CN101628917A - 一种甲基苯基二氯硅烷的制备方法及其反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有机硅领域，具体涉及一种甲基苯基二氯硅烷的制备方法，其特征是将氯苯和甲基二氯硅烷汽化后，通入反应器，在催化剂参与下，压力为0.2～0.8MPa，温度为350～600℃的条件下热缩合即得，其中催化剂选自氯仿、二氯甲烷或四氯化碳。本发明还涉及用上述制备方法使用的反应器。本发明选用的催化剂廉价易得。采用本发明的方法生成物较为简单，产物与副产物容易分离。易实现工业化连续生产，不生成其他有毒有害物质，不污染环境。并且催化剂还可以回收再利用。

Description

一种甲基苯基二氯硅烷的制备方法及其反应器

技术领域

本发明涉及有机硅领域，具体涉及一种甲基苯基二氯硅烷的制备方法及其反应器。

背景技术

聚甲基苯基硅氧烷所具有的侧基不对称性、优良的溶解性、热稳定性、化学稳定性及成膜性，对改善聚硅烷的性能，特别是对提高有机硅产品的耐热性、化学稳定性、耐辐射性等具有明显的作用。甲基苯基二氯硅烷(MePhSiCl₂)是制备聚甲基苯基硅氧烷的重要原料。它对改善聚有机硅氧烷的性能，特别是对提高有机硅产品的耐热性、化学稳定性、耐辐射性等具有明显的作用。

目前MePhSiCl₂的制备方法主要有：格氏法、液相或气相缩合法、歧化法、再分配法等。格氏法生产MePhSiCl₂产量低，污染大，副产物多，且反应条件较为苛刻，不利于工业化生产。歧化法或再分配法中的催化剂容易使Si-Ph键断裂，使得产物组成复杂，并且原料成本较高而影响其工业化生产。缩合法主要采用MeSiHCl₂与C₆H₆或氯苯为原料，在BCl₃、Ni、H₃BO₃、AlCl₃或烷基咪唑盐酸盐离子液体等催化作用下，于高温加热或紫外光照辐射等条件下进行液相或气相反应制备MePhSiCl₂。这些方法中如果采用气相缩合方法，则产物中的副产物PhSiCl₃较多，由于其与目标产物MePhSiCl₂的沸点只差4℃，因此目的产物分离提纯比较困难。如果采用液相缩合，则不能连续生产，只能采用间歇反应。CN1807432A公开了一种制备甲基苯基二氯硅烷的方法：以甲基二氯硅烷和氯苯为原料，在合成过程中利用烷基咪唑作为缚酸剂，生成的烷基咪唑盐酸盐在熔融状态下作为反应介质，加热搅拌充分反应，滗析法分出上层产物，减压蒸馏收集馏分，得到产物甲基苯基二氯硅烷。该方法不使用挥发溶剂，反应温度低，但缚酸剂有部分损失，污染环境，且方法单位产能较低。另外，此方法需要溶剂，故需要将其蒸发，增加能耗，且有部分溶剂损失。

目前格氏法、液相缩合法所用的反应器主要为搅拌釜，其缺点主要为间歇操作，需要使用溶剂，操作周期长，单程转化率低，反应会产生大量废料，且溶剂有部分损失。格氏法对水分和轴密封要求高。

缩合法主要采用MeSiHCl₂和氯苯为主要原料，在催化剂的作用下，生产甲基苯基二氯硅烷。目前国内外主要以间歇法生产为主，无规模化连续反应器，无法真正实现生产甲基苯基二氯硅烷的大规模生产，降低生产成本。

发明内容

本发明公开了一种甲基苯基二氯硅烷的制备方法及其反应器，采用气相缩合法实现连续法规模化生产。

本发明的制备方法如下：

将氯苯和甲基二氯硅烷汽化后，通入反应器，在催化剂参与下，压力为0.2～0.8Mpa，温度为350～600℃的条件下热缩合即得，其中催化剂选自氯仿、二氯甲烷或四氯化碳。

反应式如下：

C₆H₅Cl+CH₃SiHCl₂→C₆H₅CH₃SiCl₂+HCl↑

催化剂优选氯仿。

甲基二氯硅烷和氯苯的摩尔比优选1∶1～5。更优选1∶1.2～2.5。

催化剂的加入量为总物料的2～8％wt，优选3～5％wt。

本发明选用的催化剂廉价易得。采用本发明的方法生成物较为简单，产物与副产物容易分离。易实现工业化连续生产，不生成其他有毒有害物质，不污染环境。并且催化剂还可以回收再利用。

本发明公开了一种完成本发明制备甲基苯基二氯硅烷的反应器，其结构为：筒体5的上部安装有防爆接线盒1、上连接法兰2、进料口3，进料口3焊接在上连接法兰2下部处，在筒体5的上下段设有测温点4，10，中部设有测压点8，筒体内部有折流板6、电加热棒7，折流板6为圆环和圆盘交错使用铁片，电热棒穿过且焊接在折流板上；筒体5下部安装有出料口9、下封头11和下清理法兰12。见图1。

本发明的反应器可以由上述两个相同的反应器相连接成双反应器，见图2。在反应过程中用双反应器更好地保证了反应的稳定性，并且在一反应器出现故障或需要清理时可以不停止反应而切换反应器。

