制备有机聚硅氧烷的方法技术

本发明专利技术涉及用于使氯硅烷部分烷氧基化的立式循环反应器，其具有用于醇/水混合物和硅烷混合物的分离的进料管路、配备有用于气态反应产物的排出管路的脱气容器、以及用于液态反应产物的溢出装置，其中所述循环反应器具有加热装置以及与该加热装置连接的用于调节循环中的温度的调节装置，该调节装置允许以至少5℃的精度调节反应介质的温度，其中额外的相分离单元连接至溢出装置，该相分离单元将过量的醇相分离出并送回循环反应器中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过使氯硅烷水解和缩合制备有机聚硅氧烷的多级方法以及设备，在该设备中可以有利地实施第一方法步骤。
技术介绍
是已知的。作为本专利技术的最接近的现有技术，可以参考 DE 10 2007 004 838A1及其中引用的文献。DE 10 2007 004 838A1揭示了如何通过在第一方法步骤中选择的压力和温度的条件在保持其他运行参数的情况下可以控制在根据本专利技术的方法中制备的有机聚硅氧烷的分子量及由此其他的产品特性。其他的工艺参数例如尤其是起始物质的化学计量数、反应时间等在此保持恒定，因为它们根据现有技术同样影响产品的特性。第一方法步骤在此在简单的连续运行的反应循环(参见图1)中运行，其设置有反应物的进料管路、用于分离出HCl的脱气容器以及溢出装置(Oberlauf)。将连续产生的反应产物(“部分烷氧基化物”)在缓冲容器中临时储存，然后将其用于后续的非连续水解步马聚O所述方法的缺点是，大部分在水解时释放的氯化氢不是以气态形式产生，因此无法将其送入HCl循环(与甲醇反应生成氯甲烷)。在第一步骤中获得的中间产物(“部分烷氧基化物”)仍然包含相当大量的不与氯硅烷反应的醇以及溶解在其中的氯化氢(“HC1”)。 这是非期望的，因为溶解在醇中的HCl气体必须在反应序列的后续的第2步骤中用水进一步稀释，并且无法经济地送回HCl循环中。此外，其在作为废物处理之前必须用氢氧化钠碱液中和，这涉及其他的成本。随后将在此形成的NaCl导入公共水体中并污染环境。因此，本专利技术的目的在于改进现有技术。就此而言，根据本专利技术的方法尤其是解决了3个问题1)减少诸如乙醇的醇基于硅烷混合物的用量，2)使无法进一步回收的HCl的损失最小化，及3)提高设备的生产能力。然而，这些工艺改进的关键的边缘条件是不改变最终产品的特性。然而，根据本领域技术人员所熟悉的观点，在改变诸如乙醇的醇的利用率时必须考虑到最终产品特性的改变，因为在第一步骤中产生的中间产物的关键特征在于与诸如乙醇的醇的转化率(=烷氧基化度)，其决定性地确定中间产物的反应性，及由此确定进一步转化生成最终产物的过程及其特性分布。因此，在生产成本方面值得期待地减少诸如乙醇的醇的用量时，必须考虑到部分烷氧基化物的更低的烷氧基化度(=更高的氯含量)，这导致更高的反应能力(例如参见S.Pawlenko，Houben-Weyl “有机化学方法(Methoden der Organischen Chemie) ”，第XIII/5卷，第4版，第161页)。由此在水解步骤中必须考虑到更快的反应、因此更高的分子量或者甚至凝胶化。现在出人意料地发现，可以在不改变产品特性的情况下实现所有之前所述的目的，条件是在循环反应器中实施第一反应步骤，该循环反应器配备有加热装置并且允许以优选 5°C、4. 5°C、4. 0°C、3. 5°C、3. 0°C、2. 5°C、2°C、1. 5°C、1°C，更优选 0. 5°C 的精度调节反应温度。
技术实现思路
