制备烯基卤代硅烷的方法和对其合适的反应器技术

描述了制备烯基卤代硅烷的方法，该方法通过使选自乙烯基卤、偏二卤乙烯或者烯丙基卤的烯基卤与选自单卤代硅烷、双卤代硅烷或者三卤代硅烷的卤代硅烷以气相形式在反应器中反应，该反应器包括在管的一端配有入口（2）和在管的另一端配有出口（3）的反应管（1）以及具有环形缝隙式喷嘴（4），该环形缝隙式喷嘴具有用于反应物（7）的中心进料口（5）和用于其它反应物（8）的围绕中心进料口（5）的进料口（6），并且安装在入口（2）处和导入反应管（1）中。为了施行所述反应，烯基卤通过中心进料口（5）喷入反应管（1），卤代硅烷通过围绕的进料口（6）喷入反应管（1），并且均通过反应管（1）流向出口（3）方向。所述方法允许以高产率和以高选择性制备烯基卤代硅烷。相比于传统反应器，炭黑的形成明显减少。本发明专利技术还涉及用以施行气相反应的反应器，其特征在于存在至少下列元件：A)反应管（1），其具有B)在管一侧的入口（2）、C)在管另一侧的出口（3），以及D)具有环形缝隙式喷嘴（4），该环形缝隙式喷嘴具有用于反应物（7）的中心进料口（5）和用于其它反应物（8）的围绕中心进料口（5）的进料口（6），并且安装在入口（2）处和导入反应管（1）中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备烯基卤代硅烷的方法和对其合适的反应器本专利技术涉及制备烯基卤代硅烷，特别是由乙烯基氯和三氯硅烷制备乙烯基三氯硅烷的方法，以及对其特别合适的反应器。烯基卤代硅烷的工业大规模制备是普遍已知的。对于制备烯基卤代硅烷，在此代表性地进一步说明乙烯基三氯硅烷(III)的工业大规模制备。这由原料乙烯基氯(I)和三氯硅烷(II)进行。在此，按照以下反应方案(1)使硅烷(II)与乙烯基氯(I)在自由基高温反应中结合，并消去氯化氢(IV)：C2H3Cl(I)+SiHCl3(II)→C2H3SiCl3(III)+HCl(IV)(1)烯基卤代硅烷，例如乙烯基三氯硅烷(III)，特别是由化合物(III)通过酯化反应制备的乙烯基三烷氧基硅烷类，在有机硅烷化学中是工业上重要的中间产物或者最终产物。其例如用作塑料（如PVC、PP和PE）中的交联剂。在所述反应中，除了以上示出的主反应，还进行多个不希望的副反应。其中可以提及的例如是：A）按照以下方案(2)形成四氯化硅(V)：SiHCl3(II)+HCl(IV)→SiCl4(V)+H2(VI)(2)B）按照以下方案(3)形成双(三氯甲硅烷基)乙烷(VII)：SiHCl3(II)+C2H3SiCl3(III)→Cl3SiC2H4SiCl3(VII)(3)C）按照以下方案(4)形成炭黑(VIII)：C2H3Cl(I)→2C(VIII)+HCl(IV)+H2(VI)(4)通常在高温反应器中，在400至700℃的温度范围和1至2barabs的压力下，进行乙烯基氯和三氯硅烷之间的自由基放热取代反应。所述常见方法的特征在于，使用管状反应器或者具有旋转压出体（Verdrängerkörper）的反应器。对此的实例可在EP0438666A2、DE19918114A1和DE19918115A1中找到。上述方法具有多个缺点。其中包括由于逆混而产生的副产物、例如导致形成炭黑（反应方案4）的器壁反应和困难的温度控制。此外，乙烯基氯的转化率只能在最大80%的范围内调节，乙烯基三氯硅烷的选择性这时最大为约86%。在转化率>80%的情况下，由于进行所述副反应，该选择性明显下降。由于在使用传统反应器的情况下形成炭黑，必须定期停工和清洁该反应器。在EP0438666A2中描述了缝隙尺寸为20mm的环形缝隙式反应器。该环形缝隙通过在所述反应器外壳内的旋转压出体而形成。