DE102007023757A1 - Plant and method for the continuous industrial production of organosilanes - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur kontinuierlichen industriellen Durchführung einer Umsetzung, wobei man eine alpha,beta-ungesättigte aliphatische, gegebenenfalls substituierte Verbindung A mit einer HSi-Verbindung B optional in Gegenwart eines Katalysators C und/oder weiterer Hilfsstoffe umsetzt und die Anlage mindestens auf der Eduktzusammenführung (3) für die Komponenten A (1) und B (2), mindestens einem Multielementreaktor (5), der seinerseits mindestens zwei Reaktoreinheiten beinhaltet, und auf einer Produktaufarbeitung (8) basiert. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer Anlage zur kontinuierlichen industriellen Durchführung einer Hydrosilylierung, wobei man eine alpha,beta-ungesättigte aliphatische, gegebenenfalls substituierte Verbindung A mit einer HSi-Verbindung B optional in Gegenwart eines Katalysators C umsetzt.The present invention relates to a plant for the continuous industrial implementation of a reaction, wherein an alpha, beta-unsaturated aliphatic, optionally substituted compound A with an HSi compound B optionally in the presence of a catalyst C and / or other auxiliaries and the system at least the starting material combination (3) for the components A (1) and B (2), at least one multi-element reactor (5), which in turn includes at least two reactor units, and based on a product work-up (8). Furthermore, the invention relates to the use of a plant for the continuous industrial implementation of a hydrosilylation, wherein an alpha, beta-unsaturated aliphatic, optionally substituted compound A with an HSi compound B is optionally reacted in the presence of a catalyst C.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Anlage zur kontinuierlichen industriellen Herstellung von Organosilanen durch Umsetzung einer α,β-ungesättigten aliphatischen, gegebenenfalls substituierten Verbindung mit einer HSi-Verbindung sowie ein diesbezügliches Verfahren.The The present invention relates to a new plant for continuous industrial production of organosilanes by reaction of an α, β-unsaturated aliphatic, optionally substituted compound having a HSi compound as well as a related matter Method.
Organosilane,
wie Vinylchlor- bzw. Vinylalkoxysilane (
Mikrostrukturierte
Reaktoren als solche, beispielsweise für eine kontinuierliche Herstellung
von Polyetheralkoholen (
Daher bestand die Aufgabe, für die industrielle Herstellung besagter Organosilane eine weitere Möglichkeit bereitzustellen. Insbesondere bestand das Anliegen, eine weitere Möglichkeit für die kontinuierliche Herstellung solcher Organosilane bereitzustellen, wobei man bestrebt war, oben genannte Nachteile zu minimieren.Therefore the task was up for the industrial production of said organosilanes another possibility provide. In particular, there was the concern, another possibility for the to provide continuous production of such organosilanes, while trying to minimize the above-mentioned disadvantages.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den Angaben in den Patentansprüchen gelöst.The Asked object is inventively according to the information in the claims solved.
So wurde in überraschender Weise gefunden, dass man eine Hydrosilylierung oder die Umsetzung einer HSi-enthaltenden Komponente mit einer anderen gasförmigen oder flüssigen α,β-ungesättigten Verbindung in einfacher und wirtschaftlicher Weise in einem industriellen Maßstab kontinuierlich in einer Anlage, die auf einem Multielementreaktor basiert, vorteilhaft durchführen kann.So was in surprising Ways to find a hydrosilylation or the reaction an HSi-containing component with another gaseous or liquid α, β-unsaturated Connection in a simple and economical way in an industrial scale continuously in a plant operating on a multi-element reactor based, perform beneficial can.
