EP1517854A1 - Integriertes, kontinuierliches verfahren zur herstellung molekularer einkomponentenvorl ufer mit stickstoff-br ckenfunkt ion - Google Patents

Integriertes, kontinuierliches verfahren zur herstellung molekularer einkomponentenvorl ufer mit stickstoff-br ckenfunkt ion

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EP1517854A1
EP1517854A1 EP03761549A EP03761549A EP1517854A1 EP 1517854 A1 EP1517854 A1 EP 1517854A1 EP 03761549 A EP03761549 A EP 03761549A EP 03761549 A EP03761549 A EP 03761549A EP 1517854 A1 EP1517854 A1 EP 1517854A1
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EP
European Patent Office
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product
reaction
phase
production
regeneration
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03761549A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gregorios Kolios
Thomas JÄSCHKE
Martin Jansen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Original Assignee
Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
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Filing date
Publication date
Application filed by Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV filed Critical Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B35/00—Boron; Compounds thereof
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    • C01B35/14—Compounds containing boron and nitrogen, phosphorus, sulfur, selenium or tellurium
    • C01B35/146—Compounds containing boron and nitrogen, e.g. borazoles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
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    • C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
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    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/582—Recycling of unreacted starting or intermediate materials

Definitions

  • the invention relates to a method for the regeneration of a reactor and the use of this method for the improved implementation of manufacturing processes for desired products.
  • the invention relates in particular to the implementation of a continuous process for the production of molecular precursors for non-oxide inorganic ceramics.
  • ceramics which comprise the elements X, Y, N and C, where X and Y can be, for example, the elements Si, P, Al, Ti, V, Zr, Ta or B.
  • the prerequisite for these advantageous properties is the realization of a regular sequence of X-N (-C) -Y bonds on an atomic scale. This requirement can be met by the synthesis and provision of a one-component precursor with a nitrogen bridge function, which contains the elements listed above. This precursor compound is then polymerized and then e.g.
  • non-oxide ceramics from molecular precursors makes materials that are characterized by high purity accessible. Furthermore, such one-component precursors ensure a homogeneous distribution of the elements involved in the ceramic.
  • the synthesis of the one-component precursor according to DE 1 00 45 428 takes place in a two-stage reaction process, the reaction steps of which are carried out sequentially in time.
  • the intermediate product from the first reaction step usually has to be stored in a solvent at low temperatures, since it would polymerize rapidly at room temperature.
  • the by-product MeNH 3 CI is obtained in the first reaction stage and the by-product CI 3 SiNMeH 2 CI in the second reaction stage as a solid. It would be desirable to prevent the accumulation of these substances in the process.
  • oxygen and moisture from the ambient air can contaminate the reaction space, which would seriously impair the product quality. This would require complex flushing of the entire system before each production process.
  • the process should be able to be carried out continuously or quasi-continuously without the reaction space with the ambient air in
  • the product yield is to be optimized by minimizing the stoichiometric excess of starting materials and maximizing the selectivity of the product separation. - Excess input materials and valuable intermediate products should be able to be returned to the process.
  • the invention relates in particular to a temperature-driven, cyclical mode of operation in a circuit of flow apparatus.
  • the invention is based on the observation that the ammonium salts formed in a reaction, in particular in the two reaction stages, decompose to volatile substances at moderate temperatures even at ( ⁇ 200 ° C.). From this, an elegant approach was derived to drive these substances out of the reaction volume purely thermally.
  • the invention therefore relates in a first aspect to a process for the regeneration of a reactor, wherein ammonium salts formed as a by-product in the reactor at temperatures of> 150 ° C., in particular> 180 ° C. and more preferably at> 200 ° C.
  • ammonium salts formed in many reactions in particular in reactions for the production of one-component precursors of non-oxidic ceramics, can be sublimed at these temperatures and can thus be converted into the gas phase.
  • These ammonium salts which normally precipitate during the production of the desired substances and accumulate in the reactor, can thus be expelled from the reactor in a gaseous manner in a simple manner, without opening the reactor for the mechanical removal of solid substances.
  • the regeneration step according to the invention can be used in particular in the process for producing a desired product in which ammonium salt is formed as a by-product. While it was previously necessary in such processes to remove the solid ammonium salt, the undesired by-products can be removed from the reactor and, if appropriate, separated off in a simple manner by the thermal regeneration step disclosed herein.
  • the regeneration step according to the invention is particularly preferably used in a method for producing one-component precursors of non-oxide ceramics which have a nitrogen bridge function.
  • the one-component precursor is synthesized in a two-stage reaction process in the gas phase.
  • the synthesis phase and the regeneration phase that is to say the removal of low-volatility by-products by thermal treatment of the reactor, preferably follow one another cyclically, a cycle consisting of a production phase and a regeneration phase.
  • the production phases and rainy Ration phases can be of the same or different lengths and generally comprise a time period of 10 seconds to 24 hours, in particular 1 minute to 10 hours.
  • the switchover between the production phase and the regeneration phase can take place in a time-controlled or state-controlled manner, advantageously due to the total pressure drop in the reaction stages at intervals between 10 seconds and 24 hours.
  • the process according to the invention can be used in particular for the production of compounds which have the structural feature XNY and in particular the structural feature XN (-C) -Y, where X and Y are each independently Si, P, Al, Ti, V, Zr, Ta, B , Ga or In can be.
  • R each independently represents a hydrocarbon radical having 1 to 20 carbon atoms or hydrogen
  • R 1 represents a hydrocarbon radical having 1 to 20 carbon atoms or hydrogen, x 0; Is 1 or 2 and y is 0 or 1.
  • the desired products are preferably manufactured in a two-stage process.
  • the compounds of the formula (I) are prepared, for example, by an amine component R NH 2 in succession with a silane component SiHal 4 _ x R x and a borane component BHal 3 .
  • y R y is implemented in any order.
  • the silane component is preferably reacted in the gas phase with the amine component continuously or in portions, with or without a carrier gas.
  • the intermediate product formed is in turn preferably reacted further in the second step with the borane component in the condensed phase, in an inert solvent or preferably in the gas phase.
  • dichloroboryl-methyl-trichlorosilyl-amine CI 3 Si - N (CH 3 ) - BCI 2 (DMTA) can be produced in pure form.
  • Tetrachlorosilane and methylamine are first reacted in the gas phase.
  • Methyl-trichlorosilyl-amine is formed as an intermediate product, which is reacted with trichloroborane in condensed form or preferably in the gas phase.
  • the radicals R and R 1 can each independently represent a hydrocarbon radical having 1 to 20 carbon atoms, preferably having 1 to 10 carbon atoms.
