DE102010063446A1 - Direktsynthese von Alkylchlorsilanen in einem flüssigen Reaktionsmedium - Google Patents
Direktsynthese von Alkylchlorsilanen in einem flüssigen Reaktionsmedium Download PDFInfo
- Publication number
- DE102010063446A1 DE102010063446A1 DE201010063446 DE102010063446A DE102010063446A1 DE 102010063446 A1 DE102010063446 A1 DE 102010063446A1 DE 201010063446 DE201010063446 DE 201010063446 DE 102010063446 A DE102010063446 A DE 102010063446A DE 102010063446 A1 DE102010063446 A1 DE 102010063446A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- alkylchlorosilanes
- reaction
- direct synthesis
- reaction medium
- silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 21
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 22
- 150000001348 alkyl chlorides Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 23
- NEHMKBQYUWJMIP-UHFFFAOYSA-N chloromethane Chemical compound ClC NEHMKBQYUWJMIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 claims description 3
- HRYZWHHZPQKTII-UHFFFAOYSA-N chloroethane Chemical compound CCCl HRYZWHHZPQKTII-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229960003750 ethyl chloride Drugs 0.000 claims description 2
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 19
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 19
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 10
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 10
- IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N chlorotrimethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)Cl IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LIKFHECYJZWXFJ-UHFFFAOYSA-N dimethyldichlorosilane Chemical compound C[Si](C)(Cl)Cl LIKFHECYJZWXFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 150000001367 organochlorosilanes Chemical class 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 239000005051 trimethylchlorosilane Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Chemical class 0.000 description 2
- 239000002184 metal Chemical class 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- -1 polydimethylsiloxanes Polymers 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 150000001350 alkyl halides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- 150000004074 biphenyls Chemical class 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- VNJCDDZVNHPVNM-UHFFFAOYSA-N chloro(ethyl)silane Chemical class CC[SiH2]Cl VNJCDDZVNHPVNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YGZSVWMBUCGDCV-UHFFFAOYSA-N chloro(methyl)silane Chemical class C[SiH2]Cl YGZSVWMBUCGDCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000005055 methyl trichlorosilane Substances 0.000 description 1
- JLUFWMXJHAVVNN-UHFFFAOYSA-N methyltrichlorosilane Chemical compound C[Si](Cl)(Cl)Cl JLUFWMXJHAVVNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 150000002896 organic halogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 230000007420 reactivation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N silicon tetrachloride Chemical class Cl[Si](Cl)(Cl)Cl FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
- C07F7/02—Silicon compounds
- C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
- C07F7/12—Organo silicon halides
- C07F7/16—Preparation thereof from silicon and halogenated hydrocarbons direct synthesis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Alkylchlorsilanen, bei dem feinteilige Rückstände der Direktsynthese von Alkylchlorsilanen mit Chloralkanen in einem flüssigen Reaktionsmedium umgesetzt werden.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkylchlorsilanen, bei dem feinteilige Rückstände der Direktsynthese von Alkylchlorsilanen mit Chloralkanen in einem flüssigen Reaktionsmedium umgesetzt werden.
- Bei der industriellen Darstellung von Alkylchlorsilanen nach dem Müller-Rochow Verfahren in Wirbelschichtreaktoren kommt es durch die Umsetzung des Siliziums zu einer stetigen Verkleinerung der eingesetzten Siliziumpartikel bis diese mit unumgesetzten Chloralkan und den Reaktionsprodukten, insbesondere Alkylchlorsilane, als Feinanteile bestehend aus Silizium, Katalysatorbestandteilen sowie Verunreinigungen aus dem Reaktor ausgetragen und in den anschließenden Trenneinrichtungen wie z. B. Fliehkraftabscheider oder Filter abgetrennt werden.
- Diese feinteiligen Rückstände enthalten noch zwischen 50 und 90 Gew.-% Silizium und wirken sich im Fall einer Nichtverwertung somit negativ auf den Grad der Ausnutzung des eingesetzten Siliziums und damit auf die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens aus.
- Zudem sind diese feinteiligen Rückstände sehr reaktiv gegenüber den Luftbestandteilen Sauerstoff und Feuchtigkeit, d. h. sie sind pyrophor und reagieren mit Wasser unter Ausbildung von Wasserstoff, so dass ihre externe Verwertung wie z. B. Transport oder Entsorgung bzw. Endlagerung außerhalb des Betriebs ohne zusätzlichen Verfahrensschritt zur Desaktivierung mit einem großen Gefährdungspotential verbunden ist.
