JP5140233B2 - クロロシランの製造法 - Google Patents
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Description
(a)珪素をハロゲン化アルキル、ハロゲン化アリールまたは塩化水素と反応させ、
(b)工程(a)から得られる少なくとも1種の高沸点生成物留分を少なくとも1種のハロゲン化物と反応させ、
(c)工程(b)から得られる少なくとも1種の高沸点生成物留分をハロゲン化アルキル、ハロゲン化アリールおよび/またはクロロシランと反応させる工程から成ることを特徴とするクロロシランの製造法が提供される。
本発明方法の工程(a)には、ハロゲン化アルキルまたはハロゲン化アリールを用いて公知方法で行われるMueller−Rochow合成工程、或いは珪素の塩化水素化の種々の工程が含まれる。
工程(b)においては、上記に説明したような工程(a)からの少なくとも1種の高沸点生成物留分を少なくとも1種のハロゲン化物と反応させる。このハロゲン化物には例えば塩化水素、ハロゲン化アルキル、塩化アリールまたは塩化アリルが含まれる。ここに挙げたハロゲン化アルキルおよびハロゲン化アリールに関しては、好適な例として工程(a)に関して述べた説明を参照されたい。工程(b)において塩化水素はハロゲン化物として特に好適に使用される。工程(b)の条件下においては、使用される高沸点生成物留分の中に含まれる化合物に対し特に上記のハロゲン化物の添加を行ない、またハロゲン化物が過剰に存在する場合には次の置換反応を行なって主として目的生成物から成る低沸点のクロロシランを生成させる。低沸点留分は工程(a)によるクロロシラン合成工程の下手にある分離ユニットに供給することが好ましい。低沸点クロロシラン留分の蒸気圧のために工程(b)において分離が起こる。工程(b)における高沸点生成物留分の化合物へのハロゲン化物の添加は、好ましくはMueller−Rochow合成工程の中に含まれるトリメチルトリクロロジシランとジメチルテトラクロロジシランとの場合のように、上記の留分の中に含まれるジシランに対して行なうことが好ましい。工程(b)においてはメチルに富んだジシランおよびポリシランが生じる。これらは両方とも変化した組成をもつ残留した留分2の形で、また工程(b)の油溜め放出物の中で生じ、工程(c)へ送られる。
次の工程(c)においては、工程(b)から得られる少なくとも1種の高沸点生成物留分とハロゲン化アルキル、ハロゲン化アリールおよび/またはクロロシランとをさらに反応させる。工程(b)から得られる高沸点生成物の組成に関しては工程(b)に関連して上に述べた説明を参照することができる。
(b)クロロシラン合成工程から得られる少なくとも1種の高沸点生成物留分とハロゲン化物との反応、および
(c)工程(b)から得られた少なくとも1種の高沸点生成物留分とハロゲン化アルキル、ハロゲン化アリールおよび/またはクロロシランとの反応の工程を含んで成るクロロシランの製造法に関する。この方法において工程(b)および(c)は上記に説明したようにして行なうことが好ましい。
下記実施例を用い本発明を説明する。
18t/h(t/時間)のメチルクロロシランおよび14t/hの塩化メチルから成る粗製シラン流から、約48重量%のトリメチルトリクロロジシランおよびジメチルテトラクロロジシラン(表1の留分3)、31重量%の留分1および2、および21重量%の留分4(常圧で200℃より高い沸点をもつ残りの高沸点留分)から成り固体分が0.3重量%より少ない高沸点残留物を、1.20t/hの割合で工程(b)に対応したタンクおよび充填カラムから成る反応器へと導く。この反応器の中で150℃、4バールにおいて、0.135t/hのHClおよび1.2t/hの流入量に関し2.8重量%のトリブチルアミンを加え、蒸発し得る低沸点留分(特にMeHSiCl2、MeSiCl2、Me2SiCl2)、および留分1および2並びに高沸点残留物をつくる。