DE3211431A1 - Verfahren zur hydrophobierung von pyrogen hergestelltem siliciumdioxid - Google Patents
Verfahren zur hydrophobierung von pyrogen hergestelltem siliciumdioxidInfo
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Description
Ol 82 128 FH
Degussa Aktiengesellschaft
6000 Frankfurt am Main 1
6000 Frankfurt am Main 1
Verfahren zur Hydrophobierung von pyrogen hergestelltem
Siliciumdioxid
1. Verfahren zur Hydrophobierung von aus Siliciumhalogenverbindungen
wie z.B. Siliciumchlorid, pyrogen hergestelltem Siliciumdioxid mittels Organohalogensilanen im
Wirbelbett, dadurch gekennzeichnet, daß man direkt nach der Abtrennung des-Halogenwasserstoffes im Anschluß an
die pyrogene Herstellung das gegebenenfalls noch Reaktionsabgase mitsichführende Siliciumdioxid mit Inertgas,
vorzugsweise Stickstoff vermischt, mittels einer Abscheidevorrichtung, beispielsweise eines Zyklons, das
Siliciumdioxid von den mitgeführten Gasen befreit, diese Gase in die Kühlstrecke der Herstellvorrichtung einführt,
das von den Gasen befreite Siliciumdioxid zuerst mit dem Örganohalogensilan und Inertgas, vorzugsweise Stickstoff
vermischt, anschliessend mit Wasserdampf und Inertgas, vorzugsweise Stickstoff vermischt, anschliessend die
Hydrophobierungsreaktion in bekannter Weise in einem Wirbelbettreaktor durchführt, und die Abgase der Hydrophobierungsreaktion
in die Abscheidevorrichtung, beispielsweise den Zyklon zurückführt.
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Ol82 128 FH
Degussa Aktiengesellschaft
6000 Frankfurt am Main 1
6000 Frankfurt am Main 1
Verfahren zur Hydrophobierung von pyrogen hergestelltem Siliciumdioxid
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hydrophobierung von pyrogen hergestelltem Silicumdioxid, vorzugsweise in direktem
Verbund mit dem Herstellverfahren des pyrogenen Siliciumdioxides aus einer Siliciumhalogenverbindung.
Es ist gemäß DE-PS 11 63 784 bekannt, pyrogen hergestelltes
Siliciumdioxid mit Diirethyldichlorsilan im Wirbelbett zu
hydrophobieren.
Die einzelnen Komponenten werden gemäß dem Verfahrenschema
dieser Druckschrift derart miteinander vermischt, daß man Wasserdampf im Gemisch mit Stickstoff mit dem pyrogen hergestellten
Siliciumdioxid vermischt. Anschliessend wird diesem feuchten Siliciumdioxid ein Gasgemisch, bestehend aus Dimethyldichlcrsilan
und Stickstoff zugeführt. Die eigentliche Hydrophobierungsreaktion erfolgt nachfolgend in einem Wirbelbettreak-
Diese Verfahrensweise weist den Nachteil auf, daß auf Grund des Feuchtigkeitsgehaltes des pyrogen hergestellten Siliciumdioxides
die Rohrleitungen der Hydrophobierungsverrichtung zugesetzt werden.
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Ol 82 128 FH - 4.
Weiterhin entstehen hohe Ausbeuteverluste und unerwünschte Nebenprodukte durch die teilweise Reaktion des Organohalogensilans
mit dem Wasserdampf auf dem pyrogen hergestellten Siliciumdioxid bevor die Hydrophobierungsreaktion unter
kontrollierten Bedingungen in dem Wirbelbett-Reaktor durchgeführt werden kann.
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Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens gemäß DE-PS 11 63 784 ergibt sich aus der spezifischen Zusammensetzung
des Abgases der Hydrophobierungsreaktion. Es besteht aus hydrophobiertem pyrogen hergestelltem Siliciumdioxid, überschüssigem
Organohalogensilan, Chlorwasserstoff, wenn beispielsweise als Organohalogensilan Dimethyldichlorsilan umgesetzt
wird, Stickstoff und Wasserdampf.