在文件DE19918114A1和DE19918115A1中同样描述了用以生产乙烯基三氯硅烷的环形缝隙式反应器，在其中在流过所述环形缝隙之后，流经绝热反应区，并且随后冷激所述反应气体。由DE19918115A1已知的常见方法方式实现85%的乙烯基氯-转化率，并且实现88%的乙烯基三氯硅烷-选择性，基于转化的乙烯基氯计。在100kg/h乙烯基氯和700kg/h三氯硅烷的进料情况下，在所述反应器的出口处出现下列所述反应混合物的物料流：乙烯基氯=14.9kg/h三氯硅烷=495.2kg/h乙烯基三氯硅烷=193.3kg/h氯化氢=43.6kg/h四氯化硅=38.1kg/h高沸物/其它次要组分=15.1kg/h上述反应器的产量为每月139t乙烯基三氯硅烷，或者特别地作为时空产率为900kg/(m3*h)。由DE19918114A1已知的常见方法方式实现86%的乙烯基氯-转化率，并且实现89%的乙烯基三氯硅烷-选择性，基于转化的VC计。在70kg/h乙烯基氯和420kg/h三氯硅烷的进料情况下，在所述反应器的出口处出现下列所述反应混合物的物料流：乙烯基氯=9.8kg/h三氯硅烷=274.8kg/h乙烯基三氯硅烷=138.5kg/h氯化氢=32.2kg/h四氯化硅=20.8kg/h高沸物/其它次要组分=15.5kg/h上述环形缝隙式反应器的产量为每月100t乙烯基三氯硅烷，或者特别地作为时空产率为648kg/(m3*h)。这两个比较例中描述了86%的最大乙烯基氯-转化率、89%的最大乙烯基三氯硅烷-选择性和900kg/(m3*h)的最大乙烯基三氯硅烷-时空产率。如今已令人惊奇地发现，相对于现有方法，在使用“喷嘴-反应器”类型的新型反应器情况下，可以明显提高所述目标产物烯基卤代硅烷，特别是乙烯基三氯硅烷(III)的产率和选择性。此外，进行保护性的方法方式，以便可以明显减小发生副反应趋势并且可以急剧减少副产物（例如炭黑）的形成。本专利技术的目的在于，提供制备烯基卤代硅烷的方法和对此合适的反应器，其相比于已知的方法和反应器具有提高的产率和选择性以及具有减小的副反应趋势。本专利技术涉及制备烯基卤代硅烷的方法，该方法通过使选自乙烯基卤、偏二卤乙烯或者烯丙基卤的烯基卤与选自单卤代硅烷、双卤代硅烷或者三卤代硅烷的卤代硅烷以气相形式在反应器中反应，该反应器包括在管的一端配有入口（2）和在管的另一端配有出口（3）的反应管（1）以及具有环形缝隙式喷嘴（4），该环形缝隙式喷嘴具有用于反应物（7）的中心进料口（5）和用于其它反应物（8）的围绕中心进料口（5）的进料口（6），并且安装在入口（2）处和导入反应管（1）中，其中烯基卤通过中心进料口（5）喷入反应管（1），卤代硅烷通过围绕的进料口（6）喷入反应管（1），并且均通过反应管（1）流向出口（3）方向。在本说明书的范围内，卤素理解为氟、氯、溴或者碘，优选为氯和溴，特别优选为氯。本专利技术使用的乙烯基卤是指乙烯基氟、乙烯基氯、乙烯基溴和乙烯基碘或者是指其两个或者更多个的混合物。优选使用乙烯基氯和/或乙烯基溴，极特别优选使用乙烯基氯。本专利技术使用的偏二卤乙烯是指偏二氟乙烯、偏二氯乙烯、偏二溴乙烯和偏二碘乙烯或者是指其两个或者更多个的混合物。优选使用偏二氯乙烯和/或偏二溴乙烯，极特别优选使用偏二氯乙烯。本专利技术使用的烯丙基卤是指烯丙基氟、烯丙基氯、烯丙基溴和烯丙基碘或者是指其两个或者更多个的混合物。优选使用烯丙基氯和/或烯丙基溴，极特别优选使用烯丙基氯。本专利技术使用的单卤代硅烷是指一氟硅烷、一氯硅烷、一溴硅烷和一碘硅烷或者是指其两个或者更多个的混合物。优选使用一氯硅烷和/或一溴硅烷，极特别优选使用一氯硅烷。