Anders als bei einem Batch-Ansatz ist es bei der vorliegenden Erfindung möglich, die Edukte unmittelbar vor dem Multielementreaktor kontinuierlich vorzumischen, dabei kann das Vormischen auch kalt erfolgen, anschließend im Multielementreaktor hochzuheizen und dort zielgerichtet und kontinuierlich umzusetzen. Auch kann dem Eduktgemisch ein Katalysator zugesetzt werden. Anschließend kann das Produkt kontinuierlich aufgearbeitet werden, z. B. in einer Eindampfung, Rektifikation und/oder unter Einsatz eines Kurzweg- bzw. Dünnschichtverdampfers – um nur einige Möglichkeiten zu nennen. Die bei der Umsetzung frei werdende Reaktionswärme kann im Multielementreaktor vorteilhaft über die im Verhältnis zum Reaktorvolumen große Oberfläche der Reaktorinnenwände und – sofern vorgesehen – an ein Wärmeträgermedium abgeführt werden. Ferner ist bei der vorliegenden Anwendung von Multielementreaktoren eine deutliche Steigerung der Raum-Zeit-Ausbeute von schnellen, wärmetönenden Umsetzungen möglich. Ermöglicht wird dies insbesondere durch eine schnellere Vermischung der Edukte, ein höheres mittleres Konzentrationsniveau der Edukte als beim Batchverfahren, d. h. keine Limitierung durch Eduktverarmung, und/oder eine Anhebung der Temperatur, die in der Regel eine zusätzliche Beschleunigung der Reaktoren bewirken kann. Darüber hinaus ermöglicht die vorliegende Erfindung in vergleichsweise einfacher und wirtschaftlicher Weise die Wahrung der Prozesssicherheit. So konnte bei vorliegender Erfindung eine drastische Prozessintensivierung, insbesondere eine Verkürzung der Prozesszeit unter Reaktionsbedingungen um mehr als 99%, bezogen auf die Raum-Zeit-Ausbeute, gegenüber dem Standard-Batchverfahren, erzielt werden. Es wurden gleichzeitig auch erhöhte Ausbeuten von bis zu 20% durch höhere Umsätze und Selektivitäten erzielt. Bevorzugt wurden die vorliegenden Umsetzungen in einem Edelstahlmultielementreaktor durchgeführt. Somit kann für die Durchführung besagter Umsetzungen auf den Einsatz von Sonderwerkstoffen in vorteilhafter Weise verzichtet werden. Darüber hinaus kann durch die kontinuierliche Fahrweise bei unter Druck durchzuführenden Umsetzungen eine längere Standzeit der Reaktoren aus Metall festgestellt werden, da das Material gegenüber einer Batchfahrweise deutlich langsamer ermüdet. Weiter können neben Hydrosilylierungen beispielsweise auch Umsetzungen wie die von Vinylchlorid und Trichlorsilan zu Vinyltrichlorsilan bei höherer Temperatur vorteilhaft durchgeführt werden. Zudem konnte die Reproduzierbarkeit gegenüber vergleichbaren Untersuchungen bei Batchverfahren deutlich verbessert werden. Zusätzlich besteht beim vorliegenden Verfahren ein deutlich verringertes Scale-Up-Risiko bei der Übertragung der Ergebnisse aus dem Labor- bzw. Technikumsmaßstab. Insbesondere kann beim vorliegenden kontinuierlichen Verfahren unter Nutzung einer erfindungsgemäßen Anlage, wobei ein Multielementreaktor vorteilhaft einen Vorreaktor beinhaltet, eine überraschend lange Anlagenlaufzeit auch ohne Stillstände, die durch Anbackungen bzw. Ablagerungen bedingt sind, ermöglicht werden. Darüber hinaus wurde in überraschender Weise gefunden, dass es beim vorliegenden Verfahren besonders vorteilhaft ist, den Multielementreaktor vor dem Start der eigentlichen Umsetzung mit dem Reaktionsgemisch, insbesondere wenn dieses einen Homogenkatalysator enthält, zu spülen, d. h. vorzukonditionieren. Durch diese Maßnahme kann eine unerwartet rasche Einstellung konstanter Prozessbedingungen auf hohem Niveau bewirkt werden.Unlike a batch approach, it is possible in the present invention to premix the educts immediately before the multi-element reactor, the pre-mixing can also be done cold, then heat in the multi-element reactor and there targeted and continuously implement. It is also possible to add a catalyst to the educt mixture. Subsequently, the product can be worked up continuously, z. As in an evaporation, rectification and / or using a Kurzweg- or thin-film evaporator - to name just a few options. The heat of reaction liberated during the reaction can advantageously be removed in the multielement reactor via the large surface area of the interior walls of the reactor in relation to the reactor volume and, if provided, to a heat transfer medium. Furthermore, in the present application of multielement reactors, a significant increase in the space-time yield of fast, heat-dissipating reactions is possible. This is made possible in particular by a faster mixing of the educts, a higher average concentration level of the reactants than in the batch process, ie no limitation by educt depletion, and / or an increase in temperature, which can usually cause an additional acceleration of the reactors. In