[发明专利]采用结构优化的硅颗粒的用于制备甲基氯硅烷的方法

说明书

本发明涉及一种用于在流化床反应器中制备通式1(CH₃)_nH_mSiCl_4‑n‑m(1)的甲基氯硅烷的方法，其中n表示1至3的值并且m表示0或1的值，其中在铜催化剂的存在下使包含氯甲烷的反应气体与含硅的颗粒接触物料反应，其中工作粒料，指引入流化床反应器中的粒料或粒料混合物，包含1质量％的含硅颗粒S，所述颗粒由结构参数S描述，其中S具有至少0的值并且计算如下：方程式(1)，其中是对称加权球形度系数，ρ_SD是堆积密度[g/cm³]，并且ρ_F是平均颗粒实体密度[g/cm³]。

技术领域

本发明涉及在流化床反应器中由含氯甲烷的反应气体和含结构优化的硅颗粒的颗粒状硅接触物料生产甲基氯硅烷的方法。

背景技术

硅产品的市场对于活跃于其中的企业而言是快速变化的环境。需求变化，质量要求不断提高，原材料和能源价格不断变化以及法规越来越严格，都要求高度的操作敏捷性和效率，以实现最佳的经济效益。

一种特别重要的产品组属于技术描述硅酮：聚硅氧烷的类别。硅酮的工业生产通过有机氯硅烷的水解和随后的缩合而进行。在工业硅化学中，乙基硅氧烷占主导地位，而相应的起始原料氯(甲基)硅烷的合成具有最大的经济意义。后者几乎完全由所谓的Müller-Rochow直接合成(MRDS)进行工业生产。

在MRDS中，通常在催化剂和可选的合适的促进剂的存在下使包含碳键连的氯(通常为氯甲烷(MeCl))的有机化合物和硅反应，以根据反应方程式(1)提供有机氯硅烷，特别是氯(甲基)硅烷(MCS)。

(1)Si+CH₃Cl(催化剂，可选促进剂)---(CH₃)_nH_mSiCl_4-n-m+副产物(n＝1-3，m＝0，1)

表1总结了MRDS的典型主要产物和副产物及其典型获得的比例。

杂质如烃和金属氯化物也可能是副产物的组分。为了生产高纯度的有机氯硅烷，通常进行蒸馏。

表1

除了最高可能生产率(每单位时间和反应体积生成的有机氯硅烷量)和最高可能选择性(尤其是基于主要的最重要的目标产物二甲基二氯硅烷(DMDCS，(CH₃)₂SiCl₂))之外，还要求与整个工厂的安全且灵活操作相关的最高硅利用率。例如，DMDCS是生产直链和环状硅氧烷所必需的，它们本身可以进一步聚合以生产各种的聚二甲基硅氧烷。还寻求在出于清洁目的而停机之间反应器的尽可能长的正常运行时间。

MRDS可以不连续或连续进行。在两个变体中，原则上通过流化床反应进行有机氯硅烷的大规模工业生产，其中含有氯甲烷的反应气体同时用作流化介质。MRDS的流化床反应是复杂的过程，其中许多不同的影响变量和技术领域有交叉。

影响MRDS操作性能的最重要参数原理上是DMDCS的选择性、生产率、高沸点副产物低形成、副产物硅烷选择性和/或比率(副产物硅烷是除MRDS中形成的DMDCS以外的所有硅烷)、MeCl转化率和硅利用率。

已知的方法从根本上是复杂且耗能的。因此，例如，反应器的冷却代表了相当大的成本因素。除了可调节的反应参数外，MRDS在流化床反应器中的操作性能尤其是对原材料具有决定性的依赖性。对于连续模式，尤其是在反应条件下将反应物组分硅和MeCl以及催化剂和可选的助催化剂引入反应器中是进一步必要的，这与相当大的技术复杂性有关。不连续的MRDS通常同样复杂。因此，重要的是要实现尽可能高的生产率—每单位时间和反应体积形成的有机氯硅烷的量—和基于所需目标产物(通常是DMDCS)的尽可能高的选择性。