JP3505745B2 - Method for separating trimethoxysilane - Google Patents
Method for separating trimethoxysilaneInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体のシリコン製造
の原料となるシランガスや複合材、塗料などの分野で用
いられるシランカップリング剤の製造原料として産業上
重要な化合物である、トリメトキシシランの分離方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】トリメトキシシランの製造方法として、
次式のように、ケイ素とメタノールを塩化第一銅触媒に
より反応させる方法が知られている。
【0003】
【化1】
【0004】この方法で得られる反応生成物は、トリメ
トキシシランとメタノール及び副生するテトラメトキシ
シランを主成分とし、その他メトキシシランの重合物を
含む混合物となる。この反応生成物からトリメトキシシ
ランを単離する場合、各成分の沸点がメタノール64
℃、トリメトキシシラン86℃、テトラメトキシシラン
121℃であるため蒸留法の適用が考えられるが、メタ
ノールとトリメトキシシランが重量比で48:52の共
沸物を形成するために分離できない。このため、メタノ
ールと共沸物をつくる第3成分(「共沸剤」と称す
る。)を反応生成物に加えて、メタノールとトリメトキ
シシランを分離する共沸蒸留法が知られており、共沸剤
としてn−ヘキサン等が用いられる。例えば反応生成物
にn−ヘキサンを添加すると、n−ヘキサンとメタノー
ルの重量比が74:26で、沸点が50℃の共沸物を形
成する。
【0005】すなわち、メタノール・n−ヘキサン共沸
物の共沸点50℃が、メタノール・トリメトキシシラン
の共沸物の共沸点58℃より低いため、n−ヘキサンを
メタノールとの共沸組成分添加して蒸留を行なえば、メ
タノール・n−ヘキサン共沸物とトリメトキシシランの
蒸留分離をすることができる。メタノールを除去した
後、トリメトキシシランとテトラメトキシシランは通常
の蒸留で分離できる。
【0006】この蒸留法を図1により説明する。蒸留塔
10はメタノールとトリメトキシシランの分離塔であ
り、1から、トリメトキシシランの反応生成物をフィー
ドする。一方、4から共沸剤のn−ヘキサンをフィード
する。蒸留塔10の留出液はメタノールとn−ヘキサン
の共沸物である。これは、沸点50℃の温度で留出する
が、42℃以下に冷却して、デカンター中で静置する
と、n−ヘキサンに富む上相とメタノールに富む下相と
の2相に分離する。このため、上相は、n−ヘキサン4
として蒸留塔10に再使用する。一方、下相は5を通し
て蒸留塔11へフィードし、メタノール・n−ヘキサン
共沸物とメタノールに分離する。メタノール・n−ヘキ
サン共沸物は留出液として6を通してデカンターに入
る。メタノールは缶出液7として得られる。蒸留塔10
の缶出液2は、トリメトキシシラン,テトラメトキシシ
ランとその他高沸物の混合液である。これを蒸留塔12
へフィードし、留出液としてトリメトキシシランを得
る。缶出液9は、テトラメトキシシランと高沸物の混合
液となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図1の3本の蒸留塔に
おいて、処理液の量が最大となるのは蒸留塔10であ
り、10の処理液量および段数は、図1で示すトリメト
キシシランの単離の設備全体のコストに大きく影響する
ため、蒸留塔10、すなわちメタノールとトリメトキシ
シランの分離塔の処理液量を少なくすることが望まれて
いた。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、以上の事
実に鑑み蒸留塔10の処理液量を少なくする方法につい
て検討した結果、デカンター中の温度を25℃以下とす
る事により、蒸留塔10へ還す共沸剤中のn−ヘキサン
濃度を上げ、処理液量を少なくする目的が達せられる事
を見い出した。すなわち本願発明は、トリメトキシシラ
ンとメタノールを含有する液からn−ヘキサンを共沸剤
としてメタノールを分離する共沸蒸留法において、留出
したn−ヘキサンとメタノールの共沸混合物を25℃以
下でn−ヘキサンとメタノールに分離することを特徴と
するトリメトキシシランの分離方法に存する。
【0009】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
蒸留原料となるトリメトキシシラン反応生成物とは例え
ばケイ素とメタノールを塩化第1銅触媒で反応させて得
られる生成物で、メタノール含有量1〜90%、トリメ
トキシシラン含有量1〜90%、その他の成分としてテ
トラメトキシシランとそれより高沸点(121℃以上)
の化合物を含有する混合物が挙げられる。
【0010】しかしながら、本発明は、必らずしも上述
の反応生成物に限らず、例えばトリクロルシランとメタ
ノールの反応により生じたトリメトキシシランとメタノ
ールの混合物のように、成分として、メタノールおよび
トリメトキシシランを含む混合物であれば、同様に適用
できる。メタノールの共沸剤として用いるn−ヘキサン
は純度95%、以上好ましくは97%以上のものが好ま
しい。メタノールの共沸蒸留に用いる蒸留塔(図1の蒸
留塔A)の理論段数は、通常、3〜50段、好ましく
は、10〜30段である。
【0011】本発明においては、デカンターの温度を2
5℃以下、好ましくは10℃以下とする。図2に示すメ
タノール・n−ヘキサン2成分系の相互溶解度曲線から
明らかなように、25℃以下に保つことによって、n−
ヘキサンに溶解して蒸留塔10へ還るメタノール濃度を
抑えることができる。このためデカンター温度は25℃
以下、好ましくは10℃以下に保つ。25℃を越える
と、n−ヘキサンと共に蒸留塔10へ還るメタノール濃
度が大きくなり分離効率が低下する。また、あまりに低
温で行うと、冷却コストの問題が生じるため、工業的に
は0〜25℃が適しており、0〜10℃にて特に効率よ
く行うことができる。
【0012】次に、本発明を実施例によりさらに具体的
に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下
の実施例により、その範囲を制約されるものではない。
【0013】
【実施例】
〔実施例1及び2〕図1の蒸留塔10の蒸留原料1の流
量を100kg/hとし、その組成を、典型的なトリメ
トキシシラン反応生成物の組成に近いメタノール28
%、トリメトキシシラン47%とする。
【0014】一方、デカンター上相4の流量は、1と4
のメタノールとn−ヘキサンの量が共沸組成の26:7
4となるように一義的に決められるから、図2から、デ
カンター温度を仮定して、その際の上相のメタノール濃