addition, the present invention enables the preservation of process reliability in a comparatively simple and economical manner. So could at present the invention drastic process intensification, in particular a shortening of the process time under reaction conditions by more than 99%, based on the space-time yield, compared to the standard batch process can be achieved. At the same time, increased yields of up to 20% were achieved through higher conversions and selectivities. Preferably, the present reactions were carried out in a stainless steel multi-element reactor. Thus, for the implementation of said implementations can be dispensed with the use of special materials in an advantageous manner. In addition, can be determined by the continuous procedure in reactions to be carried out under pressure a longer service life of the metal reactors, since the material fatigue compared to a batch mode significantly slower. Next, in addition to hydrosilylations, for example, reactions such as those of vinyl chloride and trichlorosilane to vinyltrichlorosilane can be advantageously carried out at a higher temperature. In addition, the reproducibility compared to comparable studies in batch processes could be significantly improved. In addition, there is a significantly reduced scale-up risk in the transfer of the results from the laboratory or pilot plant scale in the present method. In particular, in the present continuous process using a plant according to the invention, wherein a multi-element reactor advantageously includes a prereactor, a surprisingly long plant life even without stoppages caused by caking or deposits are made possible. Moreover, it has surprisingly been found that in the present process it is particularly advantageous to rinse, ie precondition, the multielement reactor before starting the actual reaction with the reaction mixture, especially if it contains a homogeneous catalyst. By this measure, an unexpectedly rapid adjustment of constant process conditions can be effected at a high level.
Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist somit eine Anlage zur kontinuierlichen
industriellen Durchführung
einer Umsetzung, wobei man eine α,β-ungesättigte aliphatische,
gegebenenfalls substituierte Verbindung A mit einer HSi-Verbindung
B optional in Gegenwart eines Katalysators C und/oder optional in
Gegenwart weiterer Hilfsstoffe umsetzt und die Anlage mindestens
auf der Eduktzusammenführung
(
Den
So
ist
Ferner kann man den jeweiligen zuvor genannten Stoffströmen optional weitere Hilfsstoffe zusetzen.Further you can optionally the respective streams mentioned further auxiliaries enforce.
Dabei
versteht man unter einer Reaktoreinheit ein Element des Multielementreaktors
(
So
beinhaltet eine erfindungsgemäße Anlage
einen oder mehrere Multielementreaktoren (
Dabei
weist der Reaktor- bzw. Reaktionsraum mindestens einer Reaktoreinheit
bevorzugt einen halbkreisförmigen,
halbovalförmigen,
runden, ovalen, dreieckigen, quadratischen, rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt
senkrecht zur Strömungsrichtung
auf. Bevorzugt besitzt ein solcher Querschnitt eine Querschnittsfläche von
75 μm2 bis 75 cm2. Besonders
bevorzugt sind Querschnittsflächen
mit 0,7 bis 120 mm2 und alle numerisch dazwischen
liegenden Zahlenwerte. Bei runden Querschnittsflächen ist ein Durchmesser von ≥ 30 μm bis < 15 mm, insbesondere
150 μm bis
10 mm, bevorzugt. Eckige Querschnittsflächen weisen vorzugsweise Kantenlängen von ≥ 30 μm bis < 15 mm, vorzugsweise
0,1 bis 12 mm, auf. Dabei können
in einem Multielementreaktor (
Ferner
beträgt
die Strukturlänge
in einer Reaktoreinheit, d. h. von Eintritt des Reaktions- bzw. Produktstroms
in die Reaktoreinheit, vgl. z. B. (
In einer erfindungsgemäßen Anlage bevorzugt man Reaktoreinheiten, deren jeweiliges Reaktionsvolumen (auch als Reaktorvolumen bezeichnet, d. h. das Produkt aus Querschnittsfläche und Strukturlänge) 0,01 ml bis 100 l, einschließlich aller numerisch dazwischen liegenden Zahlenwerte, beträgt. Besonders bevorzugt beträgt das Reaktorvolumen einer Reaktoreinheit einer erfindungsgemäßen Anlage 0,05 ml bis 10 l, ganz besonders bevorzugt 1 ml bis 5 l, ganz besonders bevorzugt 3 ml bis 2 l, insbesondere 5 ml bis 500 ml.In a plant according to the invention it is preferred to reactor units, their respective reaction volume (also referred to as reactor volume, i.e. the product of cross-sectional area and Structure length) 0.01 ml to 100 l, inclusive of all numerically intervening numerical values. Especially is preferred the reactor volume of a reactor unit of a plant according to the invention 0.05 ml to 10 l, most preferably 1 ml to 5 l, very particularly preferably 3 ml to 2 l, in particular 5 ml to 500 ml.
