JP2003518014A - アルキルハロシランの製造方法 - Google Patents
アルキルハロシランの製造方法Info
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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
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、触媒としてのCu及び反応促進剤Znを含む触媒系の存在下で250〜350℃の範囲の温度においてハロゲン化アルキル、好ましくはCH3Clをケイ素とを反応させることから成る、直接合成によるアルキルハロゲノシランの製造方法に関する。ケイ素中のNi及びVの量は、ケイ素含有出発物質の熱炭素還元法において用いられる出発物質によってもたらされるNi及びVの量に作用を及ぼすことによって、意図的に40ppm以下、特に30ppm以下、好ましくは20ppm以下の値に調節される。
Description
【0001】
本発明は、アルキルハロシランの直接合成用に意図される冶金ケイ素(Si)
中のある種の不純物の含有量の調節に関する。本発明の特定的な主題事項は、冶
金Siの製造に用いられる出発物質を選択することによってこの含有量を調節す
ることにある。従って、本発明の1つの主題事項は、かかる冶金Siを用いたア
ルキルハロシランの製造にある。
中のある種の不純物の含有量の調節に関する。本発明の特定的な主題事項は、冶
金Siの製造に用いられる出発物質を選択することによってこの含有量を調節す
ることにある。従って、本発明の1つの主題事項は、かかる冶金Siを用いたア
ルキルハロシランの製造にある。
【0002】
アルキルハロシランの直接合成はよく知られており、Rochowによるその報告以
来、数多くの改善の主題事項を形成してきた。この直接合成反応は、流動床中で
気体状態のハロゲン化アルキル又はアリール、主として塩化メチルCH3Cl(
場合によってはクロルベンゼンC6H5Cl)を、石英又は別のSiO2源の熱炭
素還元によって得られた冶金Siの微細粒子と反応させることから成る。この反
応は触媒系を利用し、この直接合成における大きな変更の1つは、銅−亜鉛−錫
触媒系を使用することに関連する(フランス国特許第2549838号明細書)
。
来、数多くの改善の主題事項を形成してきた。この直接合成反応は、流動床中で
気体状態のハロゲン化アルキル又はアリール、主として塩化メチルCH3Cl(
場合によってはクロルベンゼンC6H5Cl)を、石英又は別のSiO2源の熱炭
素還元によって得られた冶金Siの微細粒子と反応させることから成る。この反
応は触媒系を利用し、この直接合成における大きな変更の1つは、銅−亜鉛−錫
触媒系を使用することに関連する(フランス国特許第2549838号明細書)
。
【0003】
その操作条件は、直鎖の形成に必要な二官能価化合物(CH3)2SiCl2が主
として生成するように合成を方向づけることを可能にする。同時に多少なりとも
有利な副生成物が多数生成する。メチルクロルシランの場合には、CH3SiC
l3や(CH3)3SiClのようなメチルクロルシラン類、CH3SiHCl2のよ
うなヒドロメチルクロルシラン類及びジシラン類及び(CH3)4Siの生成を挙げ
ることができる。
として生成するように合成を方向づけることを可能にする。同時に多少なりとも
有利な副生成物が多数生成する。メチルクロルシランの場合には、CH3SiC
l3や(CH3)3SiClのようなメチルクロルシラン類、CH3SiHCl2のよ
うなヒドロメチルクロルシラン類及びジシラン類及び(CH3)4Siの生成を挙げ
ることができる。
【0004】
操作条件を選択することによって望ましくない副生成物(例えばCH3SiC
l3及び重質生成物、即ちジシラン類)の生成を低減させて二官能価化合物(CH 3 )2SiCl2に対する選択性を高めるための試みが以前から為されてきている。
l3及び重質生成物、即ちジシラン類)の生成を低減させて二官能価化合物(CH 3 )2SiCl2に対する選択性を高めるための試みが以前から為されてきている。
【0005】
冶金Siは数多くの不純物を含み、その主なものは、Al、Ca、Fe及びT
iである。これはまた、二次不純物と称される不純物も含み、そのケイ素中の含
有量は一般的に100ppm未満である。
iである。これはまた、二次不純物と称される不純物も含み、そのケイ素中の含
有量は一般的に100ppm未満である。
【0006】
これは例えば石英中に存在することがあるリンについての場合である。ヨーロ
ッパ特許公開第272860号公報は、石英の熱炭素還元の際に用いられる出発
物質によってケイ素中に導入されるリンの量に作用を及ぼすことによってリン含
有量が25〜2500ppmの範囲に調節された冶金ケイ素を前記直接合成に用
いることを提唱している。
ッパ特許公開第272860号公報は、石英の熱炭素還元の際に用いられる出発
物質によってケイ素中に導入されるリンの量に作用を及ぼすことによってリン含
有量が25〜2500ppmの範囲に調節された冶金ケイ素を前記直接合成に用
いることを提唱している。
【0007】
米国特許第2666775号及び同第2666776号の各明細書には、ケイ
素と銅との合金であって元素周期表第V〜VIII族からの金属、特にニッケルを含
むものを用いた場合に、この直接合成が改善されると教示されている。
素と銅との合金であって元素周期表第V〜VIII族からの金属、特にニッケルを含
むものを用いた場合に、この直接合成が改善されると教示されている。
【0008】
ドイツ国特許第4412837号明細書には、この直接合成にはAl、Fe及
びCaタイプの不純物が好ましく、他方Ti、Pb、Cr及びNiは望ましくな
いと教示されている。従ってこの文献は、第V〜VIII族からの元素、特にニッケ
ルを推奨している米国特許第2666775号及び同第2666776号の各明
細書とは食い違っている。
びCaタイプの不純物が好ましく、他方Ti、Pb、Cr及びNiは望ましくな
いと教示されている。従ってこの文献は、第V〜VIII族からの元素、特にニッケ
ルを推奨している米国特許第2666775号及び同第2666776号の各明
細書とは食い違っている。
【0009】
ドイツ国特許第4412837号明細書にはさらに、バナジウムVが直接合成
のために好ましいと開示され、Cu、Zn及びV、並びにSn、Sb及びPから
選択される化合物の存在下で直接合成を実施することによって(CH3)2SiCl 2 についての選択性を高めることが提唱されている。推奨されたV濃度は、ケイ
