DE1178062B - Verfahren zur Herstellung von Methylchlor-silangemischen mit erhoehtem Anteil an Dimethyl-dichlorsilan - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Methylchlorsilangemischen mit erhöhtem Anteil an Dimethyldichlorsilan Zur Herstellung von Methylchlorsilangemischen bedient man sich in der Technik vor allem eines Verfahrens, bei dem man Methylchlorid über einen Silicum-Katalysator-Kontakt leitet. Der weitaus wichtigste Katalysator ist dabei Kupfer. Das Kupfer kann dabei als Pulver mit dem feinverteilten Silicium (bzw. Ferrosilicium), lediglich gemischt oder auch mit jenem gesintert werden. Es ist auch vorgeschlagen worden, ungesinterte, feingemahlene Legierungen aus Silicium und Kupfer für die erwähnte Reaktion einzusetzen.
• Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von Methylchlorsilangemischen mit erhöhtem Anteil an Dimethyldichlorsilan durch Umsetzung von Methylchlorid mit Silicium bei erhöhter Temperatur in Gegenwart eines aus einer Kupfer-Silicium-Legierung bestehenden Katalysators, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Methylchlorid über einen Kontakt leitet, der durch Mischen des Siliciums mit einer 5 bis 25 Gewichtsprozent Silicium sowie einen oder mehrere Beschleuniger enthaltenden pulverförmigen Silicium-Kupfer-Legierung erhalten worden ist.
• In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet man zur Herstellung des Kontaktes eine im wesentlichen der Verbindung CusSi entsprechende Kupfer-Silicium-Legierung.
• Die verfahrensgemäß zu verwendenden Katalysatoren sind spröde und leicht mahlbar. Bei Verwendung von Ferrosilicium muß berücksichtigt werden, daß ein Teil des Silicium durch andere Elemente, wie z. B. Eisen, Magnesium oder Calcium, gebunden ist. In diesen Fällen muß man entsprechend mehr Silicium zur Herstellung der erwähnten Legierungen einsetzen.
• Die Kupfer-Silicium-Katalysatoren des erfindungsgemäßen Verfahrens unterscheiden sich wesentlich von den Silicium-Kupfer-Legierungen, die nach bekannten Verfahren zur Umsetzung mit Methylhalogeniden benutzt werden. Derartige Silicium-Kupfer-Legierungen enthalten im allgemeinen 5 bis 20 Gewichtsprozent Kupfer. Sie sind verhältnismäßig kostspielig in der Herstellung, weil bei ihnen das gesamte zur Umsetzung mit dem Alkylhalogenid bestimmte Silicium mit Kupfer geschmolzen werden muß. Zudem sind die Ausbeuten an Methylchlorsilanen, insbesondere an Dimethyldichlorsilan, bei der Verwendung dieser Legierungen in der Regel geringer als jene, die man mit den hier beschriebenen Kontakten erzielen kann. Bei den verfahrensgemäß zu verwendenden Kupfer-Silicium-Katalysatoren muß dagegen nur das zur Herstellung des Katalysa- tors benötigte Silicium geschmolzen werden. Das ist nur ein geringer Bruchteil des Siliciums, das zur Umsetzung mit dem Methylchlorid gelangt. Außerdem ist der Katalysator spröde und kann mit den gleichen Vorrichtungen - wie Silicium selbst -feingemahlen werden. Der Katalysator ist auf diese Weise sehr viel wirtschaftlicher in Pulverform zu erhalten, als dies bei dem duktilen Kupfer der Fall ist.