度から、4の流量を計算する。1+4の流量を蒸留塔1
0の負荷量として、デカンターの温度との関係を表−1
に示す。
〔比較例1〕デカンターの温度を40℃とした以外は実
施例1と同様にした結果を表−1に示す。
【0015】
【表1】
【0016】
【発明の効果】本願発明により、共沸剤であるn−ヘキ
サンの分離を効果的に行なうことができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process for producing a silane coupling agent used in the fields of silane gas, composite materials, paints, etc., which is a raw material for producing silicon for semiconductors. The present invention relates to a method for separating trimethoxysilane, which is an important compound. [0002] As a method for producing trimethoxysilane,
As shown in the following formula, a method of reacting silicon and methanol with a cuprous chloride catalyst is known. [0003] [0004] The reaction product obtained by this method is a mixture containing trimethoxysilane, methanol and by-produced tetramethoxysilane as main components and a polymer of methoxysilane. When trimethoxysilane is isolated from this reaction product, the boiling point of each component is methanol 64
Although the distillation method is considered because the temperature is 86 ° C., trimethoxysilane is 86 ° C., and tetramethoxysilane is 121 ° C., it cannot be separated because methanol and trimethoxysilane form an azeotrope in a weight ratio of 48:52. For this reason, an azeotropic distillation method for separating methanol and trimethoxysilane by adding a third component that forms an azeotrope with methanol (referred to as an “azeotropic agent”) to the reaction product is known. N-hexane or the like is used as a boiling agent. For example, when n-hexane is added to the reaction product, an azeotrope having a boiling point of 50 ° C. with a weight ratio of n-hexane to methanol of 74:26 is formed. That is, since the azeotropic point of methanol / n-hexane azeotrope 50 ° C. is lower than the azeotropic point of methanol / trimethoxysilane azeotrope 58 ° C., azeotropic composition of n-hexane with methanol is added. Then, distillation and separation of methanol / n-hexane azeotrope and trimethoxysilane can be performed. After removing the methanol, trimethoxysilane and tetramethoxysilane can be separated by ordinary distillation. This distillation method will be described with reference to FIG. The distillation column 10 is a separation column for methanol and trimethoxysilane, and feeds a reaction product of trimethoxysilane from one. Meanwhile, n-hexane as an azeotropic agent is fed from 4. The distillate of the distillation column 10 is an azeotrope of methanol and n-hexane. This distills at a temperature of 50 ° C., but when cooled to 42 ° C. or lower and left standing in a decanter, it separates into two phases, an upper phase rich in n-hexane and a lower phase rich in methanol. For this reason, the upper phase is n-hexane 4
For the distillation column 10. On the other hand, the lower phase is fed to the distillation column 11 through 5, and separated into a methanol / n-hexane azeotrope and methanol. The methanol / n-hexane azeotrope enters the decanter through 6 as a distillate. Methanol is obtained as bottoms 7. Distillation tower 10