Weiter
können
erfindungsgemäße Anlagen auf
einem oder mehreren Multielementreaktoren (
Vorliegende
Multielementreaktoren (
Ferner
kann ein Multielementreaktor (
Dabei kann man Edelstahlkapillaren bzw. Reaktoren, die vorteilhaft aus einem hochfesten, hochtemperaturbeständigen sowie nicht rostenden Edelstahl verwenden, beispielsweise aber nicht ausschließlich bestehen solche Kapillaren, Blockreaktoren bzw. Rohrbündelwärmetauscherreaktoren aus Stahl des Typs 1.4571 oder 1.4462, vgl. insbesondere auch Stahl gemäß DIN 17007. Darüber hinaus kann die dem Reaktionsraum zugewandte Oberfläche einer Edelstahlkapillare bzw. eines Multielementreaktors mit einer Polymerschicht, beispielsweise einer fluorhaltigen Schicht, u. a. Teflon, oder einer keramischen Schicht, vorzugsweise einer gegebenenfalls porösen SiO2-, TiO2- oder Al2O3-Schicht, insbesondere zur Aufnahme eines Katalysators, ausgestattet sein.In this case, it is possible to use stainless steel capillaries or reactors which advantageously consist of a high-strength, high-temperature resistant and stainless stainless steel, for example but not exclusively such capillaries, block reactors or tube bundle heat exchangers of steel of the type 1.4571 or 1.4462, cf. In particular, the steel facing the reaction chamber surface of a stainless steel capillary or a multi-element reactor with a polymer layer, for example a fluorine-containing layer, including Teflon, or a ceramic layer, preferably an optionally porous SiO 2 -, TiO 2 - or Al 2 O 3 layer, in particular for receiving a catalyst, be equipped.
Geeignete Edelstahl- bzw. Quarzglaskapillaren sind in der Regel im Handel erhältlich.suitable Stainless steel or quartz glass capillaries are usually commercially available available.
Auch
kann ein Multielementreaktor (
Ferner
kann man als Multielementreaktor (
Die Herstellung besagter strukturierter Metallplatten bzw. Ebenen, aus denen dann ein Blockreaktor erstellt werden kann, kann beispielsweise durch Ätzen, Drehen, Schneiden, Fräsen, Prägen, Walzen, Funkenerodieren, Laserbearbeitung, Plasmatechnik oder einer anderen Technik der an sich bekannten Bearbeitungsmethoden erfolgen. So werden mit äußerster Präzision wohl definierte und gezielt angeordnete Strukturen, beispielsweise Rillen oder Fugen, auf einer Seite einer Metallplatte, insbesondere einer Metallplatte aus Edelstahl, eingearbeitet. Dabei finden die jeweiligen Rillen bzw. Fugen ihren Anfang auf einer Stirnseite der Metallplatte, sind durchgängig und enden in der Regel auf der gegenüber liegenden Stirnseite der Metallplatte.The Production of said structured metal plates or planes which then a block reactor can be created, for example, by etching, turning, Cutting, milling, Embossing, rolling, Spark erosion, laser processing, plasma technology or another Technique of the known processing methods done. So be with the utmost precision well-defined and targeted structures, for example Grooves or joints, on one side of a metal plate, in particular a metal plate made of stainless steel, incorporated. The find respective grooves or joints start on a front side of the Metal plate, are continuous and usually end on the opposite face of the Metal plate.
