KR20060054360A - 알킬할로실레인의 제조 방법 - Google Patents
알킬할로실레인의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20060054360A KR20060054360A KR1020067001842A KR20067001842A KR20060054360A KR 20060054360 A KR20060054360 A KR 20060054360A KR 1020067001842 A KR1020067001842 A KR 1020067001842A KR 20067001842 A KR20067001842 A KR 20067001842A KR 20060054360 A KR20060054360 A KR 20060054360A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- copper
- reaction
- silicon
- catalyst
- reactor
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 41
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 150000001350 alkyl halides Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 35
- NEHMKBQYUWJMIP-UHFFFAOYSA-N chloromethane Chemical group ClC NEHMKBQYUWJMIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 8
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229940050176 methyl chloride Drugs 0.000 claims description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 5
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 2
- 239000005046 Chlorosilane Substances 0.000 claims 1
- KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N chlorosilane Chemical class Cl[SiH3] KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims 1
- 239000003426 co-catalyst Substances 0.000 abstract description 4
- YGZSVWMBUCGDCV-UHFFFAOYSA-N chloro(methyl)silane Chemical class C[SiH2]Cl YGZSVWMBUCGDCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 29
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- LIKFHECYJZWXFJ-UHFFFAOYSA-N dimethyldichlorosilane Chemical class C[Si](C)(Cl)Cl LIKFHECYJZWXFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 5
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000004594 Masterbatch (MB) Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 3
- -1 zinc metals Chemical class 0.000 description 3
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N chlorotrimethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)Cl IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000005055 methyl trichlorosilane Substances 0.000 description 2
- JLUFWMXJHAVVNN-UHFFFAOYSA-N methyltrichlorosilane Chemical compound C[Si](Cl)(Cl)Cl JLUFWMXJHAVVNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 description 2
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 2
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 2
- YWWDBCBWQNCYNR-UHFFFAOYSA-N trimethylphosphine Chemical compound CP(C)C YWWDBCBWQNCYNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005526 G1 to G0 transition Effects 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021627 Tin(IV) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006011 Zinc phosphide Substances 0.000 description 1
- 150000001348 alkyl chlorides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- NEHMKBQYUWJMIP-NJFSPNSNSA-N chloro(114C)methane Chemical compound [14CH3]Cl NEHMKBQYUWJMIP-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- QABCGOSYZHCPGN-UHFFFAOYSA-N chloro(dimethyl)silicon Chemical compound C[Si](C)Cl QABCGOSYZHCPGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HRYZWHHZPQKTII-UHFFFAOYSA-N chloroethane Chemical compound CCCl HRYZWHHZPQKTII-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- WCCJDBZJUYKDBF-UHFFFAOYSA-N copper silicon Chemical compound [Si].[Cu] WCCJDBZJUYKDBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NWKBSEBOBPHMKL-UHFFFAOYSA-N dichloro(methyl)silane Chemical class C[SiH](Cl)Cl NWKBSEBOBPHMKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KTQYJQFGNYHXMB-UHFFFAOYSA-N dichloro(methyl)silicon Chemical compound C[Si](Cl)Cl KTQYJQFGNYHXMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KTPJDYNQZVAFBU-UHFFFAOYSA-N dichloro-[chloro(dimethyl)silyl]-methylsilane Chemical compound C[Si](C)(Cl)[Si](C)(Cl)Cl KTPJDYNQZVAFBU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JTBAMRDUGCDKMS-UHFFFAOYSA-N dichloro-[dichloro(methyl)silyl]-methylsilane Chemical compound C[Si](Cl)(Cl)[Si](C)(Cl)Cl JTBAMRDUGCDKMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N disilane Chemical compound [SiH3][SiH3] PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical compound [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229960003750 ethyl chloride Drugs 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000005048 methyldichlorosilane Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- SNMVRZFUUCLYTO-UHFFFAOYSA-N n-propyl chloride Chemical compound CCCCl SNMVRZFUUCLYTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- HOKBIQDJCNTWST-UHFFFAOYSA-N phosphanylidenezinc;zinc Chemical compound [Zn].[Zn]=P.[Zn]=P HOKBIQDJCNTWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAIAAWCVCHQXDN-UHFFFAOYSA-N phosphorus trichloride Chemical compound ClP(Cl)Cl FAIAAWCVCHQXDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005373 porous glass Substances 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CZDYPVPMEAXLPK-UHFFFAOYSA-N tetramethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)C CZDYPVPMEAXLPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VXKWYPOMXBVZSJ-UHFFFAOYSA-N tetramethyltin Chemical compound C[Sn](C)(C)C VXKWYPOMXBVZSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J tin(iv) chloride Chemical compound Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N trichlorosilane Chemical compound Cl[SiH](Cl)Cl ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005052 trichlorosilane Substances 0.000 description 1
- RXJKFRMDXUJTEX-UHFFFAOYSA-N triethylphosphine Chemical compound CCP(CC)CC RXJKFRMDXUJTEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005051 trimethylchlorosilane Substances 0.000 description 1
- VEDJZFSRVVQBIL-UHFFFAOYSA-N trisilane Chemical compound [SiH3][SiH2][SiH3] VEDJZFSRVVQBIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZQTYRTSKQFQYPQ-UHFFFAOYSA-N trisiloxane Chemical compound [SiH3]O[SiH2]O[SiH3] ZQTYRTSKQFQYPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
- 229940048462 zinc phosphide Drugs 0.000 description 1
Images
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
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
Abstract
본 발명은 구리 분말, 미립자 구리, 구리 플레이크 또는 이의 조합을 포함하는 구리 촉매 및 하나 이상의 조촉매의 존재 하에서 알킬 할라이드와 규소를 반응시킴을 포함하는 알킬할로실레인의 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 알킬할로실레인의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 규소, 알킬 할라이드 및 구리 촉매를 포함하는 알킬할로실레인의 제조 방법에 관한 것이다.
로쵸우(Rochow)의 미국 특허 제 2,380,995 호에서는 구리-규소 합금(alloy)의 존재하에서 분쇄된 규소 및 알킬 할라이드 사이의 직접 반응에 의해 알킬할로실레인의 혼합물을 제조하는 것을 개시하고 있다. 상기 반응은 통상 "직접 방법" 또는 "직접 공정"으로 지칭된다. 반응은 하기 반응식 I과 같이 요약될 수 있다:
상기 식에서,
Me는 메틸이다.
상기 메틸클로로실레인뿐만 아니라, "잔기"가 또한 메틸클로로실레인 조질물의 생성 동안 형성된다. 잔기는 대기압에서 약 70℃ 이상의 비등점을 갖는 메틸클로로실레인 조질물 내의 생성물을 의미한다. 잔기는 다이실레인, 예를 들어 대칭성 1,1,2,2-테트라클로로다이메틸다이실레인; 1,1,2-트라이클로로트라이메틸다이실레인; 다이실록세인; 다이실릴메틸렌과 같은 물질; 및 다른 보다 높은 비등 종, 예를 들어 트라이실레인; 트라이실록세인; 트라이실릴메틸렌; 등으로 구성된다.
일반적으로 메틸클로로실레인 반응에서 높은 생산 속도를 수득하는 것뿐만 아니라, 다른 생성물보다 선택적으로 다이메틸다이클로로실레인을 생성하는 것이 바람직하다.
발명의 요약
본 발명은, 구리 분말, 미립자 구리, 구리 플레이크(flake), 또는 그들의 조합을 포함하는 구리 촉매 및 하나 이상의 조촉매의 존재하에서 알킬 할라이드 및 규소를 반응시키는 것을 포함하는 알킬할로실레인의 제조 방법을 제공한다.