素の重量に対して10〜500ppmの範囲、好ましくは100〜400ppm
の範囲、特に200〜300ppmの範囲である。
のために好ましいと開示され、Cu、Zn及びV、並びにSn、Sb及びPから
選択される化合物の存在下で直接合成を実施することによって(CH3)2SiCl 2 についての選択性を高めることが提唱されている。推奨されたV濃度は、ケイ
素の重量に対して10〜500ppmの範囲、好ましくは100〜400ppm
の範囲、特に200〜300ppmの範囲である。
【0010】
本発明の目的は、二官能価化合物(2個のアルキル基がSiに結合したもの)
、例えば(CH3)2SiCl2に対する直接合成の選択性を改善することにある。
、例えば(CH3)2SiCl2に対する直接合成の選択性を改善することにある。
【0011】
本出願人は、ニッケルNi及びバナジウムVが過剰量である場合に負の効果が
あることを見出し、いくつかの時点においてNi及びVの含有量を厳密に調節す
ることによって(CH3)2SiCl2に対する選択性を高めることができることを
見出した。
あることを見出し、いくつかの時点においてNi及びVの含有量を厳密に調節す
ることによって(CH3)2SiCl2に対する選択性を高めることができることを
見出した。
【0012】
冶金Siの製造のために用いられる出発物質は、一方でケイ素源、他方で炭素
系還元用成分である。後者は木材、特にユーカリ(チップの形のもの又は還元し
て木炭の形にしたもの)、石炭、石油コークス等から選択されるいくつかの出発
物質の混合物であるのが一般的である。いくつかの製造業者は還元剤用の1つの
出発物質で満足する。それらの源に応じて、これらの物質(還元剤及びSiO2
源)は多少なりともNi及びVを含む。従って、本発明によって提唱される限度
内にNi及びVの含有量を調節することを可能にするのは、本質的には、炭素還
元の際に用いられる物質の選択による。
系還元用成分である。後者は木材、特にユーカリ(チップの形のもの又は還元し
て木炭の形にしたもの)、石炭、石油コークス等から選択されるいくつかの出発
物質の混合物であるのが一般的である。いくつかの製造業者は還元剤用の1つの
出発物質で満足する。それらの源に応じて、これらの物質(還元剤及びSiO2
源)は多少なりともNi及びVを含む。従って、本発明によって提唱される限度
内にNi及びVの含有量を調節することを可能にするのは、本質的には、炭素還
元の際に用いられる物質の選択による。
【0013】
かくして、本発明の主題事項は、触媒系(好ましくは触媒としてのCu及び反
応促進剤Znを含む触媒系)の存在下で(且つ好ましくは錫及び/又はリンも存
在する下で)ハロゲン化アルキル(好ましくはCH3Cl)とケイ素とを250
〜350℃の温度において接触させる直接合成によってアルキルハロシランを製
造する方法であって、 ケイ素含有出発物質の熱炭素還元のための操作において用いられる出発物質(
特に還元剤として用いられるもの)によって寄与されるNi及びVの量に作用を
及ぼすことによってケイ素中のNi及びVの累積量を意図的に40ppm以下、
特に40ppm未満、特定的には30ppm以下、好ましくは20ppm以下の
値に調節することを特徴とする、前記方法にある。
応促進剤Znを含む触媒系)の存在下で(且つ好ましくは錫及び/又はリンも存
在する下で)ハロゲン化アルキル(好ましくはCH3Cl)とケイ素とを250
〜350℃の温度において接触させる直接合成によってアルキルハロシランを製
造する方法であって、 ケイ素含有出発物質の熱炭素還元のための操作において用いられる出発物質(
特に還元剤として用いられるもの)によって寄与されるNi及びVの量に作用を
及ぼすことによってケイ素中のNi及びVの累積量を意図的に40ppm以下、
特に40ppm未満、特定的には30ppm以下、好ましくは20ppm以下の
値に調節することを特徴とする、前記方法にある。
【0014】
炭素還元操作において用いられる出発物質とは、もちろんSi源及び還元剤と
しての作用をする出発物質を含むが、炭素還元操作において用いられる任意のそ
の他の材料(それがどんなものであるかとかどんな形で用いられるかとかに拘ら
ず)(例えば炉の電極)をも意味すると理解すべきである。
しての作用をする出発物質を含むが、炭素還元操作において用いられる任意のそ
の他の材料(それがどんなものであるかとかどんな形で用いられるかとかに拘ら
ず)(例えば炉の電極)をも意味すると理解すべきである。
【0015】
有利には、ケイ素中の元素Ni及びVのそれぞれの量は、20ppm以下、特
に20ppm未満、特別には15ppm以下、好ましくは10ppm以下、特に
10ppm未満の値に調節する。本発明の目標が可能な限り最も低い値を目指す
こと、従ってこれらの不純物が存在しない又はほとんど存在しないようにするの
を目指すことであることは明らかである。これらの不純物Ni又はVの内の一方
のみの含有量をこれらの値に調節・制御することもまた本発明の範囲内である。
に20ppm未満、特別には15ppm以下、好ましくは10ppm以下、特に
10ppm未満の値に調節する。本発明の目標が可能な限り最も低い値を目指す
こと、従ってこれらの不純物が存在しない又はほとんど存在しないようにするの
を目指すことであることは明らかである。これらの不純物Ni又はVの内の一方
のみの含有量をこれらの値に調節・制御することもまた本発明の範囲内である。
【0016】
また、もし冶金ケイ素から又は炭素還元において用いられる出発物質(特に還
元剤として用いられる出発物質)からNi及びVの全部又は一部を除去すること
を可能にする方法が利用可能であるのならば、その方法は、出発物質の選択と同
等の又はそれを補完するものとして利用することができる。
元剤として用いられる出発物質)からNi及びVの全部又は一部を除去すること
を可能にする方法が利用可能であるのならば、その方法は、出発物質の選択と同
等の又はそれを補完するものとして利用することができる。
【0017】
ケイ素は一般的に炭素系還元剤を用いて二酸化ケイ素SiO2を熱炭素還元す
ることによって製造される。二酸化ケイ素は石英、砂、シリカ等の形にあること
ができる。石英を用いるのが好ましい。還元剤は、木材(木材チップ)、特にユ
ーカリ、木炭、特にユーカリ木炭、石炭、石油コークス及びそれらの混合物から
成ることができる。利用可能な出発物質中のNi及びVの含有量は、慣用の方法
によって測定することが完全に可能である。