本专利技术涉及用于使氯硅烷部分烷氧基化的立式循环反应器，其具有用于醇/水混合物和硅烷混合物的分离的进料管路、配备有用于气态反应产物的排出管路的脱气容器、 以及用于液态反应产物的溢出装置，其特征在于，所述循环反应器具有加热装置以及与该加热装置连接的用于调节循环中的温度的调节装置，该调节装置允许以至少5°C的精度调节反应介质的温度，其中额外的相分离单元连接至溢出装置，该相分离单元将过量的醇相分离出并送回循环反应器中。根据本专利技术的循环反应器是垂直循环反应器(参见图2)，其内衬物由对于在含水的醇与氯硅烷反应时产生的反应混合物稳定的材料组成，在其垂直管区段上安装有反应物醇/水混合物和硅烷(任选为硅烷混合物)的进料管路。允许在反应时分离出所形成的HCl气体并送至HCl回收装置的脱气容器位于该管区段上方。液态反应产物通过溢出装置由该循环反应器排出。根据本专利技术的加热装置有利地位于管式反应器的上升部分，在其中还具有反应物进料管路，因为在引入热量时额外地对HCl脱气，并因此额外地增强通过脱气驱动的反应混合物的自然对流(参见图幻。作为加热装置优选考虑所有在化学工艺技术中常用的允许将热能引入化学反应性介质中的装置。示例性地述及热交换器，例如利用加热介质(油、 蒸汽)运行的管束热交换器、电加热元件(加热线圈、加热棒、加热塞)、在导电介质中的电阻，例如在 DE 10 2006 053 157A1 (还参见 US4, 296，082A、US 4，252，602A、EP 775 511A) 中所述，以及微波加热装置、感应加热装置。优选为惯用的热交换器，例如可以利用廉价热介质(热水、蒸汽)运行的管束热交换器。但是，在导电性反应混合物的情况下特别优选为电阻加热。在式(I)的硅烷与包含优选5至30重量％的水、更优选8至25重量％的水、特别优选10至20重量％的水的含水的醇如乙醇的根据本专利技术的反应中，产生由用HCl饱和的醇相以及硅氧烷相组成的导电性两相反应介质，RaSiCl4_a (I),其中，R可以相同或不同，并且均代表SiC键结的、任选经取代的单价烃基，及a是 1、2、3。在利用交流电加热含有气体的导电性醇相时，几乎将液体中的所有能量用于加热。 不形成阻止热传递的隔热的气体薄膜。交变电压优选为至少10V、尤其是至少50V且优选为最高1000V。交变电压的频率优选为至少10Hz、尤其是至少30Hz且优选为最高10 000Hz、尤其是最高10 OOOHz0术语交流电还包括三相电流。根据本专利技术的循环反应器具有调节装置，其以优选5°C，在一个优选的实施方案中以4. 5°C、4°C、3. 5°C、3°C、2. 5°C、2°C、1. 5°C、1°C，特别优选以0. 5°C的精度调节反应介质的温度。电极的材料必须是导电的，并且对于反应介质具有耐受性，并且优选由石墨组成。根据本专利技术，根据本专利技术的循环反应器除了包括加热装置以外，还包括适合于使反应混合物的(较轻的)用HCl饱和的醇相在循环反应器中富集的装置。在最简单的情况下，该装置由接在溢出装置上的虹吸管(参见图幻组成。在此，在溢出装置的流动方向的意义上虹吸管的下降部分被设计为具有比较大的横截面的相分离容器。由于在此位置流动速度小，使密度比较低的醇相与硅氧烷相分离，并由此在溢出装置处富集，及由此在循环反应器中富集。由此在添加醇的量减少时还保持循环反应器中的醇浓度高。虹吸管的上升部分略高于原始溢出装置的高度。虹吸管的溢出装置根据“连通管原理”确定循环反应器中的液面。在用于在循环反应器中回收醇的装置的另一个实施方案中，部分烷氧基化的反应混合物(“溢流口”)在进一步加工之前在第二步骤中在缓冲容器中临时储存，在此同样可以实施相分离。对于该方法的紧接着的第二步骤，仅使用硅氧烷相，醇相泵回循环反应器中。 缓冲容器、相分离装置和技术再循环可能性在此意义上还可以理解为“醇富集单元”。还可以将多个醇富集单元加以组合。此外，本专利技术还涉及用于，其中在第一连续的步骤中,氯硅烷与相对于每摩尔可水解的氯0. 10至0. 50摩尔的水及与相对于每摩尔可水解的氯0. 30至1. 0摩尔的醇反应，其中水与醇的摩尔比为0. 13至 0. 85，其中将含水的醇与硅烷混合物的比例调节在所述范围内，从而使得醇本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·施泰格，
申请(专利权)人：瓦克化学股份公司，
类型：发明
国别省市：