  • a hydrocarbon residue is a residue that is formed from the elements carbon and hydrogen.
  • the hydrocarbon radical can be branched or unbranched, saturated or unsaturated.
  • the hydrocarbon radical can also contain aromatic groups, which in turn can be substituted with hydrocarbon radicals.
  • Examples of preferred hydrocarbon radicals are, for example, unbranched saturated hydrocarbon radicals, such as C 1 -C 20 -alkyl, in particular methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, n-pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl , n-nonyl and n-decyl.
  • the radicals R can also be branched saturated hydrocarbons, in particular branched C 3 to C 20 alkyls, such as i-propyl, i-butyl, t-butyl and further branched alkyl radicals.
  • the radical R comprises one or more olefinically unsaturated groups.
  • examples of such radicals are vinyl, allyl, butenyl, pentenyl, hexenyl, heptenyl, octenyl, nonenyl, decenyl, butadienyl, pentadienyl, hexadienyl, heptadienyl, octadienyl, nonadeinyl and decadienyl.
  • the radical R can also contain an alkyne group, ie a C C C bond.
  • At least one radical R and preferably all radicals R contain an aromatic group, in particular an aromatic group Group having 5 to 10 carbon atoms, in particular 5 or 6 carbon atoms, such as a phenyl group or an aromatic group substituted by a hydrocarbon, in particular a C 1 -C 10 -hydrocarbon, in particular a phenyl group, such as methylphenyl, dimethylphenyl , Trimethylphenyl, ethylphenyl or propylphenyl.
  • the aromatic radical preferably comprises from 5 to 20, in particular up to 10 carbon atoms.
  • the hydrocarbon radicals R and R 1 can each be varied independently of one another.
  • At least one radical R and / and R 1 and in particular all radicals R and / or R 1 comprise a C 1 to C 20 alkyl group, in particular one a phenyl group, a vinyl group or an allyl group or a hydrocarbon radical having 1 to 3 carbon atoms, in particular methyl, ethyl or propyl and most preferably methyl.
  • the radical shark stands for a halogen atom and means in particular Cl, Br or I, it being preferred that at least one radical shark and preferably all radicals shark C1.
  • a cycle is divided into two phases: in the first phase, which is also referred to herein as the synthesis phase or as the production phase, the desired product, for example a one-component precursor, is synthesized and isolated in pure form. Excess feedstocks are returned to the synthesis process.
  • the second phase of the cycle which is referred to herein as the regeneration phase, the ammonium salts formed in the first and in the second reaction stage are removed from the reaction volume in a thermally decomposed manner. Valuable components can be completely or partially isolated and returned to the synthesis process.
  • the switchover between the production phase and the regeneration phase can be predefined from the outside or advantageously controlled by the total pressure drop in the reaction stages.
  • reaction products obtained in the solid form during the production phase are retained in the reaction volume by porous filters, in particular in both reaction stages, while gaseous components of the reaction mixture are passed on.
  • the forwarding can take place, for example, by forced convection.
  • the solid by-products that are retained in the reaction volumes are thermally converted into the gas phase during the regeneration phase, for example by sublimation, evaporation or thermal decomposition, and can then be discharged from the reaction volume in gaseous form without problems.
  • the ammonium salts can be discharged undiluted or in an inert carrier gas stream.
  • the change between the production phase and the regeneration phase can also be achieved by changing the temperature of the heat carrier provided for thermostatting the reactors.
  • the temperature of the heat carrier provided for thermostatting the reactors For heat regulation of the reaction stages, it is possible to use the same or different heat carriers in the reaction stages and during the production or regeneration phase.
  • a quasi-continuous production of the product for example DMTA
  • two devices per reaction step are used for the two-stage (or multi-stage) reaction, one of which is operated in the production mode and the other in the regeneration mode.
  • the desired target product is advantageously isolated from the other components of the reaction mixture obtained from the last reactor, for example by crystallization, condensation or by using solvents such as hexane. However, it is possible to use no solvent to isolate the target product.
  • the isolation of the target product is preferably carried out continuously.
  • the procedure according to the invention in particular the conversion of solid by-products into the gas phase, allows undesired by-products to be separated off and, moreover, valuable feedstocks or intermediate products contained therein can be returned to the process after the separation step in order to separate off the desired product or undesired by-products. Unreacted feedstocks are advantageously fed as feed stream into the second reaction stage.
  • MeNH 2 and at least one of the compounds SiCI 4 , BCI 3 , PCI 3 , PCI 5 , AICI 3 , GaCI 3 , InCI 3 , TiCI 4 , VCI 3 , VCI 4 , ZrCI 4 or TaCI 5 are advantageously used as starting materials for the first reaction stage used.
  • the starting materials for the second reaction stage are advantageously the intermediate from the first reaction stage and at least one of the compounds SiCI 4 , BCI 3 , PCI 3 , PCI 5 , AICI 3 , GaCI 3 , lnCI 3 , TiCI 4 , VCI 3 , VCI 4 , ZrCI 4 or TaCI 5 used.
  • recycled feedstocks or intermediates can be used.
  • the cycle of the production phase and regeneration phase is preferably carried out at least once, in particular at least twice and particularly preferably at least five times in the methods according to the invention.
  • the invention is further illustrated by the attached Figures 1 to 4 and the following examples.
  • Figure 1 shows schematically the production phase in a two-stage process.
  • Figure 2 shows schematically the regeneration phase in a two-stage process.
  • FIGS 3 and 4 illustrate isolation stages for the production of the pure end product and for the production of recyclable process streams.
  • Fig. 1 shows the process flow diagram according to an embodiment of the invention during the first phase of the cycle, which is referred to below as the production phase.
  • shut-off valves 1 0, 1 1, 1 2, 1 3, 1 4 are open and the shut-off valves 1 5, 1 6, 1 7, 1 8 are closed.
  • MeNH 2 is metered into the reactor 4 from the thermostatted reservoir 1 and SiCl 4 from the thermostatted reservoir 2 either pure or in an inert carrier gas stream, for example N 2 , He, Ar, CO 2 .
  • the reactor temperature is controlled with the help of an external heat transfer medium 4b at a temperature between -60 ° C and + 60 ° C.
  • the total pressure in the reactor 4 is between 1 mbar and 5 bar, the residence time of the reaction mixture is between 0.1 s and 10 s.
  • the feedstocks are both introduced into the reactor of the first reaction stage 4 together at points or both locally or one point and one locally. During the production phase preferably pronounced axial concentration profiles in the gas phase in the reaction stages.
  • the volatile components of the reaction mixture from the reactor 4 are fed into the reactor 5 in the line 6 thermostatted between -60 ° C. and + 60 ° C.