• Nach der Vermischung des Katalysators mit dem Silicium liegt der Kupfergehalt des Reaktionskontaktes in der Regel in den herkömmlichen Grenzen, d. h. also zwischen 2 und 50°/o. Doch ist zur Erzielung erhöhter Dimethyldichlorsilan-Ausbeuten beim Einsatz der erfindungsgemäß zu verwendenden Katalysatoren durchweg weniger Kupfer vonnöten, als bei Verwendung von Kupferpulver. Auch bei einem Gehalt von weniger als 2 0/o Kupfer im Reaktionskontakt lassen sich bei Verwendung der erfindungsgemäßen Katalysatoren noch beachtliche Reaktionsgeschwindigkeiten erzielen. Eine thermische Vorbehandlung des Reaktionskontaktes ist nicht erforderlich. Ein weiterer sehr bedeutender Vorteil der verfahrensgemäßen Katalysatoren ist es, daß sie es gestatten, Beschleuniger in den Reaktionskontakt wirksamer und wirtschaftlicher als bisher möglich einzuführen. Derartige Beschleuniger sind z. B. Aluminium und Zink. Die Menge an einzubringendem Beschleuniger kann nicht in strengen Regeln festgesetzt werden, da diese Daten von den speziellen Bedingungen, wie z. B. der Reaktionsfähigkeit des zur Umsetzung mit dem Methylchlorid bestimmten Siliciums, wie auch des Katalysator-Siliciums, der Art des Reaktionsofens u. a. abhängen. Im Falle der Verwendung des Aluminiums als Beschleuniger empfiehlt es sich, Reaktionskontakte mit weniger als 10 0/o Aluminium einzusetzen, weil sonst die Bildung von Aluminiumchlorid als lästige Nebenreaktion in den Vordergrund rückt.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend beispielhaft erläutert. Es wurde eine besonders einfache Versuchsanordnung gewählt: Der Reaktionskontakt wird in einem zylindrischen vertikal gelagerten Rohr auf 300C C geheizt, während 18 Gewichtsteile Methylchlorid pro Stunde den Kontakt von unten nach oben durchströmen. Die Versuche werden - wenn nicht anders erwähnt - so lange durchgeführt, bis sich in einem mit Wasser durchflossenen Kühler keine Kondensation von Methylchlorsilanen mehr beobachten läßt. Die Kondensate des Wasserkühlers und eines dahinter geschalteten Tiefkühlers (-500 C) werden vereint, von überschüssigem Methylchlorid durch Erwärmung auf Zimmertemperatur befreit und in gewohnter Weise analysiert. Die geschilderte Versuchsanordnung eignet sich gerade wegen ihrer außerordeiitlichen Einfachheit besonders gut zur Demonstrierung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Jedoch können natürlich auch andere Verfahrensarten, wie z. B. die Durchführung der Reaktion in einem Wirbelbett oder unter Rühren des Kontaktes Anwendung finden. Die hierbei erzielbaren Ausbeuten an Methylchlorsilanen können dann noch wesentlich höher liegen. Für die Umsetzung mit Methylchlorid wird stets das gleiche Ferrosilicium (94,10/0 Si) verwendet. Die erfindungsgemäßen Katalysatoren-Legierungen werden aus Elektrolyt-Kupfer, einem Ferrosilicium mit 95,2Gewichtsprozent Si und reinem metallischen Beschleuniger, wie Zink oder Aluminium, hergestellt. Das zur Umsetzung mit Methylchlorid bestimmte Ferrosilicium und die als Katalysator dienenden Kupfer-Silicium-Beschleuniger-Legierungen werden so fein gemahlen, daß 90°/o des Materials kleiner als 0,055 mm sind. Beim Kupferpulver und der gepulverten Kupfer-Zink-Legierung sind 9O0/o des Materials kleiner als 0,015 mm.
• Beispiel Der Kontrollversuch wurde mit einem dem Stand der Technik entsprechenden Gemisch von Ferrosilicium und Kupferpulver durchgeführt.
• Der Versuch entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde mit einem Gemisch desselben Ferrosilicium mit einer pulverförmigen Kupfer-Silicium - Zink - Legierung (Verhältnis 78:15 : 7) durchgeführt. Der Kupfergehalt des Reaktionskontaktes betrug in beiden Fällen 10 Gewichtsprozent, der Siliciumanteil betrug jeweils 200g. Bei beiden Versuchen wurden bei einer Reaktionsdauer von 70 Stunden praktisch die gleichen Silanmengen erhalten.
• Beim Kontrollversuch entstanden 305 g, entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren 301 g.
• Jedoch betrug der Dichlordimethylsilananteil bei dem Kontrollversuch 66,30/0, bei Verwendung der erfindungsgemäßen Kontakte 76,10/6.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Methylchlorsilangemischen mit erhöhtem Anteil an Dimethyldichlorsilan durch Umsetzung von Methylchlorid mit Silicium bei erhöhter Temperatur in Gegenwart eines aus einer Kupfer-Silicium-Legierung bestehenden Katalysators, d a d u r c h gekennzeichnet, daß man Methylchlorid über einen Kontakt leitet, der durch Mischen des Siliciums mit einer 5 bis 25 Gewichtsprozent Silicium sowie einen oder mehrere Beschleuniger enthaltenden pulverförmigen Silicium-Kupfer-Legierung erhalten worden ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung des Kontaktes eine im wesentlichen der Verbindung Cu3Si entsprechende Kupfer-Silicium-Legierung verwendet.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Silicium-Kupfer-Legierung als Beschleuniger vorzugsweise Aluminium und/oder Zink enthält.