도 1은 구리 플레이크 촉매 또는 구리 분말 촉매를 사용하여 메틸클로로실레인 반응을 2회 실시하여 조질의 메틸클로로실레인 형성 속도를 보여준다.
도 2는 구리 플레이크 촉매 또는 구리 분말 촉매를 사용하여 메틸클로로실레인 반응을 2회 실시하여 생성된 메틸클로로실레인 대 다이메틸다이클로로실레인(T/D)의 비를 보여준다.
도 3은 구리 플레이크 촉매 또는 구리 분말 촉매를 사용하여 메틸클로로실레인의 2회 실시로부터 생성된 메틸다이클로로실레인의 중량%를 보여준다.
도 4는 구리 플레이크 촉매 또는 구리 분말 촉매를 사용하여 메틸클로로실레인의 2회 실시로부터 생성된 잔기의 중량%를 보여준다.
본 발명에서, 구리 촉매 및 하나 이상의 조촉매의 존재 하에 규소와 알킬 할라이드를 반응시킴에 의해 알킬할로실레인이 제조된다. 구리 촉매는 구리 분말, 미립자 구리, 구리 플레이크 또는 이들의 조합의 형태이다. 구리 분말, 미립자 구리, 구리 플레이크 또는 이들의 조합은 알킬할로실레인의 형성에 적당하고, 비용 효과적 촉매인 것으로 알려져 있다. 전형적으로, 구리 분말, 미립자 구리, 구리 플레이크 또는 이들의 조합은 0.2 m2/g 초과의 표면적을 갖는다. 구리 분말, 미립자 구리, 구리 플레이크 또는 이들의 조합은 전체 반응기 상에 대해 약 1중량% 내지 약 6중량%의 범위, 바람직하게는 전체 반응기 상에 대해 약 1.5중량% 내지 약 4.5중량%의 범위, 보다 바람직하게는 전체 반응기 상에 대해 약 2중량% 내지 약 4중량%의 범위로 존재한다. 주어진 반응물의 최적량은 반응 조건에 기초하여 변할 수 있고, 다른 구성성분의 특성은 당업자에 의해 용이하게 측정될 수 있다.
접촉 매스에서 사용된 규소는 총 규소를 기준으로 약 0.1중량% 내지 1중량%의 범위의 철(Fe) 함량, 총 규소를 기준으로 약 0.01중량% 내지 0.2중량%의 범위의 칼슘(Ca) 함량 및 총 규소를 기준으로 약 0.02중량% 내지 0.5중량%의 범위의 알루미늄(Al) 함량을 가질 수 있다. 전형적으로 규소는 약 700 마이크론의 입자 크기를 갖되, 평균 크기는 약 20 마이크론 초과 및 약 300 마이크론 미만이다. 규소 입자의 평균 직경은 바람직하게는 약 100 마이크론 내지 약 150 마이크론의 범위이다. 규소는 보통 약 98중량% 이상의 규소의 순도로 수득되고, 이후 접촉 매스의 제조를 위해 전술된 범위의 규소 입자로 분쇄된다. 본원에 사용된 "접촉 매스"는 규소 분말과 함께 예비-가열되어 접촉 매스를 형성하는 구리의 공급원을 의미한다. 접촉 매스는 메틸 클로라이드 또는 다른 적당한 기체의 존재 하에 약 280℃ 내지 약 400℃의 범위에서 용광로에서 규소 및 구리 촉매를 가열함에 의해 제조될 수 있다.
알킬할로실레인 반응 동안, 아연, 주석, 안티모니 및 인과 같은 공-촉매가 사용될 수 있다. 아연 금속, 아연의 할라이드, 예컨대 아연 클로라이드 및 아연 옥사이드가 본 발명의 공-촉매를 위한 성분으로서 효과적임을 알게 되었다. 아연(Zn)은 전체 반응기 상에 대해 약 0.01중량% 내지 약 1중량%의 범위로 존재할 수 있다.
