CN101139354A - 用于连续工业制备3-氯丙基氯硅烷的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于连续工业进行反应的设备、反应器以及方法，其中将烯丙基氯A与HSi－化合物B在催化剂C和任选的附加辅料存在的条件下反应，该设备至少基于组分A(1)和B(2)的离析物结合装置(3)、至少一个多元反应器(5)和一个产物后处理装置(8)，多元反应器(5)包含至少两个反应器组件，其呈可替换预反应器(5.1)的形式，和至少一个其他的预反应体系下游的反应器组件(5.3)。

Description

用于连续工业制备3-氯丙基氯硅烷的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种通过将烯丙基氯与HSi-化合物反应来连续工业制备3-氯丙基氯硅烷的新反应器和设备以及其涉及的方法。

背景技术

有机硅烷，如乙烯基氯硅烷或乙烯基烷氧基硅烷(EP 0456 901A1，EP 0 806427 A2)，氯化烷基氯硅烷(DE-AS 28 15 316，EP 0 519 181 A1，DE 195 34 853A1，EP 0 823 434 A1，EP 1 020 473 A2)，烷基烷氧基硅烷(EP 0 714 901 A1，DE101 52 284 A1)，氟化烷基烷氧基硅烷(EP 0 838 467 A1，DE 103 01 997 A1)，氨基烷基烷氧基硅烷(DE-OS 27 53 124，EP 0 709 391 A2，EP 0 849 271 A2，EP1 209162 A2，EP 1 295 889 A2)，缩水甘油基氧基烷基烷氧基硅烷烷(EP 1 070 721 A2，EP 0 934 947 A2)，异丁烯酸氧基烷基烷氧基硅烷(EP 0 707 009 A1，EP 0 708 081A2)，聚醚烷基烷氧基硅烷(EP 0 387 689 A2)以及其他等等，存在高技术工业需求。生产其的方法和设备是长期公知的。这种产品相对地说是小吨位的产品并且主要用分批方法生产。通常使用可以多倍利用的设备来尽可能获得分批设备的高负载。然而在产物转化中需要这种分批设备的昂贵的净化和清洗过程。此外，需要频繁地将反应混合物在一个大体积的而贵并且个别强化的分批设备中长时间停留，来获得足够的产量。此后，上述的反应显著地放热，其反应热在100至180kJ/mol范围内。因此，在反应中不期望的副反应也对选择性和产量有显著的影响。如果上述的反应与氢化硅烷化有关，可能的氢裂解明显需要安全技术。此后，通常用半分批的方式得到离析物(Edukt)和催化剂并计量加入其他离析物。此外，还可以通过加入不同附加物使在分批或半分批设备的工艺中的波动较小，获得明显分布均匀的产量和产品质量。如果将由实验室/技术标准的产出在分批标准中转化(扩大)，将伴随出现不少的困难。

微结构化反应器作为这些例如用于聚醚醇的连续制备(DE 10 2004 013 551A1)或其他的氨、甲醇、MTBE(WO 03/078052)的合成是公知的。用于催化反应的微型反应器也是已知的(WO 01/54807)。然而至今还缺少或至少没有实现用于工业生产有机硅烷的微型反应器技术。此时，由烷氧基硅烷和氯硅烷水解的倾向-已经在少量湿气下-和相应地在有机硅烷生产设备中烘烤的倾向被视为后续的问题。

发明内容

因此，本发明的目的为工业生产3-氯丙基氯硅烷提供了进一步的可能性。尤其要求为连续生产该有机硅烷提出进一步的可能性，此时力求将上面所提的缺点减至最小。

该目的将按照本发明在权利要求书中相应的说明被解决。

本发明以令人惊奇的方式发现，在催化剂C存在的条件下，用简单和经济的方式按工业标准连续在基于多元反应器(5)的设备中用烯丙基氯(组分A)氢化硅烷化含HSi的组分B，尤其是氢化氯硅烷，可以有利地进行，此时，特别是多元反应器(5)包含至少两个反应器组件，其呈可替换预反应器(5.1)的形式，和至少一个其他的预反应器下游的反应器组件(5.3)。

这样在本实施方式中通过使用多元反应器(5)来按照本发明的方法连续运转是有利的，因为前面的多元反应器(5)实现了用新的预反应器也在运转条件下有针对性替换预反应器，在该预反应器中在运转时间后分离出明显量的水解产物。

此时，使用装配了填料的预反应器的特别的优点在于，其实现了有针对性和有效地分离水解产物或水解产物颗粒，从而可以实现通过沉淀和烘烤在反应器中减小阻塞倾向和设备停滞时间。