  • BCI 3 is fed into the reactor 5 from the storage container 3 either pure or in an inert carrier gas stream, for example N 2 , He, Ar, CO 2 .
  • the reactants are both introduced into the reactor at points or both locally or one at points and one locally.
  • the type of metering and the flow control ensure a stochiometric excess of BCI 3 compared to CI 3 Si-NMeH of at least 2: 1 in the entire reaction space.
  • the reactor temperature is kept constant between -60 ° C and + 1 20 ° C with the help of an external heat transfer medium 5b.
  • the total pressure in the reactor 5 is between 1 mbar and 5 bar, the residence time of the reaction mixture is between 0.1 s and 10 s.
  • the reactor temperature is selected so that the conversion to DMTA takes place spontaneously.
  • the components of the reaction mixture which are fluid during the reaction temperature are withdrawn from the reactor 5 through the integrated filter 5a and the solid reaction products are retained in the reactor.
  • the reaction mixture which is withdrawn from the reactor 5 contains the target product DMTA, excess BCI 3 , possibly the inert carrier gas and possibly excess SiCI 4 , as well as traces of the unreacted MeNH 2 .
  • the reaction mixture is in a thermostatted line 7, which is thermostated at a temperature between -60 ° C and 1 20 ° C passed to the separation stage 8.
  • the separation stage for obtaining the pure DMTA is described in detail below.
  • the second phase of the method is activated in a time-controlled or state-controlled manner.
  • a suitable control variable is, for example, the pressure difference between the reactor inlet and the reactor outlet.
  • Fig. 2 shows the process flow diagram according to the invention during the second phase of the cycle, which is referred to as the regeneration phase.
  • the shut-off valves 10, 1 1, 1 2, 1 3, 1 4 are closed and the shut-off valves 1 5, 1 6, 1 7, 1 8 are opened.
  • the templates for the input materials SiCI 4 , MeNH 2 and BCI 3 are disconnected. Pure inert gas thus flows through the reactors.
  • the temperatures of the heat transfer media for thermostating reaction stages 4 and 5 are switched.
  • Either one and the same heat transfer medium or different heat transfer media can be used for the thermostatting of reaction stages 4 and 5.
  • the temperatures of the reactors 4 and 5 are regulated to values above the sublimation temperatures of the ammonium salts formed during the production phase. This requires temperatures between 1 50 ° C and 600 ° C, especially between 200 ° C and 400 ° C.
  • the inert carrier gas drives the volatile sublimation products out of the reactors and thereby regenerates them from the salt load that has accumulated during the production phase.
  • the sublimation products can also be sucked off with the aid of a vacuum pump.
  • the discharged ammonium salts are recombined in the condenser 9 by cooling and stored in a collecting vessel. After a period of time between 10 s and 24 h, the production phase, which is described above, is activated again either time-controlled or state-controlled.
  • the process is continuously carried out by periodically switching between the production phase and the regeneration phase.
  • a parallel connection of two reactors is required for the first and for the second reaction stage.
  • One reactor each in the first and second reaction stages are operated in production mode and one reactor each in the first and second reaction stages in regeneration mode.
  • the separation stage 8 is connected to the end of the second reaction stage.
  • Fig. 3 shows the schematic of the separation stage described here.
  • the gaseous reaction mixture with the composition resulting from reaction stage 5 is introduced into a condenser 21.
  • the condenser is cooled indirectly (22) or directly (23) using a solvent, typically hexane, to a temperature between -30 ° C and + 7 ° C.
  • the required solvent is circulated from a reservoir 24 with the help of a pump 25.
  • the circulation of the solvent increases the DMTA concentration in the storage container to just below saturation.
  • the DMTA additionally introduced with the reaction product therefore leads to supersaturation and precipitates out in crystalline form.
  • the suspension is filtered off in the filter 26, so that the DMTA as filter residue 27 is separated from the other components of the reaction mixture.
  • the crystalline DMTA can be removed from the process with the aid of a cellular wheel pump 28 and either passed directly to the polymerization or stored temporarily.
  • SiCI 4 , BCI 3 and MeNH 2 which can also be contained in the product stream of the reaction stage, are also soluble in hexane and are transported into the storage container.
  • SiCl 4 , BCI 3 and MeNH 2 which are significantly more volatile than the solvent hexane, can be discharged from the process by heating a second partial stream 29, which is continuously conducted between the storage container 24 and the phase separator 30. For this, the temperature in the phase separator 30 must be between + 1 0 ° C and 40 ° C. Since the discharged stream 31 typically contains about 80-95% BCI 3 , about 4-20% SiCI 4 and possibly traces of MeNH 2 and hexane, it can be usefully recycled to reaction stage 5 without aftertreatment.
  • the product separation variant described here does not require a solvent.
  • the gaseous reaction mixture with the composition resulting from reaction stage 5 is introduced into a heat exchanger 32.
  • the temperature is set to a value between 8 ° C and 50 ° C with the help of a heat transfer medium, so that DMTA is obtained in liquid form and the partial pressures of the components SiCI 4 , BCI 3 and MeNH 2 remain lower than their saturation vapor pressure.
  • the liquid DMTA 34 can either be sent directly to the polymerization or stored temporarily.
  • the discharged gas 35 contains the components BCI 3 and SiCI 4 in a volume ratio of 5: 1 to 20: 1 as well as traces of MeNH 2 and vaporous DMTA ( ⁇ 1000 ppm) possibly diluted in an inert carrier gas stream. This gas can be usefully recycled to reaction stage 5 without aftertreatment.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration eines Reaktors sowie die Anwendung dieses Verfahrens zur verbesserten Durchführung von Herstellungsprozessen für gewünschte Produkte.

Description

Integriertes, kontinuierliches Verfahren zur Herstellung molekularer Einkomponentenvorläufer mit Stickstoff-Brückenfunktion
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration eines Reaktors sowie die Anwendung dieses Verfahrens zur verbesserten Durchführung von Herstellungsprozessen für gewünschte Produkte.