低沸点留分(4バールで沸点が150℃より低い)を工程(a)の分離ユニットに供給する。留分1および2から成る該ユニットの油溜めからの帰還流(0.096t/h)から、高沸点の残留物(留分4)と共に、約1.0重量%のトリメチルトリクロロジシランおよびジメチルテトラクロロジシラン、および54重量%の表1の留分1および2、および36重量%の留分4を含む0.541t/hの生成物流(主として留分1〜4)が生じる。残りは高沸点成分(留分4およびそれよりも高い沸点をもつもの)であった。この残留物流を反応工程(c)に供給する。
実施例1の工程(b)からの油溜め放出物を、常圧での沸点が71℃よりも高い分離ユニットから戻されて供給された残留物と一緒にし、0.541t/hの量の工程(b)で反応しなかった高沸点の残留物、およびトリブチルアミンまたはその反応生成物の残った部分を、0.42t/hのMCS合成工程の最小微粒部分、および0.60t/hの留分4に対応するジシランおよびポリシランから得られる非蒸発留分、およびさらにその中に含まれる反応に関与したMueller−Rochow合成工程の他の高沸点成分と共に、(c)の反応タンク(スラリタンク)に導入する。この反応タンクは温度が180℃、圧力が4バールであった。同時に、この場合実施例1の上記の粗製シラン流の塩化メチルおよびメチルクロロシランは平衡蒸気圧で存在している。
18t/hのメチルクロロシランと14t/hの塩化メチルから成る粗製シラン流から、約48重量%のトリメチルトリクロロジシランおよびジメチルテトラクロロジシラン(表1の留分3)、31重量%の留分1および2、および21重量%の留分4(常圧の沸点が200℃より高い残留物)から成り固体分が0.3重量%より少ない高沸点残留物を、1.2t/hの割合でタンクおよび充填カラムから成る反応器に供給した。0.6t/hの割合で固体物質と共に運び込まれる非蒸発性の高沸点成分の他の残りの部分は、0.42t/hの固体流と共に工程(c)の反応器、即ちスラリタンクの中に残す。工程(b)の反応器の中では、150℃、4バールにおいて、0.135t/hのHClおよび1.2t/hの流入流に関して2.8重量%のトリブチルアミンを加え、蒸発し得る低沸点留分(特にMeHSiCl2、MeSiCl2、Me2SiCl2)および留分1および2、並びに高沸点残留物をつくる。
Claims (23)
- (a)珪素をハロゲン化アルキル、ハロゲン化アリールまたは塩化水素と反応させ、
(b)工程(a)から得られる少なくとも1種の高沸点生成物留分を少なくとも1種のハロゲン化物と反応させ、
(c)工程(b)から得られる少なくとも1種の高沸点生成物留分をハロゲン化アルキル、ハロゲン化アリールおよび/またはクロロシランと反応させる工程から成り、
工程(c)はCu、Zn、Sn、Al、Fe、Ca、Mn、Ti、Pb、Cr、Mg、Ni、BおよびPから成る群から選ばれる少なくとも1種の金属またはその化合物の存在下において行なわれ、上記の金属および/または化合物はクロロシラン合成工程の反応器からの固体放出物またはその一部の形で導入されることを特徴とするクロロシランの製造方法。 - 工程(c)は、3級アミンまたはその塩および4級アンモニウム塩から成る群から選ばれる少なくとも1種の化合物(1)の存在下において行なわれることを特徴とする請求項1に記載された方法。
- クロロシラン合成反応器から得られる固体放出物の平均粒径が35μmより小さい最小微粒部分を工程(c)に供給することを特徴とする請求項2に記載された方法。
- 工程(a)は攪乱流動ベッド反応器の中で行われることを特徴とする請求項1〜3の任意の一つに記載された方法。
- 工程(a)において少なくとも1種のハロゲン化アルキルを珪素と反応させることを特徴とする請求項1〜4の任意の一つに記載された方法。