在本发明可以存在其他的分批添加，离析物就在进入多元反应器之前连续预混合，此时可以得到冷的预混合物，接下来在多元反应器中加热并且就在那目标明确和连续地进行反应。也可以向离析混合物中添加催化剂。接下来可以将产物连续后处理，例如在一个浓缩蒸发器、精馏蒸发器和/或在一个短程蒸发器或薄层蒸发器中等等-仅仅列举几个可能性。在反应过程中释放的反应热可以有利地通过与反应器体积相比大的反应器内壁表面-如果设置了-的多元反应器中由热传导介质传出。此后，通过多元反应器的使用可以实现快速、放热(wrmetnend)反应的明显提高的空间-时间-产量。这可以通过快速混合离析物、在分批方法中较高的离析物平均浓度水平，即没有限制通过离析物衰退和/或升高温度实现，升高温度通常可以附加加速反应。此外，本发明可以实现以相对简单和经济的方式保持实现方法的安全性。所以本发明可以实现极大的反应强度，尤其是在与标准-分批方法相比高于90％，以空间-时间-产量为基准的反应条件下缩短工艺时间。优选上面的反应在一个不锈钢多元反应器中进行。因此，为了上述反应的进行，作为有利的方式放弃使用特殊材料。此外，可以通过连续进行方式在压力条件下进行反应，确定金属反应器的较长的寿命，因为跟分批方式相比材料老化的速度明显较慢。而且，与可相比的分批方法测试相比明显改善了再生产的可能性。此外，本方法明显减小了在转移来自实验室或技术标准产出时放大(scale-up)的危险。尤其在此连续方法中在使用按照本发明的设备下实现了通过在烘烤或沉淀条件下也无中止的令人惊奇的长的设备使用时间，其中该设备有一个多元反应器，其有利地包含至少一个可替换的、优选充满填料的预反应器。此外，以令人惊讶的方式发现，本方法有特别的优势，即多元反应器在真正的反应开始之前用反应混合物冲洗，即预调理，尤其是反应混合物含均相催化剂时。通过这种措施可以出乎意料地快速调节恒定的工艺条件至高水平。

因此，本发明的主题是一种用于连续工业进行反应的设备，其中将烯丙基氯A与HSi-化合物B在催化剂C和任选其他辅料的存在下进行反应，且设备至少基于组分A(1)和B(2)的离析物结合装置(3)，至少一个多元反应器(5)及一个产物后处理装置(8)，其中多元反应器(5)包含至少两个反应器组件，其呈至少一个可替换预反应器(5.1)的形式，和至少一个其他的预反应体系下游的反应器组件(5.3)。

此外，本发明的主题是一个用于转化可水解硅烷的多元反应器(5)，尤其是这种含有H-Si单元的硅烷。就多元反应器而言，其包括至少两个反应器组件，其呈至少一个可替换预反应器(5.1)的形式，和至少一个其他的预反应体系下游的反应器组件(5.3)。

这里优选装配填料的预反应器(5.1)。合适的填料为例如-但不只是-结构化的填料，即有规律或无规律相同大小或不同大小的颗粒，优选中等的颗粒大小，此时中等颗粒截面直径为≤各自反应组件(5.1)自由截面的1/3，尤其优选1/10至1/100，即中等粒子截面积优选100至10^-6mm²，如金属屑、纤维/毛、球体、碎片、有圆形或接近圆形或多边形截面的绳索、线圈、圆柱体、管状、杯状、马鞍状、蜂窝状、平板状、格栅状、网状、开孔海绵状、无规律形或空心体、(结构)密封或由前面说的结构体包裹、由金属、金属氧化物、陶瓷、玻璃或塑料构成的球体，此处所说的填料为，例如-但不只是-由钢、不锈钢、钛、铜、铝、氧化钛、氧化铝、刚玉、氧化硅、石英、硅酸盐、粘土、沸石、碱金属玻璃、硼玻璃、石英玻璃、多孔陶瓷、玻璃化陶瓷、特种陶瓷、SiC、Si₃N₄、BN、SiBNC等等构成。

附图说明

图1至6是作为优选的本发明实施方式获悉的设备或设备部件流程示意图。

图1为获悉的优选连续设备，其中离析物组分A和B在组件(3)中结合，通入组件(5)中，此时其可以含有固定催化剂，在设备(5)中反应，在组件(8)中后处理反应产物。

图2表示上面连续设备的进一步优选实施方式，此时，将催化剂C通入组分B中。催化剂也可以通入组件(3)或-由如图3获悉的-催化剂C就在在进入多元反应器组件(5)前计量加入到组分A和B的混合物中。