- Ein erneuter Einsatz dieses Feinanteils in konventionelle Wirbelschichtreaktoren ist nicht zielführend, da die feinen Partikel durch die Gasströmung praktisch unmittelbar wieder aus dem Reaktor ausgetragen werden und zudem auch die mit Rückständen ausgetragenen Verunreinigungen durch die fehlende Ausschleusung im Verfahren akkumulieren würden.
- Zur Verwertung von feinteiligen Rückständen der Direktsynthese von Alkylchlorsilanen sind zahlreiche Verfahren bekannt. Beispielsweise ist in
EP 1142897 ein Verfahren zur Direktsynthese von Organochlorsilanen beschrieben, bei dem der Katalysator CuCl aus Rückständen der Direktsynthese von Organochlorsilanen durch Extraktion mit Mineralsäuren isoliert wurde und der restliche Teil dieser Rückstände nach Extraktion deponiert oder zur Verwendung in anderen Verfahren abgegeben wird. - In
DE 19624097 A1 ist ein Verfahren beschrieben zum gleichzeitigen Passivieren und zur Verwertung ansonsten zu entsorgender feinteiliger Rückstände einer Silansynthese durch Umsetzung mit HCl oder Cl2 zwischen 500 und 1200°C zu einer Mischung von Siliziumchloriden und Metallsalzen. -
US 5274158 beschreibt ein Verfahren zur Desaktivierung von. feinteiliger verbrauchter Kontaktmasse aus der Direktsynthese von Organochlorsilanen durch Erhitzen auf 900 bis 1500°C für 0,05 bis 1 Stunde unter inerter Atmosphäre nach der eine sichere Handhabung der Massen an Luft möglich ist und ermöglicht somit gefahrlosen Transport und Endlagerung. - Weiterhin bekannt sind Synthesen von Alkylchlorsilanen ausgehend von frischem Silizium und Chloralkanen gegebenenfalls in Gegenwart von Katalysatoren in flüssigen Reaktionsmedien. Beispielsweise beschreibt
DE 887343 ein Verfahren zur Herstellung von Alkylchlorsilanen durch Umsetzung von Siliziumpulver gegebenenfalls in Gegenwart von Katalysatoren mit einem Halogenalkan gegebenenfalls gemischt mit Chlorwasserstoff bei 200 bis 350°C in einem unter den Reaktionsbedingungen inerten flüssigen Lösungsmittel. -
-
EP 1887009 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Alkylchlorsilanen durch Umsetzung von Silizium einer definierten Partikelgrößenverteilung mit Katalysatorbestandteilen einer definierten Partikelgrößenverteilung in einem flüssigen Reaktionsmedium durch Aktivierung des Siliziums unter Ausbildung katalytisch aktiver intermeltallischer Phasen und Umsetzung mit einer organischen Halogenverbindung zu Alkylchlorsilanen. - Die bisher bekannten Verfahren zur Verwertung feinteiliger Rückstände der Direktsynthese arbeiten bei hohen Temperaturen. und stellen damit hohe Anforderungen an die Materialauswahl. Sie beschränken sich nur auf Teilaspekte der Verwertung wie z. B. zur Rückgewinnung der Katalysatorbestandteile durch Extraktion mit wässrigen Lösungen mit oder der gezielten Desaktivierung der Massen durch chemische oder thermische Behandlung um eine sichere weitere Handhabung bei der weiteren Nutzung der Rückstände zu gewährleisten. Die daraus erhaltenen Massen werden der Endlagerung oder weiteren Verwendungen außerhalb der Alkylchlorsilansynthese zugeführt (z. B. Zuschlagsstoff in der Stahlindustrie), die eine signifikant geringere Wertschöpfung aufweisen.
- Zudem geht mit den Verfahren eine oberflächliche Oxidation der Siliziumpartikel einher, durch die eine reaktive Umsetzung mit weiteren Chloralkanen erschwert wird und daher praktisch nur mit HCl oder Cl2 oder nach Reaktivierung möglich ist.