本专利技术使用的双卤代硅烷是指式(Hal1)(Hal2)SiH2的化合物，其中Hal1和Hal2相互独立地表示氟、氯、溴或者碘。双卤代硅烷的实例是二氟硅烷、二氯硅烷、二溴硅烷、二碘硅烷或者例如氯-溴硅烷、氟-氯硅烷或者氯-碘硅烷的混合类型。还可以是指其两个或者更多个的混合物。优选使用其中Hal1和Hal2相同的双卤代硅烷。极特别优选使用二氯硅烷和/或二溴硅烷，并且特别是二氯硅烷。本专利技术使用的三卤代硅烷是指式(Hal1)(Hal2)(Hal3)SiH的化合物，其中Hal1、Hal2和Hal3相互独立地表示氟、氯、溴或者碘。三卤代硅烷的实例是三氟硅烷、三氯硅烷、三溴硅烷、三碘硅烷或者例如氟-氯-溴硅烷、二氯-溴硅烷或者氯-二溴硅烷的混合类型。还可以是指其两个或者更多个的混合物。优选使用其中Hal1、Hal2和Hal3相同的三卤代硅烷。极特别优选使用三氯硅烷和/或三溴硅烷，并且特别是三氯硅烷。极特别优选地，使三氯硅烷和乙烯基氯或者三氯硅烷和烯丙基氯相互反应。在本专利技术的反应器中，在中心处（即在反应管（1）纵轴上的位置处）将所述烯基卤与所述卤代硅烷一起喷入。在此本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备烯基卤代硅烷的方法，该方法通过使选自乙烯基卤、偏二卤乙烯或者烯丙基卤的烯基卤与选自单卤代硅烷、双卤代硅烷或者三卤代硅烷的卤代硅烷以气相形式在反应器中反应，该反应器包括在管的一端配有入口（2）和在管的另一端配有出口（3）的反应管（1）以及具有环形缝隙式喷嘴（4），该环形缝隙式喷嘴具有用于反应物（7）的中心进料口（5）和用于其它反应物（8）的围绕中心进料口（5）的进料口（6），并且安装在入口（2）处和导入反应管（1）中，其中烯基卤通过中心进料口（5）喷入反应管（1），卤代硅烷通过围绕的进料口（6）喷入反应管（1），并且均通过反应管（1）流向出口（3）方向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.24 DE 102012212913.81.用于烯基卤与卤代硅烷的气相反应的管式反应器，其特征在于存在至少下列元件：A）反应管（1），其具有B）在管一侧的入口（2），C）在管另一侧的出口（3），以及D）具有环形缝隙式喷嘴（4），其具有用于反应物（7）的中心进料口（5）和用于其它反应物（8）的围绕中心进料口（5）的进料口（6），并且安装在入口（2）处和导入反应管（1）中，其中紧接着入口（2）存在预热区（9），在该预热区（9）中将反应物（7、8）加热至所需的反应温度，并且其中将出口（3）导入用于冷却的产物（11）的储存容器（10）中，并且设置管道（12），通过该管道将一部分产物（11）引回到出口（3）附近，并且喷入位于其中的反应混合物中，由此骤冷所述反应混合物并且形成冷却的产物（11）。2.根据权利要求1的反应器，其特征在于，在中心进料口（5）处和/或在围绕的进料口（6）处设置工具，用其可以改变一个或者多个所述反应物在环形缝隙式喷嘴（4）中的流量。3.制备烯基卤代硅烷的方法，该方法通过使选自乙烯基氯或者烯丙基氯的烯基卤与选自三氯硅烷的卤代硅烷以气相形式在根据权利要求1的反应器中反应而进行，该反应器包括在管的一端配有入口（2）和在管的另一端配有出口（3）的反应管（1）以及具有环形缝隙式喷嘴（4），该环形缝隙式喷嘴具有用于反应物（7）的中心进料口（5）和用于其它反应物（8）的围绕中心进料口（5）的进料口（6），并且安装在入...

【专利技术属性】
技术研发人员：S巴德，N施拉德贝克，
申请(专利权)人：赢创工业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE