[发明专利]制备乙烯基氯硅烷的反应器和方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过氯乙烯与氯硅烷反应来连续制备乙烯基氯硅烷，尤其是乙烯基三氯硅烷的反应器和装置，以及连续制备乙烯基氯硅烷的方法。本发明尤其涉及从三氯硅烷和氯乙烯连续制备乙烯基三氯硅烷的方法，该方法通过在400-750℃温度下，平均停留时间为0.2-20秒，在常压下，在其中轴对称设置有转动的压排体的管式反应器中使氯乙烯与三氯硅烷反应来进行。

本发明还涉及通过氯硅烷与氯乙烯非催化性热反应制备乙烯基氯硅烷的方法，该方法在使用由具有视需要转动的压排体的环形缝隙式反应器和没有移动部件的下游连接的反应器组成的反应器组合条件下进行。

背景技术

乙烯基氯硅烷，尤其是乙烯基三氯硅烷，是有价值的产品，它们展示出宽的应用领域，例如作为交联剂或制备乙烯基聚硅氧烷。由乙烯基三氯硅烷制得的酯还用于精整玻璃纤维或制备电缆材料。

DE 936 445B公开制备乙烯基氯硅烷的方法，通过由氯乙烯和通式R_aSiHCl_3-a(其中R是苯基或含有少于5个碳原子的烷基，并且a＝0或1)的氯硅烷组成的混合物在550-650℃温度和低于3at压力下进行反应来制备.该混合物通常通过加热到相应温度的管导入，并加热至少2秒，优选5-20秒.该反应可以以此方式连续进行。该反应器符合目的地由陶瓷材料或金属制成，并且在其内部可以填充粘土薄片、玻璃棉或硅藻土.

DE-OS 22 10 189公开一种通过氯乙烯与氯硅烷在400℃-500℃温度下反应来制备乙烯基氯硅烷的方法，其中反应区中的停留时间为至少5秒。根据该公开内容，反应区的构造对于反应的进行有次要意义，只要可以将其加热到所希望的温度即可。由于该原因，直径较小的反应区是有利的。为进行该方法，公开了由耐腐蚀金属和由玻璃制成的管式反应器，内直径分别为3.55cm和1.9cm，长度分别为203cm和152cm。

DE-PS 20 02 258公开了一种方法，其中，在没有水分存在情况下，在较高温度下，在缩短的停留时间内，在内直径为3.5cm的管式反应器中，在680-850℃下和平均停留时间为0.2-1.8秒条件下，由三氯硅烷和氯乙烯合成乙烯基三氯硅烷.

该反应单纯地热方式进行，亦即没有催化剂.在三氯硅烷与氯乙烯的反应中，进行以下反应。

主反应：

除了该平衡反应外，还进行以下副反应和后续反应：

C₂H₃Cl+SiHCl₃→SiCl₄+C₂H₄

4SiHCl₃→3SiCl₄+Si+2H₂

C₂H₃Cl→C₂H₄+HCl

C₂H₂→2C+2H₂

C₂H₂+SiHCl₃→C₂H₅SiCl₃

C₂H₂+SiHCl₃→C₂H₃SiCl₃+H₂

C₂H₃SiCl₃+SiHCl₃→Cl₃SiCl₃H₄SiCl₃

选择性和转化率彼此成反比；取决于转化率，反应器效率以最大值进行。因此，高选择性伴随着较小转化率情况下不够的、经济上不可接受的反应器效率。

根据DE-PS 20 02 258中所述的方法，当反应器的内直径为35mm时达到特别好的产率。将管直径增大到50mm，会使反应器单元产生有限的、但远没有与管横截面增大成比例的效率升高.在更大的直径情况下，基于反应器体积计的特定的反应器效率有所降低。通过将反应器管的直径增大到50mm以上也不可能提高乙烯基三氯硅烷的时空产率，或者仅能保持。