Die Erfindung betrifft insbesondere die Realisierung eines kontinuierlichen Verfahrens für die Herstellung molekularer Vorläufer für nicht-oxidische anorganische Keramiken. Von besonderem Interesse sind Keramiken, welche die Elemente X, Y, N und C umfassen, wobei X und Y beispiels- weise die Elemente Si, P, AI, Ti, V, Zr, Ta oder B sein können. Solche Keramiken mit X = Si und Y = R zeichnen sich durch extrem hohe thermische, mechanische und chemische Beständigkeit aus. Voraussetzung für diese vorteilhaften Eigenschaften ist die Realisierung einer regelmäßigen Folge von X-N(-C)-Y Bindungen auf atomarer Skala. Diese Voraussetzung ist realisierbar durch die Synthese und Bereitstellung eines Einkomponentenvorläufers mit Stickstoff-Brückenfunktion, der die oben aufgeführten Elemente enthält. Diese Vorläuferverbindung wird anschließend polymeri- siert und dann z.B. durch Pyrolyse zu Formkörpern, Fasern, Folien oder Beschichtungen keramisiert. Durch die Herstellung von nicht-oxidischen Keramiken aus molekularen Vorläufern werden Materialien zugänglich, die sich durch eine hohe Reinheit auszeichnen. Weiterhin wird durch solche Einkomponentenvorläufer eine homogene Verteilung der beteiligten Elemente in der Keramik gewährleistet.
Ein Verfahren für das Subsystem SiBNC ist in EP 0 502 399 A2 beschrieben. Der erforderliche Einkomponentenvorläufer TADB wird danach in einem zweistufigen Flüssigphasenprozess im Batch-Modus synthetisiert. Ein technisches Verfahren mit den oben beschriebenen Merkmalen ist von der Bayer AG im Pilotmaßstab realisiert worden.
Ein Durchbruch bei der Herstellung nicht-oxidischer anorganischer Keramiken wurde durch die Entdeckung eines Synthesewegs, ausgehend von flüchtigen Ausgangsstoffen in DE 1 00 45 428 A 1 erzielt. Damit ist es zum ersten Mal gelungen, Dichlorboryl-methyl-trichlorsilyl-amin (DMTA) , den Einkomponentenvorläufer einer SiNCB-Keramik in der Gasphase herzustellen.
Während das dort vorgeschlagene Verfahren bereits hervorragende Ergebnisse liefert, sind aus technischer Sicht weitere Verbesserungen wünschenswert:
1 . Die Synthese des Einkomponentenvorläufers gemäß DE 1 00 45 428 erfolgt in einem zweistufigen Reaktionsprozess, dessen Reaktionsschritte zeitlich sequenziell durchgeführt werden. Das Zwischenprodukt aus dem ersten Reaktionsschritt muss dabei zumeist in einem Lösungsmittel bei tiefen Temperaturen gelagert werden, da es bei Raumtemperatur rasch polymerisieren würde.
2. Im für die DMTA-Synthese beschriebenen Verfahren fällt in der ersten Reaktionsstufe das Nebenprodukt MeNH3CI und in der zweiten Reaktionsstufe das Nebenprodukt CI3SiNMeH2CI als Feststoff an. Wünschenswert wäre es, nun die Akkumulation dieser Substanzen im Prozess zu unterbinden. Bei einer technischen Realisierung des Verfahrens gemäß DE 1 00 45 428 A1 mittels einer Batch oder Semibatch-Fahrweise mit regelmäßiger Ausschleusung der Nebenprodukte aus dem Reaktionsvolumen können Sauerstoff und Feuch- tigkeit aus der Umgebungsluft den Reaktionsraum kontaminieren, wodurch die Produktqualität gravierend beeinträchtigt würde. Dies würde eine aufwendige Spülung der gesamten Anlage vor jedem Produktionsvorgang erforderlich machen.
3. Bisher sind große Überschüsse wertvoller Einsatzstoffe erforderlich, deren Kosten die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens beeinträchtigen.
Wünschenswert wäre es, den erforderlichen Überschuss zu minimieren, bzw. die überschüssigen Einsatzstoffe in den Prozess zurück zu führen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war deshalb die Bereitstellung eines leistungsfähigen und für die gesamte einleitend spezifizierte Stoffklasse anwendbaren Verfahrens, welches insbesondere folgende Aspekte erfüllen sollte:
Das Verfahren sollte kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich durch- führbar sein, ohne den Reaktionsraum mit der Umgebungsluft in
Kontakt zu bringen.
Die Produktausbeute soll optimiert werden, indem der stöchiome- trische Überschuss von Einsatzstoffen minimiert und die Selektivität der Produktabtrennung maximiert wird. - Überschüssige Einsatzstoffe und wertvolle Zwischenprodukte sollen in den Prozess zurückgeführt werden können .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Verfahren, wie sie in den Ansprüchen angegeben sind.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine temperaturgetriebene zyklische Fahrweise in einer Schaltung von Strömungsapparaten . Die Erfindung stützt sich auf die Beobachtung, dass sich die bei einer Reaktion, insbesondere in den zwei Reaktionsstufen gebildeten Amoniumsalze bei moderaten Tempe- raturen bereits bei ( < 200°C) zu flüchtigen Substanzen zersetzen. Daraus wurde ein eleganter Ansatz abgeleitet, diese Substanzen rein thermisch aus dem Reaktionsvolumen auszutreiben. Die Erfindung betrifft deshalb in einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Regeneration eines Reaktors, wobei man in dem Reaktor als Nebenprodukt gebildete Amoniumsalze bei Temperaturen von > 1 50 °C, insbesondere > 1 80 °C und mehr bevorzugt bei > 200 °C und bis zu 1 000 °C, bevorzugt bis zu 600 °C, mehr bevorzugt bis zu 400 °C und am meisten bevorzugt bis zu 300 °C in die Gasphase überführt. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass die bei vielen Reaktionen, insbesondere bei Reaktionen zur Herstellung von Einkomponentenvorläufern nicht-oxidischer Keramiken gebildeten Amoniumsalze bei diesen Temperaturen sublimierbar sind und somit in die Gasphase überführt werden können. Diese Amoniumsalze, die normalerweise bei der Produktion der gewünschten Stoffe ausfallen und sich im Reaktor akkumulieren, können somit auf einfache Weise gasförmig aus dem Reaktor ausgetrieben werden, ohne dass ein Öffnen des Reaktors zur mechanischen Entfernung von festen Substanzen erforderlich wäre.
Der erfindungsgemäße Regenerationsschritt kann insbesondere im Verfahren zur Herstellung eines gewünschten Produkts zum Einsatz kommen, bei denen Amoniumsalz als Nebenprodukt gebildet wird. Während es bisher bei solchen Verfahren notwendig war, das feste Amoniumsalz zu entfer- nen, können durch den hierin offenbarten thermischen Regenerationsschritt auf einfache Weise die unerwünschte Nebenprodukte aus dem Reaktor entfernt und gegebenenfalls abgetrennt werden.