其中反应器筒体直径D优选0.2m～0.6m，筒体高优选3m～9m。

本发明的反应器具有以下优点：

1、结构设计简单，清理、检修方便。

2、温度控制采用比例调节、积分调节和微分调节相结合的办法，使温度在其他条件变化的情况下能保持恒定。

3、单程转化率、收率高。

附图说明

图1是本发明的反应器；

图2是本发明的双反应器；

(其中图1和图2中各数字对应的部件如下：1-防爆接线盒、2-上连接法兰、3-进料口、4/10-测温点、5-筒体、6-折流板、7-电加热棒、8-测压点、9-出料口、11-下封头、12-下清理法兰)

具体实施方式

本实施例中所使用的一甲基二氯硅烷、氯苯、氯仿均为工业生产所得，其中：一甲基二氯硅烷主要成份含量：≥99.0％。氯苯主要成份含量：≥99.0％。氯仿主要成份含量：≥99.0％。反应后气体经冷凝得：不凝气体(主要为氯化氢、甲烷、氢气和少量的甲基二氯硅烷)约占总量的5％，冷凝液(主要为甲基苯基二氯硅烷、甲基二氯硅烷、氯苯、苯、甲基三氯硅烷、高沸物)约占95％。

实施例1

如图1所示本发明的反应器，筒体5的上部安装有防爆接线盒1、上连接法兰2、进料口3，进料口3焊接在上连接法兰2下部处，在筒体5的上下段设有测温点4，10，中部设有测压点8，筒体内部有折流板6、电加热棒7，折流板6为圆环和圆盘交错使用铁片，电热棒穿过且焊接在折流板上；筒体5下部安装有出料口9、下封头11和下清理法兰12。

实施例2

如图2所示，单个反应器的具体结构与实施例1中的反应器相同，两个同样的反应器通过并串联的连接方式，通过改变阀门的开关从而达到两个反应器的任意搭配，满足反应器过程中的不同需要。

实施例3

反应器如实施例2，将甲基氯硅烷、氯苯、氯仿分别汽化后，再将其分别过热至400℃，总量为10000mol甲基二氯硅烷、12000mol氯苯和1000mol的氯仿，以甲基二氯硅烷为100mol/h，氯苯为120mol/h，氯仿为10mol/h的速度连续通入反应器，其中反应器自带电加热器，控制反应器温度在450℃，压力在0.5MPa，运行100h，将合成气冷凝后，不凝气体(主要为氯化氢、甲烷、氢气和少量的甲基二氯硅烷)放空，放空气的量占总进料量的5％左右。得冷凝液2274Kg(占进料量的95％)，精馏得甲基二氯硅烷、氯苯、苯、甲基三氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷和高沸物，甲基二氯硅烷、氯苯回收继续反应，甲基苯基二氯硅烷的收率为52.7％。

实施例4

总量为10000mol甲基二氯硅烷、15000mol氯苯和1000mol的氯仿以甲基二氯硅烷为67mol/h，氯苯为100mol/h，氯仿为6.7mol/h的速度连续通入反应器，控制压力为0.4Mpa，控制温度为500℃运行150h，将合成气冷凝，不凝气体放空，得冷凝液2691kg(占进料的91％)，精馏得甲基二氯硅烷、氯苯、苯、甲基三氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷和高沸物，甲基二氯硅烷、氯苯回收继续反应，甲基苯基二氯硅烷收率为：49.5％。

实施例5

总量为10000mol甲基二氯硅烷、20000mol氯苯和1000mol的氯仿以甲基二氯硅烷为50mol/h，氯苯为100mol/h，氯仿为5mol/h的速度连续通入反应器，控制温度为450℃，控制压力为0.3MPa，运行200h，将合成气冷凝，不凝气体放空，得冷凝液3237Kg(占进料量的92％)，精馏得甲基二氯硅烷、氯苯、苯、甲基三氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷和高沸物，甲基二氯硅烷、氯苯回收继续反应，甲基苯基二氯硅烷收率为：47.4％。

Claims (8)

1.一种甲基苯基二氯硅烷的制备方法，其特征是：将氯苯和甲基二氯硅烷汽化后，通入反应器，在催化剂参与下，压力为0.2～0.8Mpa，温度为350～600℃的条件下热缩合即得，其中催化剂选自氯仿、二氯甲烷或四氯化碳。

2.权利要求1的制备方法，其中催化剂是氯仿。

3.权利要求1的制备方法，其中甲基二氯硅烷和氯苯的摩尔比为1∶1～5。

4.权利要求3的制备方法，其中甲基二氯硅烷和氯苯的摩尔比为1∶1.2～2.5。

5.权利要求1的制备方法，其中催化剂的加入量为总物料的2～8％wt。

6.权利要求5的制备方法，其中催化剂的加入量为总物料的3～5％wt。

7.一种制备甲基苯基二氯硅烷的反应器，其特征是筒体(5)的上部安装有防爆接线盒(1)、上连接法兰(2)、进料口(3)，进料口(3)焊接在上连接法兰(2)下部处，在筒体(5)的上下段设有测温点(4)和(10)，中部设有测压点(8)，筒体内部有折流板(6)、电加热棒(7)，折流板(6)为圆环和圆盘交错使用铁片，电热棒穿过且焊接在折流板上；筒体(5)下部安装有出料口(9)、下封头(11)和下清理法兰(12)。

8.权利要求7的反应器，其特征是由两个相同的反应器串并联连接成双反应器。

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