ることによって製造される。二酸化ケイ素は石英、砂、シリカ等の形にあること
ができる。石英を用いるのが好ましい。還元剤は、木材(木材チップ)、特にユ
ーカリ、木炭、特にユーカリ木炭、石炭、石油コークス及びそれらの混合物から
成ることができる。利用可能な出発物質中のNi及びVの含有量は、慣用の方法
によって測定することが完全に可能である。
【0018】
当業者ならば、V及びNiの含有量が可能な限り最も低く、本発明に従う冶金
ケイ素をもたらすものを好ましく得ることができる。選択した出発物質が規定に
適った冶金ケイ素を製造することを可能にするかどうかを確認するためには、当
業者は、試験として標準式SiO2+C→CO2+Siに従う熱炭素還元(これは
例えば黒鉛電極によって作り出された電気アークによって加熱された炉中でほぼ
1800℃において実施するのが一般的である)を実施し、次いで単離されたケ
イ素中のNi及びVの含有量を定量的に測定すれば充分である。
ケイ素をもたらすものを好ましく得ることができる。選択した出発物質が規定に
適った冶金ケイ素を製造することを可能にするかどうかを確認するためには、当
業者は、試験として標準式SiO2+C→CO2+Siに従う熱炭素還元(これは
例えば黒鉛電極によって作り出された電気アークによって加熱された炉中でほぼ
1800℃において実施するのが一般的である)を実施し、次いで単離されたケ
イ素中のNi及びVの含有量を定量的に測定すれば充分である。
【0019】
還元剤として用いられる様々な出発物質(例えば木材、ユーカリ、石炭、石油
コークス)又はSiO2源として用いられる様々な出発物質(例えば石英、砂、
シリカ)は、地理的起源に応じて可変的な含有量でV及びNiを含むことができ
る。当業者ならば、木材、例えばユーカリ、石炭、石油コークスの源又はその他
の炭素源であって、V及びNiを本質的に含まず又はそれらの含有量が低く且つ
規定に適った冶金ケイ素を製造することを可能にするものを見出すことができる
。
コークス)又はSiO2源として用いられる様々な出発物質(例えば石英、砂、
シリカ)は、地理的起源に応じて可変的な含有量でV及びNiを含むことができ
る。当業者ならば、木材、例えばユーカリ、石炭、石油コークスの源又はその他
の炭素源であって、V及びNiを本質的に含まず又はそれらの含有量が低く且つ
規定に適った冶金ケイ素を製造することを可能にするものを見出すことができる
。
【0020】
アルキルハロシランの製造は連続式製造であるのが一般的である。反応器に入
れられる新たなケイ素によるNi及びVの供給を制限することによって、本発明
は、長時間に渡って反応媒体中のNi及びVの濃度を過度に高くないものに保つ
ものである。この濃度を常に反応塊に対して100ppm以下、好ましくは90
ppm以下、より一層好ましくは80、70、60、50・・・ppm以下に保
つのが好ましい。ここでもまた、目標は可能な限り最も低い濃度を目指すことで
ある。
れられる新たなケイ素によるNi及びVの供給を制限することによって、本発明
は、長時間に渡って反応媒体中のNi及びVの濃度を過度に高くないものに保つ
ものである。この濃度を常に反応塊に対して100ppm以下、好ましくは90
ppm以下、より一層好ましくは80、70、60、50・・・ppm以下に保
つのが好ましい。ここでもまた、目標は可能な限り最も低い濃度を目指すことで
ある。
【0021】
通常、アルキルハロシランの製造は、微粉、即ち粒子(これからケイ素の大部
分が消費され、従ってこれが不純物、例えばNi及びVの割合の増加を示す)を
取り除くためのパージ装置を含む。パージ無しでは、反応媒体は次第にNi及び
Vに富むようになり、これはある時間の後、特に出発物質中のNi及びVの含有
量が所定の幅の中の頂上部分にあるときには、好ましくないものになる。本発明
の追加の条件に従えば、反応媒体中のこれらの金属の濃度を制限するためにパー
ジを調節するのが有利である。しかしながら、過度に高い度合いのパージ一般的
な反応に対して有害なことがある。当業者ならば、自分が利用可能なプラントに
応じて反応媒体中のNi及びVの含有量を本発明の範囲内に保つためのパージの
最適な度合いを決定することが完全に可能である。
分が消費され、従ってこれが不純物、例えばNi及びVの割合の増加を示す)を
取り除くためのパージ装置を含む。パージ無しでは、反応媒体は次第にNi及び
Vに富むようになり、これはある時間の後、特に出発物質中のNi及びVの含有
量が所定の幅の中の頂上部分にあるときには、好ましくないものになる。本発明
の追加の条件に従えば、反応媒体中のこれらの金属の濃度を制限するためにパー
ジを調節するのが有利である。しかしながら、過度に高い度合いのパージ一般的
な反応に対して有害なことがある。当業者ならば、自分が利用可能なプラントに
応じて反応媒体中のNi及びVの含有量を本発明の範囲内に保つためのパージの
最適な度合いを決定することが完全に可能である。
【0022】
本発明においては、Ni及びVは冶金ケイ素中の金属の状態にある。
【0023】
リン(P)は直接合成のための有益な元素である。これは反応促進剤として、
ケイ素を基準として10〜400ppm、好ましくは15〜300ppmの割合
で存在させるのが好ましい。リン含有量を調節するためには特に、冶金ケイ素を
製造している間に還元剤としての作用をする炭素系出発物質の選択を変更してそ
れらが必要なリンの量の全部若しくは一部に寄与するようにしたり且つ/又はP
を含むSiO2源(例えば石英)を選択したり且つ/又は特に冶金Siを製造し
ている間に例えばリン化合物を用いてリンを導入したりすることができる。
ケイ素を基準として10〜400ppm、好ましくは15〜300ppmの割合
で存在させるのが好ましい。リン含有量を調節するためには特に、冶金ケイ素を
製造している間に還元剤としての作用をする炭素系出発物質の選択を変更してそ
れらが必要なリンの量の全部若しくは一部に寄与するようにしたり且つ/又はP
を含むSiO2源(例えば石英)を選択したり且つ/又は特に冶金Siを製造し
ている間に例えばリン化合物を用いてリンを導入したりすることができる。
【0024】
しかしながら、反応媒体中のPの濃度が高くなると生産性が低下する傾向があ
るので、限度がある。生産性の低下を望まない場合には、生産性に影響がないN
i及びVの含有量の調節がPの含有量の調節を相乗効果的に補完する。生産性を
制限するかも知れないPの含有量を過度に増大させるというものよりも、2つの
手段を組み合わせた方が、選択性に関してはよい。このことは本発明の予期しな
かった利点であり、直接合成に対してその選択性及びその生産性という重要な結