Is a mixture of trimethoxysilane, tetramethoxysilane and other high-boiling substances. This is used for distillation column 12
To obtain trimethoxysilane as a distillate. The bottom liquid 9 is a mixture of tetramethoxysilane and a high-boiling substance. [0007] In the three distillation columns in FIG. 1, the maximum amount of the processing liquid is the distillation column 10, and the amount of the processing liquid and the number of stages in FIG. Since this greatly affects the cost of the entire equipment for isolating trimethoxysilane, it has been desired to reduce the amount of treatment liquid in the distillation column 10, that is, the separation column for methanol and trimethoxysilane. Means for Solving the Problems In view of the above facts, the present inventors have studied a method for reducing the amount of the processing solution in the distillation column 10 and found that the temperature in the decanter was set to 25 ° C. or less. As a result, it has been found that the purpose of increasing the concentration of n-hexane in the azeotropic agent returned to the distillation column 10 and reducing the amount of the treatment liquid can be achieved. That is, the present invention relates to an azeotropic distillation method in which n-hexane is used as an azeotropic agent to separate methanol from a liquid containing trimethoxysilane and methanol, wherein an azeotropic mixture of distilled n-hexane and methanol is heated at 25 ° C. or lower. A method for separating trimethoxysilane, which comprises separating n-hexane and methanol. Hereinafter, the present invention will be described in detail. The trimethoxysilane reaction product used as a distillation material in the present invention is, for example, a product obtained by reacting silicon and methanol with a cuprous chloride catalyst, and has a methanol content of 1 to 90% and a trimethoxysilane content of 1 to 1. 90%, tetramethoxysilane as other component and higher boiling point (121 ° C or higher)
And mixtures containing the compounds of formula (I). However, the present invention is not necessarily limited to the above-mentioned reaction products, but includes methanol and triethanol as components such as a mixture of trimethoxysilane and methanol produced by the reaction of trichlorosilane and methanol. A mixture containing methoxysilane can be similarly applied. The purity of n-hexane used as an azeotropic agent for methanol is 95%, preferably 97% or more. The number of theoretical plates of the distillation column (distillation column A in FIG. 1) used for azeotropic distillation of methanol is usually 3 to 50 plates, preferably 10 to 30 plates. In the present invention, the temperature of the decanter is set to 2
The temperature is set to 5 ° C or lower, preferably 10 ° C or lower. As is apparent from the mutual solubility curve of the binary system of methanol and n-hexane shown in FIG.