此外可以分别向前面所说的物流中任选加入其他辅料。

此时，对于反应器组件被理解为多元反应器(5)的元件，其中每个元件在上述反应中占一块区域或反应空间，参看例如图4中的(5.1)(预反应器形式的反应器组件)及图5中(5.5)[集成分块反应器(5.3.1)的反应器组件]，以及(5.10)[微管束热交换反应器(5.9)的反应器组件]。即多元反应器(5)的反应器组件按照本发明的规定为特别是不锈钢或石英玻璃毛细管、不锈钢管或标出尺寸的不锈钢反应器，例如在微管束热交换反应器[例如(5.9)]中的预反应器(5.1)、管(5.10)以及集成分块反应器[例如(5.3.1)]形式的用墙包围区域(5.5)。此时可以给反应器元件内壁涂层，例如涂以陶瓷层、金属氧化物层，如AL₂O₃、TiO₂、SiO₂、ZrO₂、沸石、硅酸盐等等，仅仅列举几个，有机聚合物也是可以的，尤其是氟化聚合物，如特氟隆。

所以按照本发明的设备包含一个或多个多元反应器(5)，就其而言，其基于至少2至1000000个反应器组件，包括所有期间的自然数，优选3至10000，尤其是4至1000个反应器组件。

此时，反应器-或反应空间具有至少一个反应器组件，优选垂直于流动方向的半圆形、半椭圆形、圆形、椭圆形、三角形、正方形、矩形或梯形截面。优选这种截面的截面积为75μm²至75cm²。尤其优选截面积为0.7至120mm²以及期间数值的所有数值。对于圆形截面，其直径为≥30μm至＜15mm，尤其优选150μm至10mm。多边形截面优选具有边长为≥30μm至＜15mm，优选0.1至12mm。此时，可以按照本发明的设备在一个多元反应器(5)中放置有不同形状截面的反应器组件。

此外，在反应器组件中结构长度，即从反应-或产物流进入反应器组件，参看例如(5.1和5.1.1)或(5.5和5.5.1)，至流出，参看(5.1.2)或(5.5.2)，优选长度为5cm至500m包括期间数值的所有数值，尤其优选≥15cm至100m，更特别优选20cm至50m，特别是25cm至30cm。

在按照本发明的设备中优选各自反应体积(也可认为是反应器体积，即来自截面和结构长度的产物)为0.01ml至100L的反应器组件，包括期间数值的所有数值。尤其优选按照本发明设备的反应器组件的反应器体积为0.05ml至10L，更特别优选1ml至5L，更特别优选3ml至2L，特别是5ml至500ml。

然后，按照本发明的设备可以基于一个或多个多元反应器(5)其优选串联。上述的多元反应器(5)还可以连续接通，以便来自前面多元反应器的产物可以通入下游多元反应器。

当前的多元反应器(5)可以是有利地分为离析物组分流(4)或(5.2)，其以合适的方式分为各个部分流，参见例如图5中(5.4)以及图6中(5.11)。在反应后，产物流可以聚集在一起，参看例如图5中(5.7)、图6中(5.12)以及(7)，接下来有利地在后处理组件(8)中后处理。此时，一个这种后处理组件(8)首先具有冷凝步骤和蒸发步骤，其伴随着一步或多步的蒸馏步骤。

此外，按照本发明的设备的多元反应器(5)基于至少一个，优选至少2个串联的不锈钢毛细管或基于至少两个串联的石英玻璃毛细管或至少一个管束热交换反应器(5.9)或至少一个集成分块反应器(5.3.1)。

此时使用特殊的不锈钢毛细管、反应器或预反应器，其有利地是由高稳定性、耐高温以及不生锈的不锈钢构成；例如但只不是，预反应器、毛细管、分块反应器、管束热交换反应器等等，由型号为1.4571或1.4462的钢构成，参见，特别是按照DIN17007的钢。此外，不锈钢毛细管或多元反应器的面向反应空间的表面配置聚合物涂层，例如含氟涂层、其他特氟隆或陶瓷涂层，优选任选多孔SiO₂-、TiO₂-或AL₂O₃-涂层，特别用于吸附催化剂。

使用集成分块反应器是特别有利的，如其作为温度可调节分块反应器，由确定的结构化金属片构成(下面也是称为平面)，可以由http://www.heatric.com/pche-construction.html获悉。

生产上述用于制造分块反应器的结构化金属片或平面可以通过腐蚀、旋转、切断、铣切、铸造、辗平、功能腐蚀、激光加工、等离子体技术或一种其他技术用公知的处理方法实现。添加确定的有针对性的有序结构，例如槽和接缝，一方面极其精密地加入金属片，特别是由不锈钢制成的金属片。此时开始在金属片正面发现独立的槽或接缝是普遍的，并且通常结束于金属片的背面。