果をもたらすものである。
るので、限度がある。生産性の低下を望まない場合には、生産性に影響がないN
i及びVの含有量の調節がPの含有量の調節を相乗効果的に補完する。生産性を
制限するかも知れないPの含有量を過度に増大させるというものよりも、2つの
手段を組み合わせた方が、選択性に関してはよい。このことは本発明の予期しな
かった利点であり、直接合成に対してその選択性及びその生産性という重要な結
果をもたらすものである。
【0025】
触媒系(触媒及び反応促進剤)は、銅Cu及び亜鉛Znを含むのが好ましい。
フランス国特許第2549838号明細書の教示に従えば、これはさらに錫Sn
を含むのが好ましい。これは、Siに対して0.5〜10重量%のCu、Cu1
部当たりに0.01〜0.5部のZn及びCu1000000部当たりに20〜
3000部のSnを含むのが有利である。
フランス国特許第2549838号明細書の教示に従えば、これはさらに錫Sn
を含むのが好ましい。これは、Siに対して0.5〜10重量%のCu、Cu1
部当たりに0.01〜0.5部のZn及びCu1000000部当たりに20〜
3000部のSnを含むのが有利である。
【0026】
通常、この直接合成は、アルミニウムAl及びカルシウムCaが1〜4の範囲
のAl対Ca比で存在する下で実施され、AlはSiに対して約0.1〜0.3
%の範囲で存在させる。
のAl対Ca比で存在する下で実施され、AlはSiに対して約0.1〜0.3
%の範囲で存在させる。
【0027】
かくして、本発明に従えば、直接合成は、Cu、Zn、Sn、P、Al及びC
aが特に前記の割合で存在する下で、できる限り低いV及びNi一定累積含有量
で実施される。
aが特に前記の割合で存在する下で、できる限り低いV及びNi一定累積含有量
で実施される。
【0028】
限定を意図するものではないが、CuはCuO、Cu2O及び/又は金属Cu
の形にあることができ、ZnはZnO、金属Zn及び/又はZn合金、例えば真
鍮の形にあることができ、SnはSnO、青銅及び/又は金属Snの形にあるこ
とができ、また、Sn及び/又はZnの全部又は一部はCu中の不純物の形にあ
ることができ、Al及びCaは一般的にSiによってもたらされる。
の形にあることができ、ZnはZnO、金属Zn及び/又はZn合金、例えば真
鍮の形にあることができ、SnはSnO、青銅及び/又は金属Snの形にあるこ
とができ、また、Sn及び/又はZnの全部又は一部はCu中の不純物の形にあ
ることができ、Al及びCaは一般的にSiによってもたらされる。
【0029】
アルカリ金属の化合物、例えばCsの化合物のようなその他の化合物を存在さ
せることもできる。
せることもできる。
【0030】
本発明においては、Cu、Zn、Sn、Sb、Cs、リン、Al及びCaと言
った時、それらはそれらの元素の形及び/又はそれらを含む化合物としてのもの
と理解すべきである。それぞれの濃度は元素単独について表わされる。
った時、それらはそれらの元素の形及び/又はそれらを含む化合物としてのもの
と理解すべきである。それぞれの濃度は元素単独について表わされる。
【0031】
本発明の別の主題事項は、本発明に従うケイ素、即ち本発明に従って不純物N
i及びV含有量が調節されたケイ素を、二官能価化合物に対する選択性が改善さ
れた直接合成によるアルキルハロシランの製造に用いることに関する。
i及びV含有量が調節されたケイ素を、二官能価化合物に対する選択性が改善さ
れた直接合成によるアルキルハロシランの製造に用いることに関する。
【0032】
本発明の別の主題事項は、Ni及びVが枯渇したこのようなケイ素を、リンが
特にケイ素を基準として10〜500ppm、好ましくは15〜300ppm存
在する下で、アルキルハロシランの製造に使用することに関し、これは(CH3)2 SiCl2について高い選択性をもたらし、特に単純にリンの量を調節する場合
よりも選択性について良い結果をもたらしながら、選択性を実質的に低下させる
ことがない。
特にケイ素を基準として10〜500ppm、好ましくは15〜300ppm存
在する下で、アルキルハロシランの製造に使用することに関し、これは(CH3)2 SiCl2について高い選択性をもたらし、特に単純にリンの量を調節する場合
よりも選択性について良い結果をもたらしながら、選択性を実質的に低下させる
ことがない。
【0033】
以下、非限定的な実施例として本発明の具体例を用いて本発明をより一層詳細
に説明する。
に説明する。
【0034】実施例
メチルクロルシランの製造のための工業ユニットが利用可能である。反応器に
一方で気体状CH3Clを、他方で冶金Siと触媒系との混合物を、連続的に供
給する。この触媒系は、冶金Siに対しておおよそでCu4重量%、Zn200
ppm、Sn100ppm及びP20ppmを含む。反応器には、微粉を除去す
ることを可能にするパージ手段を取り付ける。パージの度合いは7%に設定する
。
一方で気体状CH3Clを、他方で冶金Siと触媒系との混合物を、連続的に供
給する。この触媒系は、冶金Siに対しておおよそでCu4重量%、Zn200
ppm、Sn100ppm及びP20ppmを含む。反応器には、微粉を除去す
ることを可能にするパージ手段を取り付ける。パージの度合いは7%に設定する
。
【0035】
いくつかの試験を、不純物Ni及びVを様々な量で導入し、新たなケイ素を反
応器に連続的供給しながら実施し、500時間の操作の後に化合物CH3SiH
Cl2(MeH)、(CH3)3SiCl(Me3)、CH3SiCl3(Me)、(C
H3)2SiCl2(Me2)及び重質生成物の製造についての累積選択性に対する
これらの不純物の影響を測定した。また、7%のパージの度合いについて500
時間後の反応器中の不純物Ni+Vの累積含有量も測定した。得られた値を下記
の表に与える。不純物Ni+Vの累積量(これらの不純物は実質的に等量である
)は、供給物に関しては新たなケイ素に対するppmで、反応器中の含有量に関
しては反応塊に対するppmで与える。選択性は、操作時間T=500時間にお
ける累積選択性であり、重量%で示される。
応器に連続的供給しながら実施し、500時間の操作の後に化合物CH3SiH
Cl2(MeH)、(CH3)3SiCl(Me3)、CH3SiCl3(Me)、(C
H3)2SiCl2(Me2)及び重質生成物の製造についての累積選択性に対する
これらの不純物の影響を測定した。また、7%のパージの度合いについて500
時間後の反応器中の不純物Ni+Vの累積含有量も測定した。得られた値を下記