또한, 주석 금속 더스트(-325 ASTM 메쉬), 주석 할라이드, 예컨대 주석 테트라클로라이드, 주석 옥사이드, 테트라메틸 주석 및 알킬 주석 할라이드, 및 이들의 조합은 대부분의 공-촉매 성분을 제조하기 위한 주석의 공급원으로서 사용될 수 있다. 주석(Sn)은 전체 반응기 상에 대해 약 10ppm 내지 약 100ppm의 범위로 존재할 수 있다.
인이 알킬할로실레인 반응의 성분인 경우, 전형적으로 전체 반응기 상에 대해 약 100ppm 내지 약 1000ppm의 범위로 존재한다. 인이 반응기 상에 첨가되는 경우, 다양한 공급원으로부터 공급될 수 있다. 예를 들어, 인 공급원은 구리 포스파이드, 아연 포스파이드, 인 트라이클로라이드, 알킬포스핀, 예컨대 트라이에틸포스핀 또는 트라이메틸포스핀 또는 이들의 조합일 수 있다.
비록 메틸 클로라이드가 본 발명의 알킬할로실레인에서 바람직하게 사용되지만, 다른 C(1-4)알킬클로라이드, 예컨대 에틸 클로라이드, 프로필 클로라이드 등이 사용될 수 있다. 대응적으로, 용어 "알킬할로실레인"은 "디(D)" 또는 "다이(Di)"로서 지칭되는 다이메틸다이클로로실레인(이는 "티(T)" 또는 "트라이(Tri)"로서 지칭되는 바람직한 메틸클로로실레인이다), 및 다양한 다른 실레인, 예컨대 테트라메틸실레인, 트라이메틸클로로실레인, 메틸트라이클로로실레인, 규소 테트라클로라이드, 트라이클로로실레인, 메틸다이클로로실레인 및 다이메틸클로로실레인을 포함한다. 다이메틸다이클로로실레인은 가장 높은 상업적인 이득을 가진다. T/D 비율은 조질 메틸클로로실레인 반응 생성물 중 메틸트라이클로로실레인 대 다이메틸다이클로로실레인의 중량비이다. T/D 비율의 증가는 바람직한 다이메틸다이클로로실레인의 생성이 감소됨을 가리킨다. 따라서, T/D 생성비는 알킬할로실레인 반응에 대한 수많은 개선의 대상이 된다.
T/D 비율과 더불어, 메틸클로로실레인 반응의 수행능에 대한 다른 척도는 조질의 메틸클로로실레인의 형성 비율이다. 메틸클로로실레인 형성을 위한 반응률 상수는 통상적으로 당해 분야의 숙련자에 의해 용어 "Kp"로 정의된다. Kp는 메틸클로로실레인 생성률이며, 매 시간마다 규소 1g당 조질의 실레인(g)으로서 측정된다. 실질적으로 높은 비율은 강화된 메틸클로로실레인 형성과 연관되어 있다. 실질적으로 높은 비율은 전형적으로 약 0.5g 실레인/g Si-h 초과이다.
생성된 메틸클로로실레인(MH)의 백분율은 또한 메틸클로로실레인 수행능의 척도이다. 이와 같이, 메틸클로로실레인 중의 하이드라이드는 메틸 클로라이드의 분열로부터 유도되며, 이는 메틸클로로실레인 반응을 수행하기에는 불량하다는 것을 나타낸다. 따라서, 실질적으로 높은 메틸클로로실레인은 불량한 메틸클로로실레인 수행능과 관련되어 있다. 본 발명에서, 실질적으로 높은 메틸클로로실레인은 전형적으로 약 2% 초과이다.
형성된 잔류물은 또한 메틸클로로실레인 반응에 대한 수행능의 척도이다. 실질적으로 적은 양의 잔류물은 강화된 메틸클로로실레인 형성과 연관되어 있다. 본 발명에서, 실질적으로 적은 잔류물은 전형적으로는 약 3% 미만이다.