图5表示有多个反应器组件或元件(5.5)的一个集成分块反应器(5.3.1)平面。此时，一个这种平面通常由一个金属底座平板同其上的金属墙(5.6)构成，其邻接反应空间(5.5)同金属盖板以及一个调节温度的组件(6.5，6.6)，优选一个较宽的平面或结构化金属板。此外，该组件(5.3.1)包含一个反应器元件(5.5)中离析物混合物(5.2)的交付和分布的区域(5.4)和一个结合来自反应区域(5.5)的产物流和导出产物流(7)的区域(5.7)。此外，在集成分块反应器(5.3.1)范围内多个这种上述的平面可以相互连接。这种连接可以例如通过(扩散)焊或焊接实现；这些和其他这里可使用的加工技术，也可以参看www.imm-mainz.de/seiten/de/u_050527115034_2679.php？PHPSESSID＝75a6285eb0433122b9cecaca3092dadb。此外，这些集成分块反应器(5.3.1)围绕温度调节组件(6.5，6.6)是有利的，该温度调节设备实现加热或冷却分块反应器(5.3.1)，即达到目标温度。为此，介质(D)，例如Marlotherm或Mediatherm，可以通过热交换器(6.7)调节温度，并通过泵(6.9)的管道(6.8)和温度调节组件(6.5)的管道(6.1)进料，并且通过(6.6)和(6.2)输出，并通入热交换器组件(6.7)。此处，在集成分块反应器(5.3.1)中释放的反应热可最佳通过最窄路径控制，由此避免对目标反应进程有不利影响的温度最高值。还可以装配集成分批反应器(5.3.1)和有关的温度调节组件(6.5，6.6)，在每两个反应元件平面之间放置一个温度调节平面，其还可以实现温度控制介质在区域(6.1，6.5)和(6.6，6.2)之间的定向传导。

在按照本发明的设备中，尤其优选i)基于至少一个预反应器(5.1)和至少一个预反应器下游的不锈钢毛细管(5.3)的多元反应器(5)，或ii)基于至少一个预反应器(5.1)和至少一个预反应器下游的石英玻璃毛细管(5.3)的多元反应器，或iii)基于至少一个预反应器(5.1)和至少一个集成分块反应器(5.3或5.3.1)的多元反应器，或iv)基于至少一个预反应器(5.1)和至少一个微管束热交换反应器(5.3或5.9)。此外，由(D，6.3，6.4)以合适可调节温度，即可冷却和/或加热，通入预反应器(5.1)，参看图4。

通常已经传输痕量的水用于水解烷氧基-或氯硅烷离析物并用来贮存或烘烤。这种在多元反应器(5)范围内预反应器(5.1)的实施方式，尤其对于硅烷反应的特别优点在于除了进行连续反应之外，通过有针对性地分离和提取水解产物或颗粒可以将无计划暂停或停工时间减至最短。因此，按照本发明装配的预反应器(5.1)可以前面和/或后面连接额外的用于颗粒分离的过滤器。

通常按照本发明用于连续工业进行反应的设备涉及组分A和B的离析物结合装置(3)，至少一种上述的多元反应器(5)，和产物后处理设备(8)，参考图1、2和3，此处多元反应器(5)包含至少两个呈可置换预反应器(5.1)形式的反应器组件，其优选装配填料，和至少一个其他的在预反应体系下游的反应器组件(5.3)。

此时，每次来自储藏组件的离析物组分A和B可以用泵和任选用不同的权衡系统在区域(3)连续有针对性地结合。通常，组分A和B在周围环境温度优选为10至40℃时计量加料并在区域(3)混合。至少一种组分、两种组分或进料或相应的混合物还可以被预热。因此，上述的储藏组件可以调节空气并且储藏器的温度可以调节。此外，离析物组分在压力下结合。通过管道(4)可以将离析混合物连续输入多元反应器(5)。

此时，多元反应器(5)优选用温度调节介质D(6.1，6.2)给与或保持在所期望的运转温度，以便非期望的由分批设备获悉的温度峰值和温度波动通过上述按照本发明的设备有利地被避免或足够小。

产物-或粗产物流(7)将连续通入产物后处理设备(8)，如一个精馏组件，此处可以例如通过顶部(10)连续提取低沸点的产物F，如过量加入的和最佳的可回收硅烷，并通过底部(9)连续提取高沸点产物E。由组件(8)还可以提取侧流作为产物。

如果需要，组分A和B的反应必须在催化剂C存在的条件下进行，因此可以以有利地方式向离析物流中通过计量加入投入均相催化剂。还可以使用悬浮催化剂，其同样可以计量加入到离析物流。此时，悬浮催化剂的最大颗粒直径小于多元反应器(5)的反应器组件的最小自由截面积大小的1/3是有利的。