の表に与える。不純物Ni+Vの累積量(これらの不純物は実質的に等量である
)は、供給物に関しては新たなケイ素に対するppmで、反応器中の含有量に関
しては反応塊に対するppmで与える。選択性は、操作時間T=500時間にお
ける累積選択性であり、重量%で示される。
【0036】
【表1】
【0037】
この表は、反応器中のNi+Vの含有量100ppm未満(これは新たなケイ
素についての不純物Ni+Vの累積供給ほぼ40ppm以下に相当する)につい
てはMe2について2〜3ポイントの選択性の改善を示している。
素についての不純物Ni+Vの累積供給ほぼ40ppm以下に相当する)につい
てはMe2について2〜3ポイントの選択性の改善を示している。
【0038】
特許請求の範囲によって規定された本発明は上に示した特定的な具体例に限定
されるものではなくて、その範囲からも本発明の技術思想からも逸脱することな
くそれらの別形態を包含するものであるということをはっきり理解すべきである
。
されるものではなくて、その範囲からも本発明の技術思想からも逸脱することな
くそれらの別形態を包含するものであるということをはっきり理解すべきである
。
【手続補正書】
【提出日】平成14年9月24日(2002.9.24)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0011】
本出願人は、ニッケルNi及びバナジウムVが過剰量である場合に負の効果が
あることを見出し、Ni及びVの含有量を厳密に調節することによって(CH3) 2 SiCl2に対する選択性をある程度高めることができることを見出した。
あることを見出し、Ni及びVの含有量を厳密に調節することによって(CH3) 2 SiCl2に対する選択性をある程度高めることができることを見出した。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0012】
冶金Siの製造のために用いられる出発物質は、一方でケイ素源、他方で炭素
系還元用成分である。後者は木材、特にユーカリ(チップの形のもの又は還元し
て木炭の形にしたもの)、石炭、石油コークス等から選択されるいくつかの出発
物質の混合物であるのが一般的である。製造業者によっては、還元剤用について 単一 の出発物質で満足する。これらの物質(還元剤及びSiO2源)は、それら の源に応じて、 多少なりともNi及びVを含むことがある。従って、本発明は、 炭素還元の際に用いられる物質を選択することによってNi及びVの含有量を本 発明が提唱する限度内に調節することを可能にするものである 。
系還元用成分である。後者は木材、特にユーカリ(チップの形のもの又は還元し
て木炭の形にしたもの)、石炭、石油コークス等から選択されるいくつかの出発
物質の混合物であるのが一般的である。製造業者によっては、還元剤用について 単一 の出発物質で満足する。これらの物質(還元剤及びSiO2源)は、それら の源に応じて、 多少なりともNi及びVを含むことがある。従って、本発明は、 炭素還元の際に用いられる物質を選択することによってNi及びVの含有量を本 発明が提唱する限度内に調節することを可能にするものである 。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0016】
また、もし冶金ケイ素から又は炭素還元において用いられる出発物質(特に還
元剤として用いられる出発物質)からNi及びVの全部又は一部を除去すること
を可能にする方法があるのならば、その方法は、出発物質の選択と同等の又はそ
れを補完するものとして利用することができるということも明らかである。
元剤として用いられる出発物質)からNi及びVの全部又は一部を除去すること
を可能にする方法があるのならば、その方法は、出発物質の選択と同等の又はそ
れを補完するものとして利用することができるということも明らかである。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0019】
還元剤として用いられる様々な出発物質(例えば木材、ユーカリ、石炭、石油
コークス)又はSiO2源として用いられる様々な出発物質(例えば石英、砂、
シリカ)は、地理的起源に応じて可変的な含有量でV及びNiを含むことができ
る。当業者ならば、木材、例えばユーカリ、石炭、石油コークスの源又はその他
の炭素源、及びSiO2源であって、V及びNiを本質的に含まず又はそれらの
含有量が低く且つ規定に適った冶金ケイ素を製造することを可能にするものを見
出すことができる。
コークス)又はSiO2源として用いられる様々な出発物質(例えば石英、砂、
シリカ)は、地理的起源に応じて可変的な含有量でV及びNiを含むことができ
る。当業者ならば、木材、例えばユーカリ、石炭、石油コークスの源又はその他
の炭素源、及びSiO2源であって、V及びNiを本質的に含まず又はそれらの
含有量が低く且つ規定に適った冶金ケイ素を製造することを可能にするものを見
出すことができる。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0020】
アルキルハロシランの製造は連続式製造であるのが一般的である。反応器に入
れられる新たなケイ素によるNi及びVの供給を制限することによって、本発明
は、長時間に渡って反応媒体中のNi及びVの濃度を過度に高くないものに保つ
ものである。この濃度を常に反応塊(ケイ素+触媒系)に対して100ppm以
下、好ましくは90ppm以下、より一層好ましくは80、70、60、50・
・・ppm以下に保つのが好ましい。ここでもまた、目標は可能な限り最も低い
濃度を目指すことである。
れられる新たなケイ素によるNi及びVの供給を制限することによって、本発明
は、長時間に渡って反応媒体中のNi及びVの濃度を過度に高くないものに保つ
ものである。この濃度を常に反応塊(ケイ素+触媒系)に対して100ppm以
下、好ましくは90ppm以下、より一層好ましくは80、70、60、50・
・・ppm以下に保つのが好ましい。ここでもまた、目標は可能な限り最も低い
濃度を目指すことである。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0021】
通常、アルキルハロシランの製造には、微粉、即ち粒子(これからケイ素の大
部分が消費され、従ってこれが不純物、例えばNi及びVの割合の増加を示す)
を取り除くためのパージ装置が伴われる。パージ無しでは、反応媒体は次第にN
i及びVに富むようになり、これはある時間の後、特に出発物質中のNi及びV