보통, 알킬할로실레인 반응은 고정상 반응기 내에서 수행될 수 있다. 그러나, 알킬할로실레인 반응은 다른 유형의 반응기, 예컨대 유동상 및 교반상 반응기 내에서 실시될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 고정상 반응기는 알킬 할라이드 기체가 통과하는 규소 입자가 함유된 칼럼이다. 교반상은 일정한 상 이동이 유지되도록 일부분의 기계적 진탕이 존재하는 면에서 고정상과 유사하다. 유동상 반응기는 전형적으로는 접촉 매스(mass), 규소 입자, 촉매 입자 및 촉진제 입자로 이루어진 유동화된 상을 포함한다. 즉, 규소 입자는 반응기를 통과함에 따라 기체, 전형적으로 중에 현탁된다. 알킬할로실레인 반응은 전형적으로는 약 250 내지 약 350℃, 바람직하게는 약 280 내지 약 320℃의 온도에서 반연속식 조건 하에 또는 배치식 모드로 발생한다. 또한, 유동상 반응기가 사용되는 경우, 더욱 높은 압력이 메틸 클로라이드 대 메틸클로로실레인의 전환율을 증가시키기 때문에 약 1 내지 약 10기압의 압력 하에서 반응을 실시하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 압력은 약 1.1 내지 약 3.5기압, 바람직하게는 약 1.3 내지 약 2.5기압이다.
촉매의 존재 하에 규소 및 알킬 할라이드의 반응에 대한 설명에 있어서, "반-연속적 조건"이란 용어는 반응이 반-연속적 조건 하에서 유동상 반응기에서 수행되는 것을 의미한다. 반-연속적 반응에서, 예를 들어 반응물을 첨가하고, 약 50%의 규소가 사용될 때까지 반응기를 운행한다. 약 50%의 규소를 사용한 후, 규소 및 촉매의 별도의 반응물을 첨가할 수 있다. 반-연속적 반응은 회분식 반응과 대조적이다. 회분식 반응에서는, 반응물 성분의 모두를 조합하고 반응물의 대부분이 소비될 때까지 반응시킨다. 진행을 위하여, 반응을 중단시키고 추가의 반응물을 첨가해야 한다. 고정상 및 교반상 모두를 회분식 조건하에서 운행시킬 수 있다.
당업자가 본 발명을 보다 잘 수행할 수 있도록 하기 실시예를 예시적으로 제공하지만, 이에 한정되지는 않는다.
고정상 반응기를 사용하여 알킬할로실레인 반응을 수행하였다. 유리 반응기는 한쪽 말단으로부터 80mm에 위치하는 매질 다공성 유리원료를 갖는 길이 100mm, 폭 13mm였다. 전형적으로, 고체를 유리 반응기에 위치시킨 후 아르곤 유동하에서 가열하였다. MeCl이 변하기 시작할 때는 실험 0 시간이었다. 생성물을 VWR 모델 1156 재순환 냉각기를 사용하여 -20℃ 축합기에서 모았다. MeCl 유동을 Kel F 밀봉기를 사용하는 MKS 모델 1179 질량 유동 조절기 및 4개의 채널 해독기를 갖는 MKS 유형 247을 사용하여 조절하였다. 사용되는 용광로는 2개의 분리된 안테크 세일즈 모델 59690 와트로우(Antech Sales model 59690 Watlow) 온도 조절기를 갖춘 2개의 대역에서 가열된 니크롬R-와이어가 감긴 유리관이다.
규소: 많은 미량 원소를 갖는 분쇄된 규소를 사용하였다. 입자 크기, 크기 분포 및 규소의 미량 원소 조성물은 직접 공정에서 중요하다. 조절 하에서 상기 변수를 유지하기 위해서, 규소의 동일한 회분을 본 연구를 통하여 사용하였다. 규소를 엘켐(Elkem)에 의해 제조하였다. 대량의 규소를 0.38m2/mg의 표면적으로 연마하였다. 규소의 기본적인 조성은 하기 표 1에서 제시하였다.