由图2可见，上述的催化剂C在区域(3)中与组分A结合之前，计量加入到组分B中是有利的。

均相催化剂C或悬浮催化剂C优选就在进入多元反应器前通过管道(2.2)计量加入到在管道(4)中输送的A和B的混合物，参看图3。

如通过均相催化剂以相同的方式可以向离析物组分A和B中加入其他的主要的流体辅料，例如-但不只是-活化剂、引发剂、稳定剂、抑制剂、溶剂或稀释剂等等。

也可以选择配备固定催化剂C的多元反应器(5)，参看图1。此时，催化剂C例如可以-但不只是-存在于每个反应器元件的反应空间的表面。

通常，按照本发明用于连续工业进行上述的化合物A与化合物B的反应的设备可任选在催化剂及其他辅料的存在下基于至少一个离析物结合设备(3)，至少一个含有按照本发明反应器组件(5.1和5.3)的多元反应器(5)，并且基于产物后处理装置(8)。合适的方式为在储藏设备中已经存在用于进行反应的离析物或进料，并且根据需要输入或计量加入。此外，按照本发明的设备在技术上配备有通常的测量、计量加入、隔离、运输、输送、监视、贮藏组件以及废气和废料清除设备。此外，这种按照本发明的设备安置可移动以及存储的容器并且灵活操控是有利的。因此，可以快速并灵活地给本发明的设备带来例如各自所需的离析物-或能源。按照本发明的设备以及所有优势为可以连续提供产物，并且在那里进一步加工产物或产物进一步被使用，如直接被顾客使用。

按照本发明用于连续工业进行烯丙基氯(化合物A)与HSi-化合物B的反应的设备进一步特别强调的优点在于，人们目前可以用简单和经济的方式连续和灵活地生产小的特殊产物，其沉积物量为5kg至150000tp.a，优选10kg至10000tp.a。此时，可以有利地避免不必要的停留时间、产量、影响选择性的温度峰值和温度波动以及长的停留时间和由此产生的非期望副产物。尤其可以在经济、生态和客户友好的角度最优的使用该设备，用于生产该硅烷。

因此，按照本发明的进一步的主题是一种用于连续工业制备通式(I)的3-氯丙基氯硅烷的方法

Cl-(CH₂)₃-Si(R’)_mCl_3-m    (I)，

其中，R’为C₁至C₄烷基基团，优选甲基，m等于0或1或2，其中，离析物组分A和B的反应在催化剂C存在的条件下及任选其他组分的存在下在多元反应器(5)中进行，该多元反应器基于至少两个反应器组件，其呈至少一个可替换预反应器(5.1)的形式，和至少一个其他的预反应器系统下游的反应器组件(5.3)。

此时，优选该反应在至少一个多元反应器(5)中进行，其反应器组件由不锈钢或石英玻璃构成或其反应空间通过不锈钢或石英玻璃围绕，此处反应器组件的表面可以例如用特氟隆涂布或被覆盖。

此外，按照本发明的方法优选使用各自为半圆形、半椭圆形、圆形、椭圆形、三角形、正方形、矩形或梯形截面的反应器组件。

在此，使用各自截面面积为75μm²至75cm²的反应器组件是有利的。

此外，优选使用这种反应器组件，其具有结构长度为5cm至200m，尤其优选10cm至120m，更特别优选15cm至80m，特别是18cm至30m，包括上述区域范围内所包括的所有可能的数值。

因此，在本发明方法合适使用的反应器组件是，其各自的反应体积为0.01ml至100L，包括期间存在数值的所有数值，优选0.1ml至50L，尤其优选1ml至20L，更特别优选2ml至10L，特别是5ml至5L。

按照本发明的方法可以在有多元反应器(5)的设备中进行上述反应是有利的，该多元反应器(i)基于至少两个串联预反应器(5.1)和至少一个预反应器下游的不锈钢毛细管，或(ii)基于至少两个串联预反应器(5.1)和至少一个预反应器下游的石英玻璃毛细管，或(iii)基于至少两个串联预反应器(5.1)和至少一个集成分块反应器(5.3.1)，或(iv)基于至少两个串联预反应器(5.1)和至少一个管束热交换反应器(5.9)。

此时，尤其优选包含至少两个本发明可替换的预反应器(5.1)的多元反应器(5)，此处这种预反应器装配有填料，例如特别在上部加入，以便为了分离投入的可水解硅烷的水解产物。尤其优选按照本发明的方法在不锈钢反应器组件中进行。

此外，按照本发明的方法优选与离析物/产物混合物接触的多元反应器的反应器组件表面涂有催化剂。

如果鉴于按照本法明的方法组分A与B的反应在存在均相催化剂C的条件下进行，可以惊奇地发现这是十分有利的，多元反应器通过一个或多个漂洗程序预调理由均相催化剂C和组分B构成的混合物，或由均相催化剂C和组分A和B构成的混合物或设备短时间运行，如10至120min和任选高催化剂浓度。