の含有量が所定の幅の中の頂上部分にあるときには、好ましくないものになる。
本発明の追加の条件に従えば、反応媒体中のこれらの金属の濃度を制限するため
にパージを調節するのが有利である。しかしながら、過度に高い度合いのパージ は 一般的な反応に対して有害なことがある。当業者ならば、自分が利用可能なプ
ラントに応じて反応媒体中のNi及びVの含有量を本発明の範囲内に保つための
パージの最適な度合いを決定することが完全に可能である。
部分が消費され、従ってこれが不純物、例えばNi及びVの割合の増加を示す)
を取り除くためのパージ装置が伴われる。パージ無しでは、反応媒体は次第にN
i及びVに富むようになり、これはある時間の後、特に出発物質中のNi及びV
の含有量が所定の幅の中の頂上部分にあるときには、好ましくないものになる。
本発明の追加の条件に従えば、反応媒体中のこれらの金属の濃度を制限するため
にパージを調節するのが有利である。しかしながら、過度に高い度合いのパージ は 一般的な反応に対して有害なことがある。当業者ならば、自分が利用可能なプ
ラントに応じて反応媒体中のNi及びVの含有量を本発明の範囲内に保つための
パージの最適な度合いを決定することが完全に可能である。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0022
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0022】
本発明においては、Ni及びVは冶金ケイ素中において金属の状態にある。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0023
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0023】
リン(P)は直接合成のための有益な元素である。これは反応促進剤として、
ケイ素を基準として10〜500ppm、好ましくは15〜300ppmの割合
で存在させるのが好ましい。リン含有量を調節するためには特に、冶金ケイ素を
製造している間に還元剤としての作用をする炭素系出発物質の選択を変更してそ
れらが必要なリンの量の全部若しくは一部に寄与するようにしたり且つ/又はP
を含むSiO2源(例えば石英)を選択したり且つ/又は特に冶金Siを製造し
ている間に例えばリン化合物を用いてPを導入したりすることができる。
ケイ素を基準として10〜500ppm、好ましくは15〜300ppmの割合
で存在させるのが好ましい。リン含有量を調節するためには特に、冶金ケイ素を
製造している間に還元剤としての作用をする炭素系出発物質の選択を変更してそ
れらが必要なリンの量の全部若しくは一部に寄与するようにしたり且つ/又はP
を含むSiO2源(例えば石英)を選択したり且つ/又は特に冶金Siを製造し
ている間に例えばリン化合物を用いてPを導入したりすることができる。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0024】
しかしながら、反応媒体中のPの濃度が高くなると生産性が低下する傾向があ
るので、限度がある。生産性の低下を望まない場合には、Ni及びVの含有量を 調節すること(これは生産性に影響がない)がPの含有量を調節すること を相乗
効果的に補完する。生産性を制限するかも知れないPの含有量を過度に増大させ
るというものよりも、2つの手段を組み合わせた方が、選択性に関してはよい。
このことは本発明の予期しなかった利点であり、直接合成に対してその選択性及
びその生産性という重要な結果をもたらすものである。
るので、限度がある。生産性の低下を望まない場合には、Ni及びVの含有量を 調節すること(これは生産性に影響がない)がPの含有量を調節すること を相乗
効果的に補完する。生産性を制限するかも知れないPの含有量を過度に増大させ
るというものよりも、2つの手段を組み合わせた方が、選択性に関してはよい。
このことは本発明の予期しなかった利点であり、直接合成に対してその選択性及
びその生産性という重要な結果をもたらすものである。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0031
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0031】
本発明に従うケイ素、即ち本発明に従って不純物Ni及びV含有量が調節され たケイ素を直接合成によるアルキルハロシランの製造に用いた場合、二官能価化 合物(例えば(CH3)2SiCl2)に対して高い選択性が達成される。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0032
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0032】
本発明に従ってこのようにNi及びV含有量が低減されたケイ素を、リンが特 にケイ素を基準として10〜500ppm、好ましくは15〜300ppm存在 する下で、アルキルハロシランの製造に使用することによって、(CH3)2Si Cl2について高い選択性がもたらされ、特に、生産性を実質的に低下させるこ となく、単純にリンの量を調節する場合よりも選択性について良い結果がもたら される。
【手続補正12】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0034
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0034】実施例
メチルクロルシランの製造のための工業ユニットが利用可能である。反応器に
一方で気体状CH3Clを、他方で冶金Siと触媒系との混合物を、連続的に供
給する。この触媒系は、冶金Siに対しておおよそでCu4重量%、Zn200
ppm、Sn100ppm及びP20ppmを含む。Al対Caの比は平均して 1.5である。 反応器には、微粉を除去することを可能にするパージ手段を取り
付ける。パージの度合いは7%に設定する。
一方で気体状CH3Clを、他方で冶金Siと触媒系との混合物を、連続的に供
給する。この触媒系は、冶金Siに対しておおよそでCu4重量%、Zn200
ppm、Sn100ppm及びP20ppmを含む。Al対Caの比は平均して 1.5である。 反応器には、微粉を除去することを可能にするパージ手段を取り
付ける。パージの度合いは7%に設定する。
【手続補正13】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0035