So
zeigt
In
erfindungsgemäßen Anlagen
bevorzugt man insbesondere einen Multielementreaktor (
In
der Regel führen
bereits Spuren von Wasser zur Hydrolyse der Alkoxy- bzw. Chlorsilanedukte und
so zu Ablagerungen bzw. Anbackungen. Der besondere Vorteil einer
solchen Ausführungsform
eines Vorreaktors (
Im
Allgemeinen beruht eine erfindungsgemäße Anlage für die kontinuierliche industrielle Durchführung von
Umsetzungen auf einer Eduktzusammenführung (
Dabei
können
die Eduktkomponenten A und B jeweils aus einer Bevorratungseinheit
mittels Pumpen und optional mittels Differenzwägesystem kontinuierlich im
Bereich (
Dabei
wird der Multielementreaktor (
Der
Produkt- bzw. Rohproduktstrom (
Ist
es erforderlich, die Umsetzung der Komponenten A und B in Gegenwart
eines Katalysators C durchführen
zu müssen,
so kann man in vorteilhafter Weise einen homogenen Katalysator durch
Zudosieren in den Eduktstrom einsetzen. Man kann aber auch einen
Suspensionskatalysator verwenden, den man ebenfalls dem Eduktstrom
zudosieren kann. Dabei sollte der maximale Partikeldurchmesser des Suspensionskatalysators
weniger als 1/3, vorteilhaft 1/10 bis 1/100 der Ausdehnung des kleinsten
freien Querschnitts der Querschnittsfläche einer Reaktoreinheit (
So
ist
Man
kann einen homogenen Katalysator C oder einen Suspensionskatalysator
C aber auch einem Gemisch aus A und B, das in Leitung (
In gleicher Weise wie bei einem Homogenkatalysator kann man den Eduktkomponenten A und B auch weitere, vorwiegend flüssige Hilfsstoffe, beispielsweise – aber nicht ausschließlich – Aktivatoren, Initiatoren, Stabilisatoren, Inhibitoren, Löse- bzw. Verdünnungsmittel usw., zusetzen.In The same way as with a homogeneous catalyst can be the reactant components A and B also other, mainly liquid excipients, for example - but not exclusively - activators, initiators, Stabilizers, inhibitors, solvents or diluent etc., add.
Man
kann aber auch einen Multielementreaktor (
Im
Allgemeinen basiert eine erfindungsgemäße Anlage zur kontinuierlichen
industriellen Durchführung
der Umsetzung einer besagten Verbindung A mit einer Verbindung B
optional in Gegenwart eines Katalysators sowie weiterer Hilfsstoffe
auf mindestens einer Eduktzusammenführung (
Ein weiterer, besonders hervorzuhebender Vorteil einer erfindungsgemäßen Anlage zur kontinuierlichen industriellen Durchführung einer Umsetzung α,β-ungesättigter Verbindungen A mit einer HSi-Verbindung B besteht darin, dass man nun über eine Möglichkeit verfügt, auch kleine Spezialprodukte mit Absatzmengen zwischen 5 kg und 50 000 t p. a., vorzugsweise 10 kg bis 10 000 t p. a., in einfacher und wirtschaftlicher Weise kontinuierlich und flexibel herzustellen. Dabei können unnötige Stillstandzeiten, die Ausbeute, die Selektivität beeinflussende Temperaturspitzen und -schwankungen sowie zu lange Verweilzeiten und damit unerwünschte Nebenreaktionen vorteilhaft vermieden werden. Insbesondere kann man eine solche Anlage auch unter ökonomischen, ökologischen und kundenfreundlichen Gesichtspunkten optimal zur Herstellung vorliegender Silane nutzen.One further, particularly noteworthy advantage of a system according to the invention for the continuous industrial implementation of a reaction α, β-unsaturated Compounds A with an HSi compound B is that now over a possibility features, also small special products with sales volumes between 5 kg and 50 000 t p. a., Preferably 10 kg to 10 000 t p. a., in simple and economical to produce continuously and flexibly. It can unnecessary Downtimes, the yield, the selectivity affecting temperature peaks and fluctuations and too long residence times and thus undesirable side reactions advantageous be avoided. In particular one can such a plant also under economic, ecological and customer-friendly aspects optimal for the production of existing Use silanes.
Somit
ist auch Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur
kontinuierlichen industriellen Herstellung eines Organosilans der
allgemeinen Formel (I)
wobei man die Umsetzung der Eduktkomponenten A und
B in mindestens einem Multielementreaktor durchführt, der seinerseits auf mindestens
zwei Reaktoreinheiten basiert.Thus, the present invention also provides a process for the continuous industrial production of an organosilane of the general formula (I)
wherein one carries out the reaction of the educt components A and B in at least one multi-element reactor, which in turn is based on at least two reactor units.