고정상 반응기의 수행: 규소 분말 및 구리의 마스터배치를 제조하였다. 마스터배치에 아연(30mg)을 첨가하고 마스터배치 6g을 고정상 반응기에 충전하였다. 분말을 약간 탭핑시켜 상 높이가 전형적으로 4.7 내지 4.9cm가 되게 하였다. 반응기를 시스템에 설치하고 아르곤 유동을 시작하였다. 시스템 누출이 없도록 아르곤 유동을 체크하였다. 1/2시간 동안 40cc/분의 아르곤 유속의 아르곤으로 상을 퍼징하였다(100개의 상 부피). 이어서, 반응기의 가열 시스템을 개시하였고, 전형적으로 1/2시간 이내에 상 온도가 310℃(공칭 작동 온도)에서 안정화되었다. 아르곤을 중단시키고 35cc/분의 MeCl 유동을 시작하였다.
반응기에서 배출된 실레인 증기를 20℃에서 작동하는 응축기에 회수하였다. 액체의 조질 샘플을 수거기로부터 주기적으로 제거하였다. 샘플의 무게를 잰 후, SPB210 모세관 컬럼(60m ×530μM ×3μM의 필름 두께)이 장착된 HP 6890 gc를 사용한 기체 크로마토그래피를 통해 분석하였다.
평가된 분말을 하기 표 2에 요약한다. 기준 촉매로서 시판중인 구리 플레이크를 사용하였다. OMG 831은 Cu 플레이크와 비교시 MCS 반응용 촉매로서 허용가능한 활성을 나타내었다. 높은 표면적 및 작은 입경을 갖는 구리 분말이 촉매 활성에 중요한 것으로 여겨진다.
도 1 내지 4는 MCS 반응에서 구리 플레이크 촉매 또는 구리 OMG 831 분말 촉매중 하나를 사용하여 동일하게 실행한 결과를 도시한 것이다. 본 발명의 구리 플레이크 촉매 및 구리 분말 촉매는, 메틸클로로실레인 생성물을 수득하고 다이메틸다이클로로실레인으로의 선택성을 유지시키며 메틸클로로실레인 잔류물이 실질적으로 소량 형성되는 것을 유지시킬 수 있다.
예시를 위해 전형적인 실시양태가 개시되었으나, 본 발명의 범주를 전술한 내용으로 제한하고자 함이 아니다. 따라서, 본 발명의 진의 및 범주에 벗어나지 않는 한, 당분야의 숙련자에 의해 다양한 개질, 적용 및 대체가 수행될 수 있다.
Claims (15)
- 구리 분말, 미립자 구리, 구리 플레이크 또는 이의 조합을 포함하는 구리 촉매 및 하나 이상의 조촉매의 존재 하에서 알킬 할라이드와 규소를 반응시킴을 포함하는 알킬할로실레인의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,조촉매가 아연, 주석, 안티몬, 인 또는 이의 조합을 포함하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,알킬 할라이드가 메틸 클로라이드인 방법.
- 제 1 항에 있어서,반응이 유체상 반응기에서 수행되는 방법.
- 제 1 항에 있어서,반응이 고정상 반응기에서 수행되는 방법.
- 제 1 항에 있어서,반응이 교반상 반응기에서 수행되는 방법.
- 제 1 항에 있어서,반응이 배치 방식으로 조작되는 방법.
- 제 1 항에 있어서,반응이 약 250℃ 내지 약 350℃의 범위의 온도에서 수행되는 방법.
- 제 1 항에 있어서,반응이 약 280℃ 내지 약 320℃의 범위의 온도에서 수행되는 방법.
- 제 1 항에 있어서,구리 촉매가 전체 반응기 상에 대해 약 10중량% 내지 약 60중량%의 범위로 존재하는 방법.