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0035】
いくつかの試験を、不純物Ni及びVを様々な量で導入し、新たなケイ素を反
応器に連続的に供給しながら実施し、500時間の操作の後に化合物CH3Si
HCl2(MeH)、(CH3)3SiCl(Me3)、CH3SiCl3(Me
)、(CH3)2SiCl2(Me2)及び重質生成物の製造についての累積選択
性に対するこれらの不純物の影響を測定した。また、7%のパージの度合いにつ
いて500時間後の反応器中の不純物Ni+Vの累積含有量も測定した。得られ
た値を下記の表に与える。不純物Ni+Vの累積量(これらの不純物は実質的に
等量である)は、供給物に関しては新たなケイ素に対するppmで、反応器中の
含有量に関しては反応塊に対するppmで与える。選択性は、操作時間T=50
0時間における累積選択性であり、重量%で示される。
応器に連続的に供給しながら実施し、500時間の操作の後に化合物CH3Si
HCl2(MeH)、(CH3)3SiCl(Me3)、CH3SiCl3(Me
)、(CH3)2SiCl2(Me2)及び重質生成物の製造についての累積選択
性に対するこれらの不純物の影響を測定した。また、7%のパージの度合いにつ
いて500時間後の反応器中の不純物Ni+Vの累積含有量も測定した。得られ
た値を下記の表に与える。不純物Ni+Vの累積量(これらの不純物は実質的に
等量である)は、供給物に関しては新たなケイ素に対するppmで、反応器中の
含有量に関しては反応塊に対するppmで与える。選択性は、操作時間T=50
0時間における累積選択性であり、重量%で示される。
【手続補正14】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0037
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0037】
この表は、反応器中のNi+Vの含有量100ppm未満(これは新たなケイ
素についての不純物Ni+Vの累積供給ほぼ40ppm以下に相当する)につい
てはMe2についての選択性が2〜3ポイント改善されることを示している。 (訂正の理由1) 原語の「quelques points」(国際公開WO01/30786号パンフレットの
第2頁第21行)を「いくつかの時点」と勘違いしましたが、選択性が高められ
る度合いを表現する「何ポイントか」という意味であることに気がつきました。 (訂正の理由2) この段落の訂正の内で誤訳訂正に相当するのは、「ことがある」という部分の
翻訳が洩れたという点だけで、それ以外は、単に日本語としてわかりやすい文章
構成にしたに過ぎません。上記の語句は、上記国際公開パンフレット第2頁第2
8行の「sont susceptibles de」に相当します。 (訂正の理由3) 原語の「Il est bien evident」(上記パンフレット第3頁第24行)なる部
分の翻訳が洩れましたので、それを加えました。 (訂正の理由4) 原語の「ainsi que des sources de SiO2」(上記パンフレット第4頁第16
行)なる部分の翻訳が洩れましたので、それを加えました。 (訂正の理由5) 原語の「(silicium et systeme catalytique)」(上記パンフレット第4頁第
24行)なる部分の翻訳が洩れましたので、それを加えました。 (訂正の理由8) 訂正前の「400」は「500」のタイプミスです(上記パンフレット第5頁
第11行)。 (訂正の理由10) 原語の「e.g. (CH3)2SiCl2」(上記パンフレット第6頁第22〜23行)
なる部分の翻訳が洩れましたので、それを加えました。それ以外は、単に日本語
としてわかりやすい文章構成にしたに過ぎません。 (訂正の理由11) 原語の「productivite」(上記パンフレット第6頁第30行)を「選択性」と
誤訳していたので、「生産性」に訂正しました。それ以外は、単に日本語として
わかりやすい文章構成にしたに過ぎません。 (訂正の理由12) 原語の「Le rapport Al sur Ca est en moyenne de 1,5.」(上記パンフレッ
ト第7頁第7行)なる部分の翻訳が洩れましたので、それを加えました。
素についての不純物Ni+Vの累積供給ほぼ40ppm以下に相当する)につい
てはMe2についての選択性が2〜3ポイント改善されることを示している。 (訂正の理由1) 原語の「quelques points」(国際公開WO01/30786号パンフレットの
第2頁第21行)を「いくつかの時点」と勘違いしましたが、選択性が高められ
る度合いを表現する「何ポイントか」という意味であることに気がつきました。 (訂正の理由2) この段落の訂正の内で誤訳訂正に相当するのは、「ことがある」という部分の
翻訳が洩れたという点だけで、それ以外は、単に日本語としてわかりやすい文章
構成にしたに過ぎません。上記の語句は、上記国際公開パンフレット第2頁第2
8行の「sont susceptibles de」に相当します。 (訂正の理由3) 原語の「Il est bien evident」(上記パンフレット第3頁第24行)なる部
分の翻訳が洩れましたので、それを加えました。 (訂正の理由4) 原語の「ainsi que des sources de SiO2」(上記パンフレット第4頁第16
行)なる部分の翻訳が洩れましたので、それを加えました。 (訂正の理由5) 原語の「(silicium et systeme catalytique)」(上記パンフレット第4頁第
24行)なる部分の翻訳が洩れましたので、それを加えました。 (訂正の理由8) 訂正前の「400」は「500」のタイプミスです(上記パンフレット第5頁
第11行)。 (訂正の理由10) 原語の「e.g. (CH3)2SiCl2」(上記パンフレット第6頁第22〜23行)
なる部分の翻訳が洩れましたので、それを加えました。それ以外は、単に日本語
としてわかりやすい文章構成にしたに過ぎません。 (訂正の理由11) 原語の「productivite」(上記パンフレット第6頁第30行)を「選択性」と
誤訳していたので、「生産性」に訂正しました。それ以外は、単に日本語として
わかりやすい文章構成にしたに過ぎません。 (訂正の理由12) 原語の「Le rapport Al sur Ca est en moyenne de 1,5.」(上記パンフレッ
ト第7頁第7行)なる部分の翻訳が洩れましたので、それを加えました。