Bevorzugt
führt man
dabei die Umsetzung in mindestens einem Multielementreaktor (
Ferner wird bei erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, dass man Reaktoreinheiten einsetzt, deren jeweiliger Querschnitt halbkreisförmig, halbovalförmig, rund, oval, dreieckig, quadratisch, rechteckig oder trapezförmig ausgeführt ist.Further is in process of the invention prefers that reactor units are used, their respective Semicircular cross-section, semi-oval-shaped, round, oval, triangular, square, rectangular or trapezoidal.
Dabei setzt man vorteilhaft Reaktoreinheiten ein, deren jeweilige Querschnittsfläche 75 μm2 bis 75 cm2 beträgt.Advantageously, reactor units are used whose respective cross-sectional area is 75 μm 2 to 75 cm 2 .
Weiter setzt man vorzugsweise solche Reaktoreinheiten ein, die eine Strukturlänge von 1 cm bis 200 m, besonders bevorzugt 10 cm bis 120 m, ganz besonders bevorzugt 15 cm bis 80 m, insbesondere 18 cm bis 30 m, einschließlich aller möglichen Zahlenwerte, die von den zuvor genannten Bereichen eingeschlossen werden, aufweisen.Further it is preferable to use such reactor units having a structure length of 1 cm to 200 m, more preferably 10 cm to 120 m, especially preferably 15 cm to 80 m, in particular 18 cm to 30 m, including all potential Numerical values included by the aforementioned ranges be, have.
So setzt man beim erfindungsgemäßen Verfahren geeigneterweise Reaktoreinheiten ein, deren jeweiliges Reaktionsvolumen 0,01 ml bis 100 l einschließlich aller numerisch dazwischen liegenden Zahlenwerte beträgt, vorzugsweise 0,1 ml bis 50 l, besonders bevorzugt 1 ml bis 20 l, ganz besonders bevorzugt 2 ml bis 10 l, insbesondere 5 ml bis 5 l.So one sets in the method according to the invention suitably reactor units, their respective reaction volume 0.01 ml to 100 l including of all numerically intervening numerical values, preferably 0.1 ml to 50 l, more preferably 1 ml to 20 l, most preferably 2 ml to 10 l, especially 5 ml to 5 l.
Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
kann man die besagte Umsetzung ebenfalls vorteilhaft in einer Anlage
mit einem Multielementreaktor (
Insbesondere
bevorzugt man dabei einen Multielementreaktor (
Ferner bevorzugt man, dass beim erfindungsgemäßen Verfahren die mit dem Edukt/Produktgemisch in Kontakt stehende Oberfläche der Reaktoreinheiten des Multielementreaktors mit einem Katalysator belegt ist, insbesondere wenn man in Gegenwart eines immobilisierten Katalysators bzw. Heterogenkatalysators arbeitet.Further it is preferred that in the process according to the invention with the reactant / product mixture in contact surface the reactor units of the multi-element reactor with a catalyst is occupied, especially if one is in the presence of an immobilized Catalyst or heterogeneous catalyst works.
Sofern man im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Umsetzung der Komponenten A und B in Gegenwart eines homogenen Katalysators C durchführt, wurde überraschenderweise gefunden, dass es besonders vorteilhaft ist, den Multielementreaktor durch einen oder mehrere Spülgänge mit einem Gemisch aus Homogenkatalysator C und Komponente B oder aus Homogenkatalysator C und den Komponenten A und B oder einem kurzzeitigen Betrieb der Anlage, beispielsweise für 10 bis 120 Minuten und optional mit einer höheren Katalysatorkonzentration, vorzukonditionieren.Provided one in the context of the method according to the invention the reaction of components A and B in the presence of a homogeneous Catalyst C is carried out, was surprisingly found that it is particularly advantageous to the multi-element reactor by one or more rinses with a mixture of homogeneous catalyst C and component B or from Homogeneous catalyst C and components A and B or a short-term operation the plant, for example 10 to 120 minutes and optionally with a higher catalyst concentration, precondition.
Die für die Vorkonditionierung des Multielementreaktors eingesetzten Stoffe können aufgefangen und später dem Eduktstrom zumindest anteilig dosiert werden oder direkt der Produktaufarbeitung zugeführt und aufgearbeitet werden.The for the Preconditioning of the multi-element reactor used substances can caught and later the educt stream are at least proportionally dosed or directly the Product processing supplied and be worked up.