- 제 10 항에 있어서,구리 촉매가 전체 반응기 상에 대해 약 15중량% 내지 약 45중량%의 범위로 존재하는 방법.
- 제 11 항에 있어서,구리 촉매가 전체 반응기 상에 대해 약 20중량% 내지 약 40중량%의 범위로 존재하 는 방법.
- 제 1 항에 있어서,구리 촉매가 1그램당 약 0.2제곱 미터(m2/g)보다 큰 표면적을 갖는 방법.
- 제 1 항에 있어서,규소가 분말인 방법.
- 구리 분말, 미립자 구리, 구리 플레이크 또는 이의 조합을 포함하는 구리 촉매, 및 아연, 주석, 안티몬, 인 또는 이의 조합을 포함하는 하나 이상의 조촉매의 존재 하에서 메틸 클로라이드와 분말 규소를 반응시킴을 포함하는 메틸클로로실레인의 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020067001842A KR20060054360A (ko) | 2006-01-26 | 2003-07-31 | 알킬할로실레인의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020067001842A KR20060054360A (ko) | 2006-01-26 | 2003-07-31 | 알킬할로실레인의 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20060054360A true KR20060054360A (ko) | 2006-05-22 |
Family
ID=37150837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020067001842A KR20060054360A (ko) | 2006-01-26 | 2003-07-31 | 알킬할로실레인의 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20060054360A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210003222A (ko) * | 2018-05-01 | 2021-01-11 | 밀리켄 앤드 캄파니 | 할로실란 화합물의 제조 방법 |
-
2003
- 2003-07-31 KR KR1020067001842A patent/KR20060054360A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210003222A (ko) * | 2018-05-01 | 2021-01-11 | 밀리켄 앤드 캄파니 | 할로실란 화합물의 제조 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4500724A (en) | Method for making alkylhalosilanes | |
| US4946980A (en) | Preparation of organosilanes | |
| US4888435A (en) | Integrated process for alkylation and redistribution of halosilanes | |
| JP5654490B2 (ja) | 高沸点廃棄物の再生プロセス | |
| KR940010290B1 (ko) | 비스실릴메탄 및 그들의 제조방법 | |
| USRE33452E (en) | Method for making alkylhalosilanes | |
| JP4722323B2 (ja) | 直接法によるアルキルハロシランの製造中にジアルキルジハロシランの生成を促進する方法 | |
| EP1280733A2 (en) | Method for preparing a contact mass | |
| EP1055675B1 (en) | Method for making alkylhalosilanes | |
| US4487950A (en) | Method for making methylchlorosilanes | |
| KR20050000428A (ko) | 접촉괴의 제조방법 | |
| JPH04305582A (ja) | メチルジクロロシランの収率増加方法 | |
| CA1336607C (en) | Preparation of organosilanes | |
| JP4485631B2 (ja) | 濃アルキル・シルアルキレン含有残渣におけるシルアルキレンの再分配法 | |
| US6423860B1 (en) | Method for promoting dialkyldihalosilane formation during direct method alkylhalosilane production | |
| JP4138907B2 (ja) | 直接法からの高沸点残渣のモノシラン類への転化 | |
| KR20060054360A (ko) | 알킬할로실레인의 제조 방법 | |
| US4985580A (en) | Alkylation of silanes | |
| US4962219A (en) | Alkylation of halodisilanes | |
| WO2005082913A1 (en) | Method for making alkyhalosilanes | |
| US5777145A (en) | Removal of chlorocarbons from organochlorosilanes | |
| US6717004B2 (en) | Method for making alkylhalosilanes | |
| US5120520A (en) | Silane products from reaction of solid silicon monoxide with aromatic halides | |
| KR940009416B1 (ko) | 오가노할로하이드로실란의 직접 합성법 | |
| KR20150027905A (ko) | 메틸클로로실란의 직접합성법에서 부산물로 생성되는 고비점 잔류물의 연속적 재분배 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |