, содержащего 694,8 г триметилхлорсилана (85,3% выход от теории), 190,6 г метилтрихлорсилана (52,36% выход от теории), 240 г диметилдихлорсилана (75,2% превращения от исходного), 3,74 г тетраметилсилана (98,3% превращения от исходного). 1170 g of condensate are obtained containing 694.8 g of trimethylchlorosilane (85.3% of theory), 190.6 g of methyltrichlorosilane (52.36% of theory), 240 g of dimethyldichlorosilane (75.2% of conversion), 3 74 g of tetramethylsilane (98.3% conversion from the starting one).

Claims (1)

Способ получения триметилхлорсилана путем диспропорционирования легкой фракции продуктов прямого синтеза метилхлорсиланов с температурой кипения до 30oС в смеси с метилхлорсиланами различного замещения при 300 500oС на твердом катализаторе, содержащем γ-окись алюминия, отличающийся тем, что катализатор дополнительно содержит медь, цинк, сурьму, хлорид свинца и кремний при следующем соотношении компонентов, мас.The method of producing trimethylchlorosilane by disproportionation of the light fraction of the products of direct synthesis of methylchlorosilanes with a boiling point up to 30 o C in a mixture with methyl chlorosilanes of various substitutions at 300 500 o C on a solid catalyst containing γ-alumina, characterized in that the catalyst additionally contains copper, zinc, antimony, lead chloride and silicon in the following ratio of components, wt. γ-Окись алюминия 20 40
Медь 3 6
Цинк 0,3 0,6
Сурьма 0,03 0,06
Хлорид свинца 0,8 1,5
Кремний Остальное$
γ-Alumina 20 40
Copper 3 6
Zinc 0.3 0.6
Antimony 0.03 0.06
Lead Chloride 0.8 1.5
Silicon Else $
RU95104385A 1995-03-24 1995-03-24 Method of synthesis of trimethylchlorosilane RU2099343C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95104385A RU2099343C1 (en) 1995-03-24 1995-03-24 Method of synthesis of trimethylchlorosilane

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95104385A RU2099343C1 (en) 1995-03-24 1995-03-24 Method of synthesis of trimethylchlorosilane

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95104385A RU95104385A (en) 1996-12-20
RU2099343C1 true RU2099343C1 (en) 1997-12-20

Family

ID=20166022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95104385A RU2099343C1 (en) 1995-03-24 1995-03-24 Method of synthesis of trimethylchlorosilane

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2099343C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2499801C2 (en) * 2008-12-03 2013-11-27 Доу Корнинг Корпорейшн Method of producing trichlorosilane and tetrachlorosilane

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FR, заявка 2456113, кл. C 07 F 7/12, 1979. Bordean M., J. Organomet. Chem., 1985, 288, N 2, 131-138. DE, патент, 3436381, кл. C 07 F 7/12, 1986. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2499801C2 (en) * 2008-12-03 2013-11-27 Доу Корнинг Корпорейшн Method of producing trichlorosilane and tetrachlorosilane

Also Published As

Publication number Publication date
RU95104385A (en) 1996-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69414316T2 (en) Catalytic conversion of high-boiling residues from direct synthesis into chlorosilane monomers in the presence of hydrogen chloride and hydrogen
DE69016852T2 (en) Integrated process for the alkylation and disproportionation of halosilanes.
US4946980A (en) Preparation of organosilanes
GB2118958A (en) Redistribution of polysilanes in high boiling residues
US4297500A (en) Conversion of low-boiling constituents from alkyl-chlorosilane synthesis
CN1126724A (en) Method for preparation of methyl chlorsilane containing hydrogen
DE69418783T2 (en) Implementation of high-boiling residues of direct synthesis from chlorosilane monomers in the presence of chlorine
US2647912A (en) Production of dimethyl silicon dichloride
US4053495A (en) Process for preparing methylchlorosilanes
US5493043A (en) Method for redistribution and purification of methylsilanes
DE69022491T2 (en) Manufacture of tertiary hydrocarbon silyl compounds.
RU2099343C1 (en) Method of synthesis of trimethylchlorosilane
US2717257A (en) Redistribution of organosilanes
US4958040A (en) Process for the preparation of diorganohalogenosilanes
JPS6337117B2 (en)
DE69916223T2 (en) Redistribution of silalkylenes into an alkyl-rich silalkylene-containing residue
CA1336607C (en) Preparation of organosilanes
JP2551901B2 (en) Contact alkylation method
JPH06228162A (en) Preparation of dimethylchlorosilane
GB1598283A (en) Procudtion of dimethylaluminium chloride
US5777145A (en) Removal of chlorocarbons from organochlorosilanes
Gilbert et al. Alkylchlorosilanes. Reduction of Alkylchlorosilenes by Sodium Hydride and Hydrogen-Chlorine Interchange in Chlorosilanes
CN1185238C (en) A kind of method utilizing CH3SiC13 to synthesize (CH3)2SiC12
JP4447087B2 (en) Process for the conversion of polymeric silicon-containing compounds to monosilanes
SU252340A1 (en) METHOD FOR PRODUCING METHYLPHENYL-CHLOROSYLANEUM