Der erfindungsgemäße Regenerationsschritt wird besonders bevorzugt in einem Verfahren zur Herstellung von Einkomponentenvorläufern nicht- oxidischer Keramiken, welche eine Stickstoff-Brückenfunktion aufweisen, eingesetzt. Dabei erfolgt die Synthese des Einkomponentenvorläufers in einem zweistufigen Reaktionsprozess in der Gasphase. Die Synthesephase und die Regenerationsphase, also die Ausschleusung schwer flüchtiger Nebenprodukte durch thermische Behandlung des Reaktors folgen bevorzugt zyklisch aufeinander, wobei ein Zyklus aus einer Produktionsphase und einer Regenerationsphase besteht. Die Produktionsphasen und Regene- rationsphasen können gleich oder unterschiedlich lang sein und umfassen im Allgemeinen eine Zeitspanne von 1 0 Sekunden bis 24 Stunden, insbesondere 1 Minute bis 10 Stunden. Die Umschaltung zwischen der Produktionsphase und der Regenerationsphase kann zeitgesteuert oder zu- standsgesteuert, vorteilhafterweise durch den Gesamtdruckabfall in den Reaktionsstufen in Intervallen zwischen 1 0 Sekunden und 24 Stunden stattfinden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere zur Herstellung von Verbindungen eingesetzt werden, welche das Strukturmerkmal X-N-Y und insbesondere das Strukturmerkmal X-N(-C)-Y aufweisen, worin X und Y jeweils unabhängig Si, P, AI, Ti, V, Zr, Ta, B, Ga oder In sein können.
Besonders bevorzugt wird es zur Herstellung einer Verbindung eingesetzt, die die Formel (I) RxHal3.xSi-NR1-BRyHal2.y, worin Hai jeweils unabhängig Cl, Br oder I bedeutet,
R jeweils unabhängig einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen oder Wasserstoff darstellt,
R1 einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen oder Wasserstoff darstellt, x 0; 1 oder 2 ist und y 0 oder 1 ist.
Die gewünschten Produkte werden bevorzugt in einem zweitstufen Prozess hergestellt. Die Verbindungen gemäß Formel (I) werden beispielsweise hergestellt, indem eine Amin-Komponente R NH2 nacheinander mit einer Silankomponente SiHal4_xRx und einer Boran-Komponente BHal3.yRy in beliebiger Reihenfolge umgesetzt wird.
Bevorzugt wird im ersten Schritt die Silankomponente in der Gasphase mit der Amin-Komponente kontinuierlich oder in Portionen, mit oder ohne Trägergas, umgesetzt. Das gebildete Zwischenprodukt wird wiederum bevorzugt im zweiten Schritt mit der Boran-Komponente in kondensierter Phase, in einem inerten Lösungsmittel oder bevorzugt in der Gasphase weiter umgesetzt.
Auf diesem Reaktionsweg kann unter anderem die Verbindung Dichlor- boryl-methyl-trichlorsilyl-amin CI3Si - N(CH3) - BCI2 (DMTA) in reiner Form hergestellt werden. Dabei werden zunächst Tetrachlorsilan und Methylamin in der Gasphase zur Reaktion gebracht. Als Zwischenprodukt entsteht Methyl-trichlorsilyl-amin, welches in kondensierter Form oder vorzugsweise in der Gasphase mit Trichlorboran umgesetzt wird.
In der Formel (I) können der Rest R und R1 jeweils unabhängig einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen, vorzugsweise mit 1 bis 1 0 C- Atomen bedeuten. Ein Kohlenwasserstoffrest ist ein Rest, der aus den Elementen Kohlenstoff und Wasserstoff gebildet ist. Erfindungsgemäß kann der Kohlenwasserstoffrest verzweigt oder unverzweigt, gesättigt oder ungesättigt sein. Der Kohlenwasserstoffrest kann auch aromatische Gruppen enthalten, die wiederum mit Kohlenwasserstoffresten substituiert sein können. Beispiele für bevorzugte Kohlenwasserstoffreste sind z.B. unver- zweigte gesättigte Kohlenwasserstoffreste, wie etwa C, bis C20-Alkyl, insbesondere Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl, n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl und n-Decyl. Bei den Resten R kann es sich aber auch um verzweigte gesättigte Kohlenwasserstoffe, insbesondere verzweigte C3 bis C20-Alkyle handeln, wie etwa i-Propyl, i-Butyl, t-Butyl sowie weitere ver- zweigte Alkylreste. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform um- fasst der Rest R eine oder mehrere olefinisch ungesättigte Gruppen. Beispiele für solche Reste sind Vinyl, Allyl, Butenyl, Pentenyl, Hexenyl, Heptenyl, Octenyl, Nonenyl, Decenyl, Butadienyl, Pentadienyl, Hexadienyl, Heptadienyl, Octadienyl, Nonadeinyl und Decadienyl. Der Rest R kann auch eine Alkingruppe, also eine C ≡ C-Bindung enthalten. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält mindestes ein Rest R und bevorzugt alle Reste R eine aromatische Gruppe, insbesondere eine aromatische Gruppe mit 5 bis 1 0 C-Atomen, insbesondere 5 oder 6 C-Atomen, wie etwa eine Phenylgruppe oder eine mit einem Kohlenwasserstoff, insbesondere einem C,-C10-Kohlenwasserstoff, substituierte aromatische Gruppe, insbesondere Phenylgruppe, wie etwa Methylphenyl, Dimethylphenyl, Trimethylphenyl, Ethylphenyl oder Propylphenyl. Einschließlich der Sub- stituenten umfasst der aromatische Rest bevorzugt von 5 bis 20, insbesondere bis 1 0 C-Atome. Die Kohlenwasserstoffreste R sowie R1 können dabei jeweils unabhängig voneinander variiert werden.
Besonders bevorzugt umfasst mindestens ein Rest R oder/und R1 und insbesondere alle Reste R und/oder R1 eine C, bis C20-Alkylgruppe insbesondere eine eine Phenylgruppe, eine Vinylgruppe oder eine Allylgruppe oder einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 3 C-Atomen, insbesondere Methyl, Ethyl oder Propyl und am meisten bevorzugt Methyl.
Der Rest Hai steht für ein Halogenatom und bedeutet insbesondere Cl, Br oder I, wobei es bevorzugt ist, dass mindestens ein Rest Hai und bevorzugt alle Reste Hai Cl bedeuten.
Gemäß der Erfindung ist ein Zyklus in zwei Phasen unterteilt: In der ersten Phase, die hierin auch als Synthesephase oder als Produktionsphase bezeichnet wird, wird das gewünschte Produkt, z.B. ein Einkomponentenvorläufer synthetisiert und in reiner Form isoliert. Überschüssige Einsatzstoffe werden in den Syntheseprozess zurückgeführt. In der zweiten Phase des Zyklus, die hierin als Regenerationsphase bezeichnet wird, werden die in der ersten und in der zweiten Reaktionsstufe gebildeten Amoniumsalze thermisch zersetzt aus dem Reaktionsvolumen ausgeschleust. Wertvolle Komponenten können vollständig oder teilweise isoliert und in den Syntheseprozess zurückgeführt werden. Die Umschaltung zwischen der Produktionsphase und Regenerationsphase kann von außen vorgegeben werden oder vorteilhafterweise durch den Gesamtdruckabfall in den Reaktionsstufen gesteuert werden.