The concentration of methanol dissolved in hexane and returned to the distillation column 10 can be suppressed. For this reason the decanter temperature is 25 ° C
Or less, preferably kept at 10 ° C. or less. When the temperature exceeds 25 ° C., the concentration of methanol returned to the distillation column 10 together with n-hexane increases, and the separation efficiency decreases. If the temperature is too low, a problem of cooling cost occurs. Therefore, industrially, 0 to 25 ° C. is suitable, and it can be performed particularly efficiently at 0 to 10 ° C. Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the scope of the present invention is not limited by the following examples unless it exceeds the gist of the present invention. [Examples 1 and 2] The flow rate of the distillation raw material 1 in the distillation column 10 of FIG. 1 was set to 100 kg / h, and the composition thereof was adjusted to methanol close to that of a typical trimethoxysilane reaction product. 28
% And trimethoxysilane 47%. On the other hand, the flow rate of the decanter upper phase 4 is 1 and 4
Of methanol and n-hexane in an azeotropic composition of 26: 7
Since it is uniquely determined to be 4, the flow rate of 4 is calculated from the methanol concentration of the upper phase at that time, assuming the decanter temperature from FIG. 1 + 4 flow rate to distillation column 1
Table 1 shows the relationship between the decanter temperature and the load of 0.
Shown in Comparative Example 1 Table 1 shows the results obtained in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the decanter was changed to 40 ° C. [Table 1] According to the present invention, n-hexane as an azeotropic agent can be effectively separated.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で用いる蒸留法の一例を示す図
【図2】n−ヘキサン−メタノール系相互溶解度を示す
図である。
【符号の説明】
1 トリメトキシシラン反応生成物
2 1からメタノールを除去した缶出液
3 メタノール・n−ヘキサン共沸物
4 デカンターの上相液(n−ヘキサンリッチ液)で
ある共沸剤
5 デカンターの下相液(メタノールリッチ液)
6 メタノール・n−ヘキサン共沸物
7 メタノール
8 トリメトキシシラン
9 テトラメトキシシランとその他高沸物
10 メタノールを分離する共沸蒸留塔
11 メタノールとn−ヘキサンを分離する蒸留塔
12 トリメトキシシランとテトラメトキシシランを
分離する蒸留塔BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing an example of a distillation method used in the present invention. FIG. 2 is a diagram showing n-hexane-methanol mutual solubility. [Description of Signs] 1 Trimethoxysilane reaction product 2 Bottom liquid obtained by removing methanol from 1 3 Methanol / n-hexane azeotrope 4 Azeotropic agent which is the upper phase liquid (n-hexane rich liquid) of decanter 5 Lower phase liquid of decanter (methanol rich liquid) 6 Methanol / n-hexane azeotrope 7 Methanol 8 Trimethoxysilane 9 Tetramethoxysilane and other high-boiling substances 10 Azeotropic distillation column 11 for separating methanol 11 Methanol and n-hexane Separation distillation column 12 Distillation column for separating trimethoxysilane and tetramethoxysilane
Claims (1)
する液から、n−ヘキサンを共沸剤としてメタノールを
分離する共沸蒸留法において、留出したn−ヘキサンと
メタノールの共沸混合物を25℃以下でn−ヘキサンと
メタノールに分離することを特徴とする、トリメトキシ
シランの分離方法。(57) [Claim 1] In an azeotropic distillation method in which n-hexane is used as an azeotropic agent to separate methanol from a liquid containing trimethoxysilane and methanol, the distilled n-hexane and A method for separating trimethoxysilane, comprising separating an azeotropic mixture of methanol into n-hexane and methanol at 25 ° C or lower.
Priority Applications (1)
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JP19482093A JP3505745B2 (en) | 1993-08-05 | 1993-08-05 | Method for separating trimethoxysilane |
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JPH0748386A JPH0748386A (en) | 1995-02-21 |
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---|---|---|---|---|
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1993
- 1993-08-05 JP JP19482093A patent/JP3505745B2/en not_active Expired - Fee Related
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