Durch die in der Zeichnung der DE-PS 11 63 784 beschriebene Abgasrückführung wird hydrophobes Siliciumdioxid in die Chlorwasserstoff-Absorptionsvorrichtung
geleitet. Dadurch tritt eine unerwünschte Schaumbildung auf.
Durch Polymerisationsreaktionen des Organohalogensilans werden die Abgasleitungen zugesetzt. Es treten dadurch Störungen
in der Anlage, wie Druckverlust und Brände, auf.
Bei dem Versuch, dieses Abgas mittels Wasserwäsche in einem Kühlturm aufzuarbeiten, tritt eine starke Schaumbildung in
dem Abwasser auf. Dieser Schaum wird in dem Kühlturm umgewälzt, wobei es durch die hydrophobe pyrogen hergestellte
Siliciumdioxid zur Bildung von "trockenem Wasser" kommt.
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: ; ι ν : χ : Degussa
Ol 82 128 FH - 5. -
Ein Abfiltrieren dieses Schaumes ist nicht möglich, weil die Filter zu schnell zugesetzt werden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Hydrophobierung von aus Siliciumhalogenverbindungen, wie z.B. Siliciurcchlorid
pyrogen hergestelltem Siliciumdioxid mittels Organohalogensilan im Wirbelbett, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß
man direkt nach der Abtrennung des Halogenwasserstoffes im
Anschluß an die pyrogene Herstellung das, gegebenenfalls noch Reaktionsabgase mit sich führende, Siliciumdioxid mit Inertgas,
vorzugsweise Stickstoff vermischt, mittels einer Abscheidevorrichtung,
beispielsweise eines Zyklons, das Siliciumdioxid von den mitgeführten Gasen befreit, diese Gase in
die Kühlstrecke der Herstellvorrichtung einführt, das von den Gasen befreite Siliciumdioxid zuerst mit dem Organohalogensilan
und Inertgas, vorzugsweise Stickstoff vermischt, anschliessend mit Wasserdampf und Inertgas, vorzugsweise Stickstoff vermischt,
anschliessend die Hydrophobierungsreaktion in bekannter Weise in einem Wirbelbettreaktor durchführt, und die Abgase der
Hydrophobierungsreaktion in die Abscheidevorrichtung, beispielsweise den Zyklon zurückführt.
Die Hydrophobierungsreaktion kann bei Temperaturen von 400 bis 6000C, vorzugsweise von 500 bis 6000C durchgeführt werden.
Besonders gut entsäuertes hydrophobiertes Siliciumdioxid wird
bei Temperaturen von 550 bis 5800C erhalten. Als Hydrophobierungsmittel
können bekannte Organohalogensilane verwendet werden. Bevorzugterweise werden Organochlorverbindungen,
insbesondere Dirnethyldichlorsilan eingesetzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemasse
Verfahren in einem Verbundsystem mit dem Verfahren zur
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Ol 82 128 FH - 6. -
Herstellung des pyrogenen Siliciumdioxides durchgeführt, wobei
als Ausgangsstoff Siliciuir.tetrachlorid verwendet werden
kann.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann man den Durchfluß
der Abgasmenge der Hydrophobierungsreaktion mittels automatischer Klappen steuern. Diese Klappen werden vorzugsweise
in Form von Drosselklappen verwendet. Dadurch werden Druckstösse ausgeglichen und somit konstante Reaktionsbedingungen und geringere Temperaturschwankungen erzielt.
Das hydrophobierte Siliciumdioxid kann man mittels einer Schleuse, vorzugsweise einer Zellradschleuse, aus dem Fließbett
austragen. Hierdurch wird verhindert, daß Sauerstoff in den Hydrophobierungskreislauf gelangt und ein explosives Gemisch
mit dem Organohalogensilan bildet.
Das erfindungsgemässe Verfahren weist den Vorteil auf, daß es
eine wesentlich längere Standzeit der Anlage ermöglicht, weil weniger Verstopfungen der Leitungen auftreten. Da die Nebenreaktionen
zurückgedrängt werden, wird ein wesentlich homogeneres Produkt erhalten.