Erfindungsgemäß bevorzugt werden während der Produktionsphase bei der Reaktion in fester Form anfallende Reaktionsprodukte durch poröse Filter, insbesondere in beiden Reaktionsstufen, im Reaktionsvolumen zurückgehalten, während gasförmige Komponenten des Reaktionsgemisches weitergeleitet werden. Die Weiterleitung kann beispielsweise durch erzwungene Konvektion erfolgen.
Die festen Nebenprodukte, die in den Reaktionsvolumina zurückgehalten werden, werden während der Regenerationsphase thermisch in die Gasphase überführt, beispielsweise durch Sublimation, Verdampfung oder ther- mische Zersetzung und können dann gasförmig ohne Probleme aus dem Reaktionsvolumen ausgeschleust werden. Die Ausschleusung der Amoniumsalze kann unverdünnt oder in einem inerten Trägergasstrom erfolgen.
Der Wechsel zwischen Produktionsphase und Regenerationsphase kann auch durch einen Temperaturwechsel des zur Thermostatisierung der Rea ktoren vorgesehenen Wärmeträgers erzielt werden . Zur Wärmeregulierung der Reaktionsstufen ist es möglich, gleiche oder unterschiedliche Wärmeträger in den Reaktionsstufen und während der Produktions- bzw. Regenerationsphase zu verwenden .
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine quasi-kontinuierliche Produktion des Produkts, beispielsweise von DMTA realisiert. Hierzu werden für die zweistufige (oder mehrstufige) Reaktion jeweils zwei Vorrichtungen pro Reaktionsstufe eingesetzt, wovon jeweils eine Vorrichtung im Produktionsmodus und die andere Vorrichtung im Regenerationsmodus betrieben wird. Durch entsprechende Umschaltung befindet sich immer eine der Stufen im Produktionsmodus und eine der Stufen im Regenerationsmodus, sodass eine kontinuierliche Produktion und gleichzeitig eine Regeneration erzielt wird .
Das gewünschte Zielprodukt wird vorteilhafterweise von den übrigen Komponenten des aus dem letzten Reaktor gewonnenen Reaktionsgemisches isoliert, beispielsweise durch Kristallisation, Kondensation oder durch die Verwendung von Lösungsmitteln, wie etwa Hexan. Es ist aber möglich für die Isolation des Zielprodukts kein Lösungsmittel einzusetzen. Die Isolierung des Zielprodukts erfolgt vorzugsweise kontinuierlich.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise, insbesondere die Überführung von festen Nebenprodukten in die Gasphase erlaubt es, unerwünschte Nebenprodukte abzutrennen und zudem darin enthaltene wertvolle Einsatzstoffe oder Zwischenprodukte nach der Trennstufe zur Abtrennung des gewünschten Produkts bzw. der unerwünschten Nebenprodukte in den Prozess zurückzuführen. Nicht umgesetzte Einsatzstoffe werden vorteilhafterweise als Einsatzstrom in die zweite Reaktionsstufe eingespeist.
Als Edukte für die erste Reaktionsstufe werden vorteilhafterweise MeNH2 und mindestens eine der Verbindungen SiCI4, BCI3, PCI3, PCI5, AICI3, GaCI3, lnCI3, TiCI4, VCI3, VCI4, ZrCI4 oder TaCI5 eingesetzt. Als Edukte für die zweite Reaktionsstufe werden vorteilhafterweise das Zwischenprodukt aus der ersten Reaktionsstufe und mindestens eine der Verbindungen SiCI4, BCI3, PCI3, PCI5, AICI3, GaCI3, lnCI3, TiCI4, VCI3, VCI4, ZrCI4 oder TaCI5 eingesetzt. Zusätzlich können recyclierte Einsatzstoffe oder Zwischenprodukte eingesetzt werden.
Der Zyklus aus Produktionsphase und Regenerationsphase wird bei den erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt mindestens einmal, insbesondere mindestens zweimal und besonders bevorzugt mindestens fünfmal durchgeführt. Die Erfindung wird durch die beigefügten Figuren 1 bis 4 und die nachfolgenden Beispiele weiter erläutert.
Figur 1 zeigt schematisch die Produktionsphase in einem zweistufigen Verfahren.
Figur 2 zeigt schematisch die Regenerationsphase in einem zweistufigen Verfahren.
Die Figuren 3 und 4 veranschaulichen Isolierungsstufen zur Gewinnung des reinen Endprodukts und zur Gewinnung recyclisierbarer Verfahrensströme.
Beispiel 1 : Synthese von DMTA
Fig . 1 zeigt das Verfahrensfließbild gemäß einer Ausführungsform der Erfindung während der ersten Phase des Zyklus, die im Folgenden als Produktionsphase bezeichnet wird.
Während der Produktionsphase sind die Absperrarmaturen 1 0, 1 1 , 1 2, 1 3, 1 4 geöffnet und die Absperrarmaturen 1 5, 1 6, 1 7, 1 8 geschlossen.
MeNH2 wird aus dem thermostatisierten Vorlagebehälter 1 und SiCI4 aus dem thermostatisierten Vorlagebehälter 2 entweder rein oder in einem inerten Trägergasstrom, beispielsweise N2, He, Ar, CO2 in den Reaktor 4 dosiert. Die Reaktortemperatur wird mit Hilfe eines externen Wärmeträgers 4b auf einer Temperatur zwischen -60 °C und + 60 °C geregelt. Der Gesamtdruck im Reaktor 4 beträgt zwischen 1 mbar und 5 bar, die Verweilzeit der Reaktionsmischung beträgt zwischen 0.1 s und 1 0 s. Die Einsatzstoffe werden beide gemeinsam punktweise oder beide örtlich verteilt oder einer punktweise und einer örtlich verteilt in den Reaktor der ersten Reaktionsstufe 4 eingeleitet. Während der Produktionsphase werden bevorzugt ausgeprägte axiale Konzentrationsprofile in der Gasphase in den Reaktionsstufen eingestellt. Durch die Art der Dosierung und der Strömungsführung wird im gesamten Reaktionsraum ein stochiometrischer Überschuss von SiCI4 gegenüber MeNH2 von mindestens 2: 1 gewährleistet. Die Umsetzung findet in der Gasphase statt und die unter der eingestellten Reaktionstemperatur gasförmigen Komponenten der Reaktionsmischung werden durch einen integrierten Filter 4a abgezogen, während das in fester Form vorliegende Amoniumsalz in der Reaktionskammer zurückgehalten wird.