可以获取用于预调理多元反应器使用的材料，并且之后至少部分计量加入到离析物流中或直接通入产物后处理设备中并进行后处理。

通过上述的预调理多元反应器，尤其是当其由不锈钢构成时，可以以令人惊奇和有利的方式较快获得稳定运转状态和最大产量。

按照本发明的方法可以将上述反应在气相和/或液相中进行。此时，反应-或产物混合物具有一相、两相或三相。优选按照本发明的方法的反应在单相中进行，特别是在液相中进行。

因此，按照本发明的方法在使用多元反应器，在温度为10至250℃，在绝对(abs.)压力为0.1至500bar下运行是有利的。优选组分A和B的反应，尤其是氢化硅烷化反应在温度为50至200℃，优选60至180℃，特别是100至120℃，绝对压力为0.5至300bar范围内，优选绝对压力1至200bar范围内，特别优选绝对压力2至50bar范围内的多元反应器中进行。

通常在按照本发明的设备中具有不同压力，即在离析物结合装置(3)与产物后处理装置(8)之间，1至10bar(绝对)范围内。给按照本发明的设备配备压力稳定阀是有利的。优选安置压力稳定阀在1至100bar(绝对)之间，优选至70bar(绝对)范围内，特别优选至40bar(绝对)范围内，特别是值在10至35bar(绝对)范围内。

按照本发明的反应可以在线性速度(LV)为1至1·10⁴h^-1i.N.下进行。此时，在反应器组件中物流的流动速度优选在0.0001至1m/si.N.，尤其优选0.0005至0.7m/s，特别是0.05至0.3m/s，以及上述范围内所有可能的数值。按照本发明的反应，反应器表面积(A)与反应器体积(V)的比例占优势，所以优选A/V的比例为20至5000m²/m³，包括上述范围内所有数字可能的单个值-以有利地实施按照本发明的方法。此时，A/V的比例是一个热传输及可能的非均相(墙)影响的量度。

因此通过按照本发明的方法在平均停留时间为10s至60min，优选1至30min，尤其优选2至20min，特别是3至10min下进行反应是有利的。这里还单独指出在上述范围内的所有可能数值。

在本发明方法中作为组分A有利地使用烯丙基氯(3-氯丙烯-1，Cl-CH₂-CH＝CH₂)。

按照本发明方法，通式(II)的氢化硅烷作为特别合适的组分B，

HSi(R‘)_mCl_3-m    (II)，

其中，R’代表C₁至C₄烷基基团，m等于0或1或2，优选R’为甲基。

因此，按照本发明优选使用三氯硅烷(TCS)、甲基二氯硅烷或二甲基氯硅烷。

按照本发明的方法，组分A和B优选使用A∶B摩尔比为1∶5至100∶1，尤其优选1∶4至5∶1，更特别优选1∶2至2∶1，例如-但不只是-1∶0.9至1.5，尤其是1.0∶1.5至1.5∶1，包括在上述范围内所有可能的数值。

按照本发明的方法优选在均相催化剂C存在的条件下进行。按照本发明的方法也可以不加入催化剂运行，此时一般产量明显降低。

特别是按照本发明的方法可以用于进行氢化硅烷化反应来制备式(I)的有机硅烷，此处，特别使用由一系列Pt-复合催化剂构成的均相催化剂，例如Karstedt类型的催化剂，如二甲苯中的Pt(0)-二乙烯基四甲基二硅氧烷、PtCl₄、H₂[PtCl₆]或H₂[PtCl₆]·6H₂O，优选“Speyer-催化剂”、顺式-(Ph₃P)₂PtCl₂、Pd、Rh、Ru、Cu、Ag、Au、Ir的复合催化剂或其他过渡金属或贵金属的复合催化剂。此时，公知的复合催化剂可以溶解在一种有机，优选极性溶剂中，例如-但不只是-醚，如THF，酮，如丙酮，醇类，如异丙醇，脂族或芳香族烃，如甲苯、二甲苯。

此外，可以向均相催化剂或均相催化剂溶液中加入活化剂，例如以有机或无机酸的形式，如HCl、H₂SO₄、H₃PO₄、单或双羧酸、HCOOH、H₃C-COOH、丙酸、草酸、琥珀酸、柠檬酸、安息香酸、酞酸等等，仅仅是为了提及几种。

此外，向反应混合物中加入的有机或无机酸还有其他有利的作用，例如在跟踪区域作为污染物的稳定剂或抑制剂。

如果按照本发明的方法使用均相催化剂或悬浮催化剂，就向烯烃组分A加入基于金属的催化剂中，优选其摩尔比为2000000∶1至1000∶1，尤其优选1000000∶1至4000∶1，特别是500000∶1至10000∶1，及上述范围内所有可能的数值。

