DE375713C - Verfahren zur Darstellung von Siliciumtetrachlorid - Google Patents

Description

• Verfahren zur Darstellung von Siliciumtetrachlorid. Es ist bekannt, daß bei der Einwirkung von Chlor auf ein erhitztes Gemisch von Kieselsäure bzw. Silikat und Kohle Siliciumtetrachlorid entsteht. Die technische Verwendung dieser Reaktion scheiterte jedoch bisher an der hohen Reaktionstemperatur: Man erhält erst bei etwa r Zoo bis i 300° befriedigende Umsetzung.
• Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, die Reaktionstemperatur des Prozesses durch Zusatz geeigneter Stoffe zum Reaktionsgut erheblich zu erniedrigen und dadurch einen wesentlichen Fortschritt bei der technischen Durchführung der Reaktion zu erzielen.
• Wir haben nämlich festgestellt, daß ein Zusatz. von Chloriden, beispielsweise Chlornatrium, Chlormagnesium oder Chlorcalcium, zu der Mischung von Kohle und Kieselsäure bzw. Silikat, selbst in geringer Menge, eine Erniedrigung der Reaktionstemperatur um mehrere hundert Grad ermöglicht. Als besonders wirksam wurde ein Zusatz von Eisen-, Mangan- oder Aluminiumchlorid befunden. Man setzt - die letzteren Metallverbindungen am besten in Form der Metalle oder ihrer Oxyde zu, da diese sich im Verlaufe des Prozesses in Chloride verwandeln, und zwar ist es besonders günstig, Alkali- oder Erdalkalichloride gleichzeitig mit den Chloriden des Eisens, Mangans oder Aluminiums anzuwenden. Dadurch läßt sich die Reaktionstemperatur um etwa 300° erniedrigen.
• Eine Schwierigkeit besteht in der Heizung der Retorten oder Röhren, die chlorbeständig und chlorundurchlässig sein müssen. Diese Schwierigkeit konnte dadurch überwunden werden, daß gleichzeitig mit dem Prozeß der Siliciumtetrachloridbildung aus Kieselsäure, Kohle und Chlor stark exotherme Prozess zur Ausführung gebracht wurden. Setzt man z. B. der 1Z eaktionsmasse einen gewissen Anteil Silicium zu, so gelingt es, ohne äußere Wärmezufuhr zu arbeiten. Man kann auch dem Chlorgas Sauerstoff beimischen und dadurch einen Teil der eingefüllten Kohle zu Kohlenoxyd verbrennen und auf diese Weise die Reaktionstemperatur aufrechterhalten.
• Ein Teil des Siliciumtetrachlorides wird durch Abkühlung kondensiert, ein anderer Teil verläßt mit Kohlenoxyd gemischt die Kondensationsanlage. Dieser Anteil kann beispielsweise durch Kompression gewonnen werden, oder er gelangt mit Kohlenoxyd gewischt als Dampf zur Anwendung, beispielsweise zur Einwirkung auf Essigsäure oder essigsaures 'Natron zwecks Herstellung von lsssigsäureanhydrid.
• Zur Herstellung der zu chlorierenden Briketts ist mit Ausnahme des Quarzes, der unbefriedigende Ausbeuten liefert, jede beliebige Kieselsäure und jedes beliebige Silikat verwendbar. Koks, Steinkohle, Braunkohle eignen sich ebensogut wie Ruß. Es ist unn«tig, mit Hilfe von C)1 zu brikettieren, Was->er leistet dieselben Diente, ganz besonders in @e@.emvart der beim vorliegenden Verf z -tllreii verwendeten Chloride. Ohne erhebliche Beeinträchtigung der Reaktionsgeschwindigkeit ist es auch ni(*)glicli, Kieselsäure bzw. Silikat und Kohle, in genügend feiner Verteilung ohne Bindemittel miteinander durchinischt, als Pulver zu verwenden.
• Beispiele. i. Kieselgur aus der Lüneburger Heide wird mit dem gleichen Gewicht Kokspulver und mit einem Drittel ihres Gewichtes Kochsalz mit Hilfe von Nasser zu Briketts geformt. Diese werden, nach vollständiger Trocknung durch Erhitzen unter Luftabschluß, in einem geheizten Reaktionsrohr finit Chlor behandelt. Bei i o5o° beginnt in einem an das Reaktionsrohr angeschalteten Kühler die Kondensation von Siliciumtetrachlorid. Bei i i5o° lassen sich über 70 Prozent (leg Kieselsäure in kurzer Zeit umsetzen. Lr setzt man den Koks bei der Herstellung der Briketts durch Steinkohle oder Braunkohle, so geht der Prozeß bei ungefähr gleicher Temperatur vor sich. Dasselbe gilt für .andere Arten von Kieselsäure, beispielsweise für Achat, aus Wasserglas gefällte und für die bei der Zersetzung von Siliciumtetrachlorid ausgeschiedene Kieselsäure. Der Prozeß kann selbstverständlich kontinuierlich durchgeführt werden, wobei der Wärmeinhalt der abziehenden Reaktionsgase zur Vorwärmung des festen Ausgangsmaterials verwendet werden kann.
• 2. -Man verarbeitet ein Gemisch von ioo Teilen Neuburger Kieselkreide, ioo Teilen pulverisierter Steinkohle und 5 Teilen Eisen nach Beispiel i. In diesem Falle beginnt die Kondensation von Siliciumtetrachlorid schon bei i ooo° und bei i ioo° setzt sich die eingefüllte Kieselsäure rasch fast vollständig um. Ähnlich wirkt der Zusatz von 5 Teilen Aluminium auf ioo Teile Kieselgur.
• 3. Ein Gemisch von ioo Teilen Kieselgur, ioo Teilen Kokspulver, 3o Teilen Chlorcalciuin und 5 Teilen Eisen wird nach Beispiel i verarbeitet. -Man erhält schon bei goo= Kondensation von Siliciunitetraclilorid.
• .1.. Kaolin wird entsprechend Beispiel 3 verarbeitet. Auch in diesem Falle tritt schon hei goo° Kondensation von Siliciumtetrachlorid ein.
• Eine ähnliche Erniedrigung der Reaktionstemperatur bewirken die angegebenen Zusetze bei den verschiedenartigsten Silikaten, beispielsweise bei Feldpost, Schlackenwolle. 1-Iartglas und Weichglas.

Claims (3)

1. PATENT-ANSPRÜCHE: i. \-erfahren zur Darstellung von Siliciunitetrachlorid aus Kieselsäure bzw. Silikaten, Kohle und Chlor, dadurch gekennzeichnet, <iaß man diese Stoffe bei (_jegenwart von Körpern aufeinander einwirken läßt, die die Reaktionstemperatur herabsetzen.
2. 2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, claß man die Reaktion in Gegenwart von Metallchloriden, vorzugsweise der Alkali- und Erdalkalimetalle ausführt.
3. 3. Ausführungsforen des Verfahrens nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man in Gegenwart von Mangan-, Eisen- oder Aluminiumchlorid, entweder für sich allein oder in Mischung miteinander oder mit den in Anspruch 2 angeführten Zusätzen ausführt. .I. Ausführungsform des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Verfahren selbst unter Zusatz von Silicium zum Reaktionsgut oder durch Zusatz von Sauerstoff zum Chlor ausführt.