- Verfahren zur Umsetzung von Silizium mit Chloralkanen zu Alkylchlorsilanen in flüssiger Phase beschränken sich auf den Einsatz frischen Siliziums und gegebenenfalls Katalysatoren und erfordern somit mehrere sequentielle Reaktionsschritte, wie Mischung von Silizium mit Katalysatorbestandteilen, Ausbildung der aktiven intermetallischen Phasen vor der eigentlichen Reaktion oder den Einsatz von Schmelzen und damit verbundenen Problemen, wie hohe Temperaturen, Erstarrung bei Unterschreitung des Schmelzpunkts und erfordern somit eine lückenlose Beheizung.
- Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Alkylchlorsilanen, bei dem feinteilige Rückstände der Direktsynthese von Alkylchlorsilanen mit Chloralkanen in einem flüssigen Reaktionsmedium umgesetzt werden.
- Das Verfahren stellt eine weitere Direktsynthese dar. Die feinteiligen Rückstände der Direktsynthese enthalten bereits die Katalysatorbestandteile in aktiver Form. Beim Verfahren können höhere Produktivitäten erreicht werden, als bei Verwendung frischer Kontaktmassen.
- Das Verfahren eignet sich insbesondere zur verwertenden Umsetzung der aus einem Wirbelschichtreaktor ausgetragenen Feinanteile. Durch die Umsetzung in einem flüssigen Reaktionsmedium, kann kein Austrag von Feinanteilen durch Windsichtung erfolgen, wie dies im Wirbelschichtreaktor erfolgt. Dabei ist ein vorheriger Verfahrensschritt zur Entfernung inaktiver Bestandteile nicht notwendig sondern kann gegebenenfalls mittels Flotation erfolgen.
- Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit über das Lösungsmittel als weitere Reaktionsparameter sowie den Druck die Selektivität der hergestellten einzelnen Alkylchlorsilane gezielt zu steuern. Insbesondere können die Selektivitäten in Bezug auf von Dimethyldichlorsilan oder Trimethylchlorsilan gesteigert werden.
- Vorzugsweise weisen die eingesetzten Chloralkane 1 bis 6 Kohlenstoffatome auf. Besonders bevorzugt sind Chlormethan und Chlorethan. Entsprechend werden auch besonders bevorzugt die Methyl- und Ethylchlorsilane hergestellt, insbesondere Dimethyldichlorsilan oder Trimethylchlorsilan.
- Die feinteiligen Rückstände der Direktsynthese stammen vorzugsweise aus der Direktsynthese der gleichen Alkylchlorsilane, die beim erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden.
- Die feinteiligen Rückstände der Direktsynthese weisen vorzugsweise Korngrößen von höchstens 200 μm, besonders bevorzugt höchstens 100 μm auf. Das eingesetzte Silicium weist üblicherweise einen Reinheitsgrad von > 50% auf.
- Die feinteiligen Rückstände können neben Silicium die Metalle Kupfer und weitere Elemente enthalten, die ausgewählt werden aus aus Zink, Phosphor, Cäsium, Barium, Eisen, Zinn Calcium, Aluminium, Titan und Antimon.
- Vorzugsweise enthalten die feinteiligen Rückstände mindestens 1 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 3 Gew.-%, insbesondere mindestens 5 Gew.-% und vorzugsweise höchstens 40 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 30 Gew.-%, insbesondere höchstens 20 Gew.-% Kupfer.
- Das unter den Reaktionsbedingungen flüssige Reaktionsmedium ist vorzugsweise aprotisch und thermisch stabil. Beispiele für das flüssige Reaktionsmedium sind gesättigte Kohlenwasserstoffe, wie Paraffine; alkylierte und nichtalkylierte aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Biphenyle und Wärmeträgeröle, beispielsweise Marlotherm®; Silikonöle, wie Polydimethylsiloxane und Polyphenylmethylsiloxane; und überkritisches Fluid, wie Chloralkane, insbesondere MeCl und CO2. Beim Einsatz von Chloralkanen sind flüssiges Reaktionsmedium und umgesetztes Chloralkan identisch.
- In einer bevorzugten Ausführungsform werden die feinteiligen Rückstände unter Ausschluss von Sauerstoff gehandhabt. Dadurch können höhere Produktivitäten erreicht werden.
- Die Umsetzung findet vorzugsweise bei mindestens 200°C, besonders bevorzugt mindestens 250°C, insbesondere mindestens 300°C und vorzugsweise höchstens 450°C, besonders bevorzugt höchstens 400°C statt. Die Temperaturobergrenze der Umsetzung wird häufig durch die Grenze der thermischen Stabilität des Reaktionsmediums bestimmt.