Das" Abgas der Hydrophobierungsreakticn in das Hydrophobierungsverfahren
zurückgeführt wird, wodurch keine Ausbeuteverluste entstehen. Vielmehr wird eine Ausbeutesteigerung von ca. 3 %
erzielt. Das einzige Nebenprodukt bei der Verwendung von beispielsweise Siliciumtetrachlorid als Ausgangsstoff für die
Herstellung von Siliciumdioxid und Dimethyldichlorsilan als Hydrophobierungsmittel ist allein Chlorwasserstoff.
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3 2 Ί Ί 4 -ί I _
; · ;;; Degussa
82 128 FH - 7. -
Der Aufwand an Organohalogensilan kann reduziert werden, weil das nicht umgesetzte Organohalogensilan zumindest teilweise
wieder in das Hydrophobierungsverfahren zurückgeführt wird.
Durch die Vermischung des pyrogen hergestellten Siliciumdioxides
mit Inertgas, wie z.B. Stickstoff direkt im Anschluß an das Hersteliverfahren wird die Brandgefahr, die durch das
Gemisch aus Organohalogensilan und Restsauerstoff aus dem Herstellungsverfahren des Siliciumdioxides bestand, beseitigt.
Auf Grund dieser Maßnahme fallen weniger Reparaturkosten an.
Von besonderem Vorteil ist, daß das hydrophobierte Siliciumdioxid
vollständig frei von verfärbenden Bestandteilen ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand der Zeichnung
näher erläutert:
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In dem Brenner 1 werden SiCl4, Wasserstoff und Luft zu pyrogenem
Siliciumdioxid umgesetzt. Die Reaktionsprodukte, die
unter anderem auch Restsauerstoff enthalten, werden von dem
Brenner 1 in die Koagulationsstrecke 2 und von dort in die Kühlstrecke 3 geführt. Von dort gelangen die Reaktionsprodukte
in die Zyklone 4, 5 und 6, wo die Trennung des festen Siliciumdioxides von den gasförmigen Reaktionsprodukten durchgeführt
wird. Das gasförmige Reaktionsproduktgemisch, im wesentlichen Chlorwasserstoff, wird aus dem Zyklon 6 zur Weiterverarbeitung
abgeleitet.
Das feste pulverförmige Siliciumdioxid wird mit Stickstoff
vermischt und von den Zyklonen 4,5 und 6 mittels der Fördervorrichtung (Gebläse) 7 in den Zyklon 8 geführt.
Ol 82 128 FH - 8. -
Dort erfolgt eine erneute Abtrennung des festen Siliciumdioxides von mitgeführten Gasen. Die Gase werden über die
Leitung 9 in die Kühlstrecke 3 zurückgeführt.
Das feste Siliciumdioxid wird anschliessend in dem Injektor
mit Dimethyldichlorsilan und Stickstoff vermischt und dem Wirbelbettreaktor 11 zugeführt.
Gleichzeitig wird über die separate Leitung 12 ein Gemisch aus Wasserdampf und Stickstoff dem Wirbelbettreaktor 11 zugeführt.
Die Hydrophobierungsreaktion wird in dem Wirbelbettreaktor 11 durchgeführt.
Die Reaktionsabgase, bestehend aus hydrophobiertem Siliciumdioxid,
Dimethyldichlorsilan, Chlorwasserstoff, Stickstoff und Wasserdampf, werden über die Leitung 13 zurückgeführt
und auf der saugseitigen Leitung der Fördervorrichtung 7 eingeführt.
Das hydrophobierte Siliciumdioxid wird aus dem Wirbelbettraktor
mittels der Leitung 14 ausgetragen und über die ZeIlradschleuse 15 in den Zwischenbunker geführt.
Zur' Verminderung der Brandgefahr wird dabei über die Leitung
Stickstoff in die Austragsleitung 14 eingeführt.
Das einzige Produkt, welches neben hydrophoben Siliciumdioxid anfällt, ist Chlorwasserstoff am Zyklon 6.
Claims (3)
- 'i'l'\ Hd I __/: U > DegussaOl 82 128 FH - 2. -
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Durchfluß der Abgasmenge der Hydrophobierungsreaktion mittels automatischer Klappen steuert.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das hydrophobierte Siliciumdioxid mittels einer Schleuse, vorzugsweise einer Zellradschleuse aus dem Fließbett austrägt.15 203035
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