Die flüchtigen Komponenten der Reaktionsmischung aus dem Reaktor 4 werden in der zwischen -60 °C und + 60 °C thermostatisierten Leitung 6 in den Reaktor 5 geführt. Zusätzlich wird BCI3 aus dem Vorlagebehälter 3 entweder rein oder in einem inerten Trägergasstrom, beispielsweise N2, He, Ar, CO2 in den Reaktor 5 zugeführt. Die Reaktionspartner werden beide gemeinsam punktweise oder beide örtlich verteilt oder einer punktweise und einer örtlich verteilt in den Reaktor eingeleitet. Durch die Art der Dosierung und der Strömungsführung wird im gesamten Reaktionsraum ein stochiometrischer Überschuss von BCI3 gegenüber CI3Si-NMeH von minde- stens 2: 1 gewährleistet. Die Reaktortemperatur wird mit Hilfe eines externen Wärmeträgers 5b konstant zwischen -60 °C und + 1 20 °C gehalten. Der Gesamtdruck im Reaktor 5 beträgt zwischen 1 mbar und 5 bar, die Verweilzeit der Reaktionsmischung beträgt zwischen 0.1 s und 1 0 s. Die Reaktortemperatur ist so gewählt, dass die Umsetzung zu DMTA spontan abläuft. Die bei der Reaktionstemparatur fluiden Komponenten der Reaktionsmischung werden durch den integrierten Filter 5a aus dem Reaktor 5 abgezogen und die festen Reaktionprodukte im Reaktor zurückgehalten. Die Reaktionsmischung, die aus dem Reaktor 5 abgezogen wird, enthält das Zielprodukt DMTA, überschüssiges BCI3, eventuell das inerte Trägergas und eventuell überschüssiges SiCI4, sowie Spuren des nicht umgesetzten MeNH2. Die Reaktionsmischung wird in einer thermostatisierten Leitung 7, die auf einer Temperatur zwischen -60 °C und 1 20 °C thermostatisiert ist, in die Trennstufe 8 geleitet. Die Trennstufe zur Gewinnung des reinen DMTA wird weiter unten detailliert beschrieben.
Nach Ablauf einer Dauer zwischen 1 0 s und 24 h wird zeitgesteuert oder zustandsgesteuert die zweite Phase des Verfahrens aktiviert. Eine geeignete Steuergröße ist beispielsweise die Druckdifferenz zwischen Reaktoreintritt und Reaktoraustritt. Fig . 2 zeigt das Verfahrensfließbild gemäß der Erfindung während der zweiten Phase des Zyklus, die als Regenerationsphase bezeichnet wird. Während der Regenerationsphase werden die Absperrarmaturen 10, 1 1 , 1 2, 1 3, 1 4 geschlossen und die Absperrarmaturen 1 5, 1 6, 1 7, 1 8 geöffnet. Dadurch werden die Vorlagen für die Einsatzstoffe SiCI4, MeNH2 und BCI3 abgeklemmt. Reines Inertgas strömt damit durch die Reaktoren. Gleichzeitig werden die Temperaturen der Wärmeträgermedien zur Thermostatisierung der Reaktionsstufen 4 und 5 umgeschal- tet.
Für die Thermostatisierung der Reaktionsstufen 4 und 5 kann entweder ein- und derselbe Wärmeträger oder es können unterschiedliche Wärmeträger eingesetzt werden.
Während der Regenerationsphase werden die Temperaturen der Reaktoren 4 und 5 auf Werte oberhalb der Sublimationstemperaturen der während der Produktionsphase entstandenen Amoniumsalze eingeregelt. Dafür sind Temperaturen zwischen 1 50 °C und 600 °C, insbesondere zwischen 200 °C und 400 °C erforderlich. Das inerte Trägergas treibt die flüchtigen Sublimationsprodukte aus den Reaktoren und regeneriert sie dadurch von der Salzbeladung, die sich während der Produktionsphase akkumuliert hat. Alternativ zur Verwendung eines Trägergases können die Sublimationsprodukte auch mit Hilfe einer Vakuumpumpe abgesaugt werden.
Die ausgeschleusten Amoniumsalze werden im Kondensator 9 durch Abkühlung rekombiniert und in einem Auffanggefäß gespeichert. Nach Ablauf einer Dauer zwischen 1 0 s und 24 h wird entweder zeitgesteuert oder zustandgesteuert wieder die Produktionsphase aktiviert, die oben beschrieben ist.
Das Verfahren wird fortwährend geführt durch periodische Umschaltung zwischen der Produktionsphase und der Regenerationsphase.
Für eine kontinuierliche DMTA Herstellung ist eine Parallelschaltung von je zwei Reaktoren für die erste und für die zweite Reaktionsstufe erforderlich . Je ein Reaktor in der ersten und in der zweiten Reaktionsstufe werden im Produktionsmodus und je ein Reaktor in der ersten und in der zweiten Reaktionsstufe im Regenerationsmodus betrieben.
Beispiel 2: Isolierung von DMTA
Für die Gewinnung des Zielprodukts DMTA aus der Reaktionsmischung sind verschiedene Trennverfahren einsetzbar. Die Trennstufe 8 ist am Ablauf der zweiten Reaktionsstufe angeschlossen. Nachfolgend werden die im Rahmen der Erfindung entwickelten Alternativen beschrieben.
Produktabtrennung, Variante 1 .
Fig . 3 zeigt das Schema der hier beschriebenen Trennstufe.