- 工程(b)で使用されるハロゲン化物は塩化水素であることを特徴とする請求項1〜5の任意の一つに記載された方法。
- 工程(c)において、工程(b)から得られる高沸点生成物留分とハロゲン化アルキルおよびハロゲン化アリールとの反応を行なうことを特徴とする請求項1〜6の任意の一つに記載された方法。
- 工程(c)で使用される上記のハロゲン化アルキルは、C1〜C8−ハロゲン化アルキルおよびC2〜C6−ハロゲン化アルケニルから成る群から選ばれ、上記ハロゲン化アリールはC6〜C10−ハロゲン化アリールから成る群から選ばれることを特徴とする請求項7の
方法。 - 工程(a)および(c)で同じハロゲン化アルキルを使用することを特徴とする請求項1〜8の任意の一つに記載された方法。
- 工程(a)および(c)で使用されるハロゲン化アルキルは塩化メチルであることを特徴とする請求項1〜9の任意の一つに記載された方法。
- 工程(c)で使用される化合物(1)は3級C1〜C12−アルキルアミン、脂肪族の単
環式および多環式アミン、および芳香族の複素環式窒素化合物、それらの塩、およびそれらの4級化生成物から成る群から選ばれることを特徴とする請求項2〜10の任意の一つに記載された方法。 - 工程(c)で使用される化合物(1)はトリエチルアミン、トリブチルアミン、トリヘキシルアミン、イミダゾールおよびジメチルオクチルアミン、それらの塩およびそれらの4級化生成物から成る群から選ばれることを特徴とする請求項2〜11の任意の一つに記載された方法。
- 工程(b)は少なくとも1種の触媒活性をもつ化合物(2)を存在させて行なわれることを特徴とする請求項1〜12の任意の一つに記載された方法。
- 化合物(2)は3級アミンおよびその塩並びに4級アンモニウム塩から成る群から選ばれる請求項13記載の方法。
- 工程(c)に使用される化合物(1)は工程(b)から得られる高沸点生成物留分を介して工程(c)に導入され、該高沸点溜分は3級アミンおよびその塩並びに4級アンモニウム塩から成る群から選ばれる工程(b)において加えられた化合物(2)を含んでいることを特徴とする請求項14記載の方法。
- 工程(b)および/または(c)における化合物(1)または(2)の濃度は、工程(b)に対する流入流の全量に関し0.3〜10重量%であることを特徴とする請求項2〜
15の任意の一つに記載された方法。 - 工程(b)の反応から得られる高沸点生成物留分の工程(c)における重量は、使用されたハロゲン化アルキル、ハロゲン化アリール、高沸点生成物、単量体のクロロシランおよび/または固体に関し0〜99重量%であることを特徴とする請求項1〜16の任意の一つに記載された方法。
- クロロシラン合成工程の反応器から得られる使用される固体放出物の量は工程(b)から得られる高沸点生成物の重量に関し0〜70重量%であることを特徴とする請求項1〜17の任意の一つに記載された方法。
- 工程(c)は温度100〜300℃で行われることを特徴とする請求項1〜18の任意の一つに記載された方法。
- 工程(c)は圧力1〜21バールで行われることを特徴とする請求項1〜19の任意の
一つに記載された方法。 - (b)クロロシラン合成工程から得られる少なくとも1種の高沸点生成物とハロゲン化物との反応、および
(c)工程(b)から得られる少なくとも1種の高沸点生成物留分とハロゲン化アルキル、ハロゲン化アリールおよび/またはクロロシランとの反応
の工程を含んで成ることを特徴とするクロロシランの製造法。 - 工程(b)および(c)は請求項1〜20において定義された方法で行なわれる請求項21記載のクロロシランの製造法。
- 請求項21または22において定義された工程(b)および(c)を含んで成ることを特徴とするクロロシラン合成工程の高沸点生成物留分を減少させる方法。
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