【手続補正書】
【提出日】平成14年10月17日(2002.10.17)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY,
DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I
T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ
,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML,
MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K
E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG
,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,
RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT,
AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C
A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM
,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,
GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K
E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS
,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN,
MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R
U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM
,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN,
YU,ZA,ZW
Fターム(参考) 4G069 BB02A BB02B BC01A BC06A
BC22A BC22B BC31A BC31B
BC35A BC35B BD07A BD07B
CB25 CB68 CB80 FC08
4H039 CA11 CA52
4H049 VN01 VP01 VQ02 VQ12 VR11
VR21 VR22 VR23 VR31 VS02
VS12 VT04 VT06
Claims (14)
- 【請求項1】 触媒系、好ましくは触媒としてのCu及び反応促進剤Znを
含む触媒系の存在下でハロゲン化アルキル、好ましくはCH3Clとケイ素とを
250〜350℃の温度において接触させる直接合成によってアルキルハロシラ
ンを製造する方法であって、 ケイ素含有出発物質の熱炭素還元のための操作において用いられる出発物質に
よってもたらされるNi及びVの量に作用を及ぼすことによってケイ素中のNi
及びVの累積量を意図的に40ppm以下、特に30ppm以下、好ましくは2
0ppm以下の値に調節することを特徴とする、前記方法。 - 【請求項2】 ケイ素中のNi及びV元素のそれぞれの量を20ppm以下
、特に20ppm未満、特定敵意は15ppm以下、好ましくは10ppm以下
、特に10ppm未満に調節することを特徴とする、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 直接合成の間を通じて反応塊に対するV+Niの含有量を1
00ppm以下、特に90ppm以下、好ましくは80ppm以下に保つことを
特徴とする、請求項1又は2記載の方法。 - 【請求項4】 微粉を取り除くためのパージの度合いを調節することによっ
てV+Niの含有量を前記限度内に保つことを特徴とする、請求項3記載の方法
。 - 【請求項5】 用いるケイ素が、Ni及びVを含有しない又はそれらの含有
量が低い炭素系還元剤の存在下で、Ni及びVを含有しない又はそれらの含有量
が低いSiO2源を熱炭素還元することによって得られたものであることを特徴
とする、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。 - 【請求項6】 炭素系還元剤がユーカリ(好ましくはチップ及び/又は木炭
の形のもの)を含むことを特徴とする、請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 炭素系還元剤が石炭を含むことを特徴とする、請求項5又は
6記載の方法。 - 【請求項8】 炭素系還元剤が石油コークスを含むことを特徴とする、請求
項5、6又は7記載の方法。 - 【請求項9】 触媒系が反応促進剤としてのリンを好ましくはケイ素を基準
として10〜500ppmの割合、特に15〜300ppmの割合で含むことを
特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。 - 【請求項10】 触媒系が触媒としてのCu並びに反応促進剤としてのZn
、Sn及び随意としてのPを含むことを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに
記載の方法。 - 【請求項11】 触媒系がSiに対して0.5〜10重量%のCu、Cu1
部当たりに0.01〜0.5部のZn及びCu1000000部当たりに20〜
3000部のSnを含むことを特徴とする、請求項10記載の方法。 - 【請求項12】 触媒系がアルカリ金属、好ましくはCsの1種以上の化合
物を含むことを特徴とする、請求項1〜11のいずれかに記載の方法。 - 【請求項13】 ケイ素含有出発物質の熱炭素還元のための操作において用
いられる出発物質によってもたらされるNi及びVの量に作用を及ぼすことによ
ってNi及びVの累積量を意図的に40ppm以下、特に30ppm以下、好ま
しくは20ppm以下の値に調節された冶金ケイ素を、直接合成によるアルキル
ハロシランの製造に、二官能価化合物に対する改善された選択性で使用する方法
。 - 【請求項14】 さらにリンを特にケイ素に対して10〜500ppm、好
ましくは15〜300ppm存在させた、請求項13記載の方法。
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