[发明专利]在塔中酯化硅卤素化合物的方法和适用于此的装置

说明书

本发明涉及在单反应性蒸馏塔中连续制备(有机)硅烷酯或硅酸酯的改进的方法和适用于此的塔。

由EP 0 107 765 A2已知氯硅烷与醇在反应器和与其相连的塔的组合中生成烷氧基硅烷的反应。

EP 0 924 215 A2描述了通过借助反应性萃取使有机卤代硅烷与醇反应来制备烷氧基硅烷的方法。为此，将有机卤代硅烷溶解在与醇不混溶的液体中，并使这两种液体互相接触。

EP 0 650 968 A1中描述了用于制备碱金属-烷基硅酸盐水溶液的连续方法。为此，在第一阶段中，在反应器中转化有机三氯硅烷和醇。在第二阶段中，使来自第一阶段的反应混合物在塔中进一步与另外的醇对流反应，在第三阶段中，使来自第二阶段的酯化产物在混合反应器中与碱金属氢氧化物溶液反应以产生最终产物。

由DE 30 00 782 A1已知用于制备具有SiOC基团的聚硅氧烷的连续方法。该方法包括氯硅烷与醇在带有回流冷凝器的塔中在升高的温度下反应。在其上游连接第一反应器，例如搅拌釜或管式反应器，在其中由反应物制造液体反应混合物。在塔顶引入这种混合物。此外在塔的下端引入气态醇，以完成与氯硅烷的反应。在塔的下端取出反应产物。

EP 1 205 505 A描述了用于制备有机烷氧基硅烷的连续方法。该方法以两个工艺阶段进行。第一工艺阶段可以在搅拌釜或反应塔中进行，而第二工艺阶段在以50至200℃的塔底温度运行的反应-蒸馏塔中进行。第一工艺阶段中的有机氯硅烷与醇和水的反应在0至150℃的温度下进行。从该系统中除去形成的氯化氢并在0.5至180分钟的平均停留时间后将形成的粗产物转移到第二工艺阶段中。

EP 1 686 132 A1描述了用于制备含SiOC的化合物，例如烷氧基硅烷或富含烷氧基的有机硅树脂的连续方法。在由塔构成的两个反应单元中进行该方法。在此，在第一塔的上游提供预反应器，在其中使氯硅烷与醇和任选与水反应以产生反应混合物，将其导入第一反应单元。

在卤代硅烷与醇的酯化中，如今通常使用双塔法，其中使用反应器塔和初馏塔。在反应器塔中，在中部送入氯硅烷和醇。经塔顶排出在这些化合物的反应中形成的氯化氢。利用冷凝器和泵从反应器塔的底部取出在该反应中获得的粗产物并送入初馏塔中。在那里重新加热该粗产物，另外送入新鲜醇，并从初馏塔的底部取出完全反应的粗产物。

有机卤代硅烷和醇在一个塔中完全反应也已经是已知的。DE 2 061 189 A中描述了连续制备烷氧基(聚)硅烷的方法。该方法包括氯硅烷与醇和任选的水在配有回流冷凝器保持在升高的温度下的塔中反应。在此，在塔顶送入氯硅烷并在塔的下三分之一送入蒸发的醇。在醇的进料点下方从塔中取出反应产物。如此调节塔内部中的温度，以在反应过程中在塔顶始终存在沸腾的过量醇。该塔因此通常在升高的温度下运行。该已知方法因此在相关醇的沸点以上运行。

最后，由DE 34 31 839 A1已知通过使烷基三卤代硅烷与醇反应制备三烷氧基硅烷的方法，其中将醇添加到保持在沸点温度或以上的三烷氧基硅烷中，且其中该反应混合物，至迟在反应快结束时，保持在塔蒸馏条件下，由此蒸馏出形成的氯化氢，然后分离烷基三烷氧基硅烷。该反应可以在反应器和下游塔的组合中进行，但也可以在单塔中进行。

相对于反应器和塔的组合，单塔酯化是非常有利的。节省反应器塔和初馏塔之间的泵以及该泵上游的产物冷却器。此外，节省了能量，因为在单塔酯化中粗产物不再需要中间冷却以致随后再将其加热。此外，投资成本当然也低于双塔或反应器塔酯化。

但是，迄今已知的单塔酯化仍需要改进。因此，已经证明，用气态醇酯化造成理论上可能的转化收率降低。实验还表明，醇的进料点和量影响该反应的选择性。现在已经发现在单塔中以高选择性进行该反应的酯化法。

本发明涉及在单塔(1)中用式II的醇连续酯化式I的卤代硅烷以产生式III的硅烷酯的方法

R¹_aSiHal_b (I)

R²-OH (II)

R¹_aSi-(OR²)_b (III)

其中R¹是氢或一价有机基团，其中分子中的多个基团R¹在所给定义的范围内可以是不同的，

Hal是卤素原子，分子中的多个Hal原子在所给定义的范围内可以是不同的，

R²也可以是一价有机基团，