Das gasförmige Reaktionsgemisch mit der aus der Reaktionsstufe 5 resul- tiernden Zusammensetzung wird in einen Kondensator 21 eingeleitet. Dort werden die kondensierbaren Komponenten des Reaktionsprodukts vom eventuell verwendeten Trägergas abgetrennt. Der Kondensator wird indirekt (22) oder direkt (23) mit Hilfe eines Lösungsmittels, typischerweise Hexans, auf eine Temperatur zwischen -30 °C und + 7 °C gekühlt. Das benötigte Lösungsmittel wird aus einem Vorlagebehälter 24 mit Hilfe einer Pumpe 25 umgewälzt. Durch die Kreisführung des Lösungsmittels steigt die DMTA Konzentration im Vorlagebehälter bis knapp unterhalb der Sättigung an. Das mit dem Reaktionsprodukt zusätzlich eingeleitete DMTA führt deshalb zur Übersättigung und fällt in kristalliner Form aus. Die Suspension wird im Filter 26 abfiltriert, sodass das DMTA als Filterrückstand 27 von den anderen Komponenten des Reaktionsgemisches abgetrennt wird . Das kristalline DMTA kann mit Hilfe einer Zellradpumpe 28 aus dem Prozess ausgeschleust und entweder direkt zur Polymerisation geleitet oder zwischengelagert werden. SiCI4, BCI3 und MeNH2, die ebenfalls im Produktstrom der Reaktionsstufe enthalten sein können, sind ebenfalls in Hexan löslich und werden in den Vorlagebehälter transportiert. Durch Erwärmung eines zweiten Teilstroms 29, der kontinuierlich zwischen dem Vorlagebehälter 24 und dem Phasenabscheider 30 geführt wird, können SiCI4, BCI3 und MeNH2, die wesentlich flüchtiger als das Lösungsmittel Hexan sind, aus dem Prozess ausgeschleust werden. Dafür muss die Temperatur im Phasenabscheider 30 zwischen + 1 0 °C und 40 ° C betragen. Da der ausgeschleuste Strom 31 typischerweise ca. 80 - 95 % BCI3, ca. 4-20% SiCI4 sowie eventuell Spuren von MeNH2 und Hexan enthält, kann er ohne Nachbehandlung sinnvoll in die Reaktionsstufe 5 zurückgeführt werden .
Produkttrennung, Variante 2.
Die hier beschriebene Variante zur Produktabtrennung benötigt kein Lösungsmittel. Das gasförmige Reaktionsgemisch mit der aus der Reaktionsstufe 5 resultierenden Zusammensetzung wird in einen Wärmeübertrager 32 eingeleitet. Die Temperatur wird mit Hilfe eines Wärmeträgers auf Werte zwischen 8 °C und 50 °C eingestellt, sodass DMTA flüssig anfällt und die Partialdrücke der Komponenten SiCI4, BCI3 und MeNH2 niedriger als ihr Sättigungsdampfdruck bleiben. Damit werden SiCI4, BCI3 und MeNH2 sowie das eventuell vorhandene Trägergas vom kondensierten DMTA im Phasenabscheider 33 abgetrennt. Das flüssige DMTA 34 kann entweder direkt zur Polymerisation geleitet oder zwischengelagert werden. Das ausgeschleuste Gas 35 enthält die Komponenten BCI3 und SiCI4 im Volumenverhältnis von 5: 1 bis 20: 1 sowie Spuren MeNH2 sowie dampfförmiges DMTA ( < 1000 ppm) eventuell verdünnt in einem inerten Trägergasstrom. Dieses Gas kann ohne Nachbehandlung sinnvoll in die Reaktionsstufe 5 zurückgeführt werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Regeneration eines Reaktors, d a d u rc h g e ke n n z e i c h n et , dass man in dem Reaktor als Nebenprodukt gebildete Amoniumsalze bei Temperaturen von > 150 °C in die Gasphase überführt und gasförmig aus dem Reaktor entnimmt.
2. Verfahren zur Herstellung eines Produkts, bei welchem Amoniumsalz als Nebenprodukt gebildet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n et , dass man einen Regenerationsschritt durchführt, bei dem als Nebenprodukt gebildete Amoniumsalze bei Temperaturen von > 150 °C in die Gasphase überführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n et , dass man die in die Gasphasen überführten Amoniumsalze abtrennt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, d a d u rc h g e ke n n z e i c h n et , dass es sich bei dem Produkt um einen Einkomponentevorläufer nicht-oxidischer Keramiken handelt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u rc h g e ke n n z e i c h n et , dass es sich bei dem Produkt um eine Verbindung handelt, welche das Strukturmerkmal X-N-Y aufweist, worin X und Y jeweils unab- hängig Si, P, AI, Ti, V, Zr, B, Ga oder/und In sein können.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n et , dass die Verbindung die Formel (I) RxHal3.xSi-NR1-BRyHal2.y, worin Hai jeweils unabhängig Cl, Br oder I bedeutet, R jeweils unabhängig einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-
Atomen oder Wasserstoff darstellt,
R1 einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen oder Wasserstoff darstellt, x 0,1 oder 2 ist und y 0 oder 1 ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n et , dass die Synthese des Produkts, insbesondere eines Einkomponten- Vorläufers, in einem zweistufigen Reaktionsprozess, insbesondere in der Gasphase erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n et , dass das Verfahren die Schritte
(i) Synthese eines Produkts, insbesondere eines Einkomponentenvorläufers nicht-oxidischer Keramiken mit Stickstofk- Brückenfunktion in einer zweistufigen Umsetzung, insbesondere in der Gasphase und (ii) Regeneration des Reaktors durch Erwärmung auf Temperaturen von > 150 °C umfasst.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Synthesephase und die Regenerationsphase abwechselnd mehrmals durchgeführt werden und insbesondere cyclisch nacheinander durchgeführt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, d a d u rc h g e ke n n z e i c h n et , dass die Umschaltung zwischen der Synthesephase und der Regenerationsphase durch den Gesamtdruckabfall in den Reaktionsstufen gesteuert wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, d a d u rc h g e k e n n ze i c h n et , dass der Wechsel zwischen Produktionsphase und Regenerations- phase durch einen Temperaturwechsel gesteuert wird.
12. Quasi-kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines Produkts, bei dem als Nebenprodukt ein Amoniumsalz gebildet wird und die Herstellung in einer zweistufigen Umsetzung erfolgt, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n et , dass man jeweils zwei Vorrichtungen pro Reaktionsstufe einsetzt, wovon jeweils eine im Produktionsmodus und die andere im Regenerationsmodus, d.h. bei Temperaturen von > 150 °C betrieben wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n et , dass das Produkt von den restlichen Komponenten des Reaktionsgemisches isoliert wird, insbesondere durch Kristallisation, Kondensation oder/und die Verwendung eines Lösungsmittels.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 13, d a d u rc h g e k e n n z ei c h n et , dass nicht umgesetzte Einsatzstoffe recyclisiert werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d a d u rc h g e ke n n z e i c h n et , dass man als Edukte für die erste Reaktionsstufe MeNH2 und mindestens eine der Verbindungen SiCI4, BCI3, PCI3, PCI5, AICI3, GaCI3, lnCI3, TiCI4, VCI3, VCI4, ZrCI4 oder TaCI5 einsetzt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n et , dass man als Edukte der zweiten Reaktionsstufe das Zwischenprodukt aus der ersten Reaktionsstufe und mindestens eine der Verbindungen SiCI4, BCI3, PCI3, PCI5, AICI3, GaCI3, lnCI3, TiCI4, VCI3, Vcl4, ZrCI4 oder TaCI5 einsetzt.
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