为了进行氢化硅烷化反应也可以使用固定催化剂或由一系列过渡金属或贵金属构成的非均催化剂，或相应的多元催化剂。因此，使用例如-但不只是-活性炭上的贵金属泥或贵金属。为了吸附非均相催化剂也可以在多元反应器中设置固定床。因此，例如-但不只是-在反应组件的反应区域引入非均相催化剂其在载体上，如由SiO₂、TiO₂、AL₂O₃、ZrO₂构成的球、绳索、小丸、圆柱体、搅拌器等。有催化剂固定床的集成分块反应器的例子可参看http://www.heatric.com/iqs/sid.0833095090382426307150/mab_reactors.html。

此外，作为辅料可以使用溶剂或稀释剂，例如醇、脂族以及芳香烃、醚、酯、酮、CKW、FCKW、-仅仅提及几个。所述辅料可以例如在产物后处理中从产物中分离掉。

此外，在按照本发明方法的抑制剂，例如聚合抑制剂或相应的混合物，作为附加的辅料使用。

通常按照本发明的方法实施如下：

通常首先计量加入离析物组分A、B和任选的C以及任选的其他辅料，并且混合。此时力求计量加入的均相催化剂的精度≤±20％，优选≤±10％。在特殊情况下，在组分A和B构成的混合物中的均相催化剂以及可选其他辅料首先快速计量加入到多元反应器中。接下来可以将离析混合物通入多元反应器中，并且在温度控制条件下使组分反应。也可以在调解温度至进行反应的温度之前，首先将多元反应器用含催化剂的离析物或离析混合物冲洗或预调理。多元反应器预调理也可以在轻微升高的温度下进行。在多元反应器中结合或获得的产物流(粗产物)可以后续在按照本发明的设备的产物后处理设备中用合适的方式后处理，例如-但不只是-在压力为50mbar下真空蒸馏，此时，塔可以装配填料。该方法优选连续进行。

因此，按照本发明的方法在使用按照本发明的设备以有利的方式以产物排出量为5kg至150000tp.a.连续运转，并且例如-并不只是-有利地制备3-氯丙基三氯硅烷、3-氯丙基甲基二氯硅烷或3-氯丙基二甲基氯硅烷。

本发明在不限制本发明主题的条件下通过后续的实施例详细说明。

具体实施方式

实施例

制备3-氯丙基三氯硅烷

用于制备氯丙基三氯硅烷使用的设备主要由离析物存储器、隔膜泵、调整组件、测量组件和计量组件、一个T-混合器、2个串联可替换并且配备填料(平均直径为1.5mm的不锈钢球)的预反应器(直径5cm，长度40mm，不锈钢)、一个不锈钢毛细管(直径1mm，长度50m)、一个为预反应器和毛细管调节温度的恒温浴、一个压力稳定阀、一个连续N2运转剥离塔、和用于输入离析物以及输出产物、循环物质和废气所需的管道构成。

首先在室温下将烯烃(丙烯基氯)和铂-催化剂[53g六氯铂酸-六水合物在1L丙酮中]以摩尔比烯烃∶Pt＝200000∶1计量进料，混合，并且在T-混合器中与三氯硅烷(TCS，Degussa公司)以摩尔比为TCS∶烯烃＝1.15∶1混合连续通入反应器体系中。此时，压力为25±10bar。在设备的起始时确保除去设备中尽可能处于无h₂O及O₂状态。此外，在升高温度之前反应器体系中的设备用离析物混合物A+C冲洗2h。在控温浴中通过连续通过总量为280g/h升温，反应器体系的温度设置为100℃并且5天连续运转。根据反应器体系在短时间间隔内由粗产物流提取样品，并且用GC-WLD测试仪测试。按TCS为基准，物质转化率为97％并且，以目标产物为基准的选择性为66％。如此获得的反应产物流将连续输入n₂运行的剥离塔。由塔底部每小时连续提取180g氢化硅烷化产物。获得的氯丙基三氯硅烷可以例如通过与醇类反应，以有利地获得氯丙基烷氧基硅烷。

Claims (23)

1.用于连续工业进行反应的设备，其中在催化剂C和任选其它辅料的存在下，使烯丙基氯A与HSi-化合物B反应，该设备至少基于组分A(1)和B(2)的离析物结合装置(3)、至少一个多元反应器(5)和一个产物后处理装置(8)，其中多元反应器(5)包含至少两个反应器组件，其呈至少一个可替换预反应器(5.1)的形式，和至少一个其他的预反应体系下游的反应器组件(5.3)。