- Der Druck beträgt bei der Umsetzung vorzugsweise mindestens 0,1 bar, besonders bevorzugt mindestens 1 bar, insbesondere mindestens 5 bar und vorzugsweise höchstens 200 bar, besonders bevorzugt höchstens 100 bar, insbesondere höchstens 20 bar, jeweils als absoluter Druck angegeben.
- Beim Verfahren kann neben den feinteiligen Rückständen auch weiteres Silicium umgesetzt werden. Vorzugsweise werden pro Masseteil an feinteiligen Rückständen höchstens 5, besonders bevorzugt höchstens 2, insbesondere höchstens 1 Masseteil an weiterem Silicium eingesetzt. Das weitere Silicium ist vorzugsweise das üblicherweise bei der Direktsynthese nach dem Müller-Rochow Verfahren eingesetzte Silicium.
- Das Massenverhältnis von flüssigem Reaktionsmedium zu Silizium beträgt vorzugsweise mindestens 1, besonders bevorzugt mindestens 10 und vorzugsweise höchstens 1000, besonders bevorzugt höchstens 100.
- Vorzugsweise werden die feinteilige Rückstände der Direktsynthese direkt nach der Abtrennung am Ort des Anfalls in einem weiteren Reaktor in dem flüssigen Reaktionsmedium suspendiert und zur Reaktion gebracht. Die entstehenden Reaktionsgase werden von der Suspension separiert, entspannt und die gebildeten Alkylchlorsilane gemäß an sich bekannter Verfahren von unumgesetzten Chloralkan isoliert und in die einzelnen Produkte aufgetrennt.
- Zur Durchführung des Verfahrens sind alle Arten von 3-Phasen-Reaktoren geeignet, in denen Fest-, Flüssig- und Gasphase miteinander in Kontakt gebracht werden können. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren in einem Slurry-Rührkessel, Blasensäulen-Reaktor oder einem Trickle-Bed-Reaktor durchgeführt. Die Umsetzung kann kontinuierlich, teilkontinuierlich oder absatzweise erfolgen.
- In den folgenden Beispielen sind, falls jeweils nicht anders angegeben, alle Mengen- und Prozentangaben auf das Gewicht bezogen, alle Drücke 0,10 MPa (abs.) und alle Temperaturen 20°C.
- M1 bedeutet Methyltrichlorsilan, M2 bedeutet Dimethyldichlorsilan und M3 bedeutet Trimethylchlorsilan.
- Beispiel 1 (nicht erfindungsgemässes Vergleichsbeispiel)
- Eine Probe von 5 g eines mit Katalysatorbestandteilen versetzten und bereits unter Ausbildung der katalytisch aktiven intermetallischen Phasen thermisch aktivierten Siliziums wurde in einem Rührautoklaven mit 300 mL Innenvolumen in 150 mL Silikonöl AP100 suspendiert, für 15 h bei 120°C mit Stickstoff gespült und bei 350°C und einem Reaktionsüberdruck von 3 bar mit 200 NmL min–1 einer Gasmischung bestehend aus 10% (mol mol–1) Stickstoff in Chlormethan durchströmt. Die den Autoklaven kontinuierlich verlassenden Reaktionsprodukte wurden auf Normaldruck entspannt und gaschromatographisch analysiert.
- Bei der Umsetzung wurden nachfolgend in Tabelle 1 aufgeführte Produktivität und Selektivitäten ermittelt: Tabelle 1
Reaktionszeit min ~110 Umsatz Chlormethan mol mol–1 0,7% Anteil M1 im Rohsilan mol mol–1 0,0% Anteil M2 im Rohsilan mol mol–1 82,4% Anteil M3 im Rohsilan mol mol–1 17,6% - Beispiel 2
- Beispiel 1 wurde in identischer Weise unter Verwendung von 5 g des bei der Umsetzung des Siliziums aus Beispiel 1 zu Methylchlorsilanen in einem Wirbelschichtreaktor erhaltenen Rückstands wiederholt.
- Bei der Umsetzung wurden nachfolgend in Tabelle 2 aufgeführte aufgeführte Produktivität und Selektivitäten ermittelt: Tabelle 2
Reaktionszeit min 14,0 Umsatz Chlormethan mol mol–1 4,6% Anteil M1 im Rohsilan mol mol–1 0,7% Anteil M2 im Rohsilan mol mol–1 73,0% Anteil M3 im Rohsilan mol mol–1 26,7% - Beispiel 2 zeigt, dass die Umsetzung von Rückständen der Direktsynthese in der Wirbelschicht in einem flüssigen Reaktionsmedium möglich ist und zudem signifikant höhere Produktivitäten erzielt werden können. Es wird eine hohe Selektivität an M2 erreicht.