2.如权利要求1的设备，其特征在于反应器组件(5.3)，就其而言，其包括1至100000个反应器组件。

3.如权利要求1或2的设备，其特征在于反应器组件，其中预反应器(5.1)具有5ml至10L的自由反应体积，和反应器组件(5.3)具有总体自由反应体积为1ml至100L。

4.如权利要求1至3中任一项的设备，其特征在于至少一个多元反应器(5)，其i)基于至少两个串联预反应器(5.1)和至少一个预反应器下游的不锈钢毛细管，或ii)基于至少两个串联预反应器(5.1)和至少一个预反应器下游的石英玻璃毛细管，或iii)基于至少两个串联预反应器(5.1)和至少一个集成分块反应器(5.3.1)，或iv)基于至少两个串联预反应器(5.1)和至少一个微管束热交换反应器(5.9)。

5.如权利要求1至4中任一项的设备，其特征在于至少两个预反应器(5.1)，其装配有填料。

6.如权利要求1至5中任一项的设备，其特征在于一个多元反应器(5)，其包含4至8个串联的并装有填料的预反应器(5.1)和预反应器下游的集成分块反应器(5.3.1)，就其而言包括10至4000个反应器组件(5.5)。

7.用于转化可水解硅烷的多元反应器(5)，就其而言它包含至少两个反应器组件，其呈可替换预反应器(5.1)的形式，和至少一个其他的预反应器下游的反应器组件(5.3)。

8.如权利要求1至6中任一项的设备，或如权利要求7的多元反应器，其特征在于预反应器(5.1)，其装有结构化的填料(5.1.3)。

9.用于连续工业化生产通式(I)的3-氯丙基氯硅烷的方法，

Cl-(CH₂)₃-Si(R′)_mCl_3-m    (l)，

其中，R’为C₁至C₄烷基基团，m等于0或1或2，

其中，离析物组分A和B的反应在催化剂C及任选的其他组分存在的条件下在多元反应器(5)中进行，该多元反应器基于至少两个反应器组件，其呈至少一个可替换预反应器(5.1)的形式，和至少一个其他的预反应器体系下游的反应器组件(5.3)。

10.如权利要求9的方法，其特征在于，在至少一个多元反应器(5)中进行反应，此时反应器组件由不锈钢构成并且装配有至少两个具有填料(5.1.3)的预反应器(5.1)。

11.如权利要求9至10的方法，其特征在于，将烯丙基氯(组分A)与通式(II)的硅烷(组分B)反应，

HSi(R′)_mCl_3-m    (II)

其中，R’代表C₁至C₄烷基基团，m等于0或1或2。

12.如权利要求9至11中任一项的方法，其特征在于，使用摩尔比为0.9至1.5∶1的组分B(氢化硅烷)与A(烯烃)。

13.如权利要求9至12中任一项的方法，其特征在于，使用均相催化剂C，其以贵金属为基准计，与组分A的摩尔比为1至5∶300000。

14.如权利要求9至13中任一项的方法，其特征在于，反应在基于PtC₄或H₂PtCl₆或一种Speyer催化剂或一种Karstedt催化剂或A-碳铂或基于Pd不催化剂体系或被负载的多元催化剂存在下进行。

15.如权利要求9至14中任一项的方法，其特征在于，对具有含催化剂的离析物混合物的多元反应器(5)预调理。

16.如权利要求9至15中任一项的方法，其特征在于，反应在多元反应器(5)中在温度为90至140℃，绝对压力为15至35bar下进行。

17.如权利要求9至16中任一项的方法，其特征在于，反应在平均停留时间为1mim至10mim下进行。

18.如权利要求9至17中任一项的方法，其特征在于，反应在反应器表面积与反应器体积的比值(A/V)为20至50000m²/m³下进行转化。

19.如权利要求9至18中任一项的方法，其特征在于，连续计量加入并混合离析物组分A、B和C，接下来向多元反应器(5)中输入所定义的离析物混合物的体积流，进行反应，并后续后处理所获得的产物混合物。

20.如权利要求9至19中任一项的方法，其特征在于，使用基于组分A、B和C的离析物混合物，其含有作为附加组分的一种有机或无机酸。

21.如权利要求9至20中任一项的方法，其特征在于，使用醋酸作为附加组分，醋酸与组分A的摩尔比为0.01至5∶10000。

22.如权利要求9至21中任一项的方法，其特征在于，在所定义的运转时间后，设备用一个新的任选装配填料的预反应器替换了至少一个任选装有填料(5.1.3)的预反应器(5.1)，期间至少一个其它的预反应器(5.1)继续运转用于进行连续方法。

23.如权利要求9至22中任一项的方法，其特征在于，在预反应器(5.1)中流动速度低于下游反应器组件中的流动速度。

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