- Beispiel 3
- Beispiel 2 wurde in identischer Weise bei einem Reaktionsüberdruck von 10 bar wiederholt.
- Bei der Umsetzung wurden nachfolgend Tabelle 3 aufgeführte Produktivität und Selektivitäten ermittelt: Tabelle 3
Reaktionszeit min 15,6 Umsatz Chlormethan mol mol–1 15,4% Anteil M1 im Rohsilan mol mol–1 0,3% Anteil M2 im Rohsilan mol mol–1 13,9% Anteil M3 im Rohsilan mol mol–1 85,4% - Beispiel 3 zeigt, über die durch Reaktionsmedium und den Überdruck eingestellte Löslichkeit des Chlormethans in dem flüssigen Reaktionsmedium die Selektivität zu den Alkylchlorsilanen gezielt beeinflusst werden kann und nunmehr M3 das Hauptprodukt der Reaktion darstellt.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- EP 1142897 [0006]
- DE 19624097 A1 [0007]
- US 5274158 [0008]
- DE 887343 [0009, 0010]
- DE 920187 [0010]
- EP 1887009 [0011]
Claims (5)
- Verfahren zur Herstellung von Alkylchlorsilanen, bei dem feinteilige Rückstände der Direktsynthese von Alkylchlorsilanen mit Chloralkanen in einem flüssigen Reaktionsmedium umgesetzt werden.
- Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die eingesetzten Chloralkane aus Chlormethan und Chlorethan ausgewählt werden.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die feinteiligen Rückstände 1 bis 40 Gew.-% Kupfer enthalten.
- Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, bei dem das flüssige Reaktionsmedium ausgewählt wird aus gesättigten Kohlenwasserstoffen und Silikonölen.
- Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, bei dem die Umsetzung bei 200 bis 450°C durchgeführt wird.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE201010063446 DE102010063446A1 (de) | 2010-12-17 | 2010-12-17 | Direktsynthese von Alkylchlorsilanen in einem flüssigen Reaktionsmedium |
| PCT/EP2011/072153 WO2012080067A1 (de) | 2010-12-17 | 2011-12-08 | Direktsynthese von alkylchlorsilanen in einem flüssigen reaktionsmedium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE201010063446 DE102010063446A1 (de) | 2010-12-17 | 2010-12-17 | Direktsynthese von Alkylchlorsilanen in einem flüssigen Reaktionsmedium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102010063446A1 true DE102010063446A1 (de) | 2012-06-21 |
Family
ID=45463545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE201010063446 Withdrawn DE102010063446A1 (de) | 2010-12-17 | 2010-12-17 | Direktsynthese von Alkylchlorsilanen in einem flüssigen Reaktionsmedium |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102010063446A1 (de) |
| WO (1) | WO2012080067A1 (de) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016530277A (ja) * | 2013-08-30 | 2016-09-29 | モメンティブ パフォーマンス マテリアルズ インコーポレイテッド | サイクロン微粒子からのオルガノハロシランのスラリー相直接合成 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE887343C (de) | 1951-12-19 | 1953-08-24 | Basf Ag | Verfahren zur Herstellung von Alkylchlorsilanen |
| DE920187C (de) | 1952-07-27 | 1954-11-15 | Basf Ag | Verfahren zur Herstellung von Alkylchlorsilanen |
| US5274158A (en) | 1992-04-13 | 1993-12-28 | General Electric Company | Process for stabilizing spent silicon contact mass |
| DE19624097A1 (de) | 1995-06-26 | 1997-01-02 | Gen Electric | Verfahren zum Passivieren von feinteiligem Material des Organochlorsilan-Reaktors und Wiedergewinnen von Chlorsilan daraus |
| EP1142897A1 (de) | 2000-04-06 | 2001-10-10 | Wacker-Chemie GmbH | Verfahren zur Direktsynthese von Organochlorsilanen unter Einsatz von zurückgewonnenem CuCl Katalysator |
| EP1887009A1 (de) | 2000-12-01 | 2008-02-13 | General Electric Company | Direkte Rochow-Müller-Synthese mit kupfernen Katalysatorvorläufern mit Teilchenabmessungen im Nanobereich |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10118483C1 (de) * | 2001-04-12 | 2002-04-18 | Wacker Chemie Gmbh | Staubrückführung bei der Direktsynthese von Chlor- und Methylchlorsilanen in Wirbelschicht |
-
2010
- 2010-12-17 DE DE201010063446 patent/DE102010063446A1/de not_active Withdrawn
-
2011
- 2011-12-08 WO PCT/EP2011/072153 patent/WO2012080067A1/de active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE887343C (de) | 1951-12-19 | 1953-08-24 | Basf Ag | Verfahren zur Herstellung von Alkylchlorsilanen |
| DE920187C (de) | 1952-07-27 | 1954-11-15 | Basf Ag | Verfahren zur Herstellung von Alkylchlorsilanen |
| US5274158A (en) | 1992-04-13 | 1993-12-28 | General Electric Company | Process for stabilizing spent silicon contact mass |
| DE19624097A1 (de) | 1995-06-26 | 1997-01-02 | Gen Electric | Verfahren zum Passivieren von feinteiligem Material des Organochlorsilan-Reaktors und Wiedergewinnen von Chlorsilan daraus |
| EP1142897A1 (de) | 2000-04-06 | 2001-10-10 | Wacker-Chemie GmbH | Verfahren zur Direktsynthese von Organochlorsilanen unter Einsatz von zurückgewonnenem CuCl Katalysator |
| EP1887009A1 (de) | 2000-12-01 | 2008-02-13 | General Electric Company | Direkte Rochow-Müller-Synthese mit kupfernen Katalysatorvorläufern mit Teilchenabmessungen im Nanobereich |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2012080067A1 (de) | 2012-06-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0600266B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von SiH-Gruppen aufweisenden Organopolysiloxanen | |
| EP1245271B1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von im Wesentlichen halogenfreien Trialkoxysilanen | |
| EP0878476B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Dimethylmonochlorsilan | |
| DE102015210762A1 (de) | Verfahren zur Aufarbeitung von mit Kohlenstoffverbindungen verunreinigten Chlorsilanen oder Chlorsilangemischen | |
| EP3177631A1 (de) | Verfahren zur direktsynthese von methylchlorsilanen in wirbelschichtreaktoren | |
| EP0601479B1 (de) | Verfahren zur Entfernung von wasserstoffhaltigen Silanen aus Methylchlorsilanen | |
| DE102010043646A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Trichlorsilan | |
| EP1505070B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Chlorsilanen | |
| EP2350101A1 (de) | Verfahren zur herstellung von alkylchlorsilanen durch umlagerungsreaktionen | |
| EP3442981B1 (de) | Verfahren zur organochlorsilanherstellung im wirbelbettverfahren | |
| EP2805958A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Methylchlorsilanen | |
| DE1768588B1 (de) | Verfahren zur Alkylierung von Silicium- und Zinnderivaten | |
| EP1903048B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Methylchlorsilanen | |
| DE102010063446A1 (de) | Direktsynthese von Alkylchlorsilanen in einem flüssigen Reaktionsmedium | |
| EP2467390B1 (de) | Katalysator zur hydrodechlorierung von chlorsilanen zu hydrogensilanen und verfahren zur darstellung von hydrogensilanen mit diesem katalysator | |
| EP1103556B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von halogenierten 1,2-Disilaethanen | |
| JP4340257B2 (ja) | メチルクロロシランの製造方法 | |
| EP2455384B1 (de) | Verfahren zum Aufarbeiten von flüssigen Rückständen der Direktsynthese von Organochlorsilanen | |
| WO2021004648A1 (de) | Verfahren zur umwandlung von organosilanen | |
| WO2012136487A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer kontaktmasse | |
| WO2014009156A1 (de) | Verfahren zur herstellung von allylsilanen aus hydrosilanen und allylchloriden gekennzeichnet durch verwendung einer recylierbaren wasserunlöslichen hilfsbase | |
| WO2011107360A1 (de) | Verfahren zur umwandlung von disilanen | |
| WO2014111275A1 (de) | Verfahren zur herstellung von alkylchlorsilanen durch umlagerungsreaktionen | |
| WO2012101052A1 (de) | Reinigung von trockenen rückständen der direktsynthese von alkylchlorsilanen | |
| DE102012015417B4 (de) | Verfahren zur Aufarbeitung von Sägerückständen aus der Produktion von Siliciumwafern |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20140701 |