Durch die oben beschriebene Vorkonditionierung des Multielementreaktors, insbesondere wenn er aus Edelstahl besteht, kann man in überraschender und vorteilhafter Weise schneller einen konstanten Betriebszustand bei maximaler Ausbeute erzielen.By the preconditioning of the multi-element reactor described above, especially if it is made of stainless steel, you can in surprising and advantageously a faster operating state faster achieve at maximum yield.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann man die besagte Umsetzung in der Gas- und/oder Flüssigphase durchführen. Dabei kann das Reaktions- bzw. Produktgemisch ein , zwei- oder dreiphasig vorliegen. Vorzugsweise führt man beim erfindungsgemäßen Verfahren die Umsetzung einphasig, insbesondere in der Flüssigphase, durch.At the inventive method you can perform the said reaction in the gas and / or liquid phase. there the reaction or product mixture can be present in one, two or three phases. Preferably leads in the method according to the invention the implementation of single phase, in particular in the liquid phase, by.
So betreibt man das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft unter Einsatz eines Multielementreaktors bei einer Temperatur von 0 bis 800°C bei einem Druck von 0,1 bis 500 bar abs. Bevorzugt führt man dabei die Umsetzung der Komponenten A und B, insbesondere eine Hydrosilylierung, im Multielementreaktor bei einer Temperatur von 50 bis 200°C, vorzugsweise bei 60 bis 180°C, und bei einem Druck von 0,5 bis 300 bar abs., vorzugsweise bei 1 bis 200 bar abs., besonders bevorzugt bei 2 bis 50 bar abs., durch.So one operates the method according to the invention advantageous using a multi-element reactor at a temperature from 0 to 800 ° C at a pressure of 0.1 to 500 bar abs. Preferably leads you while the reaction of the components A and B, in particular a hydrosilylation, in the multi-element reactor at a temperature of 50 to 200 ° C, preferably at 60 to 180 ° C, and at a pressure of 0.5 to 300 bar abs., Preferably at 1 up to 200 bar abs., Particularly preferably at 2 to 50 bar abs., By.
In
der Regel beträgt
der Differenzdruck in einer erfindungsgemäßen Anlage, d. h. zwischen Eduktzusammenführung (
Die Umsetzung kann man erfindungsgemäß analog zur Raumgeschwindigkeit bei einer Lineargeschwindigkeit (LV) von 1 bis 1·104 h–1 i. N. durchführen. Dabei liegt die Strömungsgeschwindigkeit des Stoffstroms in den Reaktoreinheiten bevorzugt im Bereich von 0,0001 bis 1 m/s i. N., besonders bevorzugt 0,0005 bis 0,7 m/s, ganz besonders bevorzugt 0,001 bis 0,5 m/s, insbesondere 0,05 bis 0,3 m/s, und aller möglichen Zahlenwerte innerhalb der zuvor genannten Bereiche. Bezieht man das bei erfindungsgemäßer Umsetzung vorherrschende Verhältnis von Reaktoroberfläche (A) auf das Reaktorvolumen (V), so bevorzugt man ein A/V-Verhältnis von 20 bis 5 000 m2/m3 – einschließlich aller numerisch möglicher Einzelwerte, die in dem genannten Bereich liegen – zur vorteilhaften Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das A/V-Verhältnis ist dabei ein Maß für den Wärmeübergang sowie möglicher heterogener (Wand-)einflösse.The reaction can be inventively analog to the space velocity at a linear velocity (LV) of 1 to 1 · 10 4 h -1 i. N. Perform. The flow rate of the stream in the reactor units is preferably in the range of 0.0001 to 1 m / s i. N., more preferably 0.0005 to 0.7 m / s, very particularly preferably 0.001 to 0.5 m / s, in particular 0.05 to 0.3 m / s, and all possible numerical values within the abovementioned ranges. If the ratio of reactor surface area (A) to reactor volume (V) is predominant in the reaction according to the invention, an A / V ratio of 20 to 5,000 m 2 / m 3 is preferred, including all numerically possible individual values which are mentioned in the cited US Pat Range lie - for the advantageous implementation of the method according to the invention. The A / V ratio is a measure of the heat transfer and possible heterogeneous (wall) in fl uences.
So führt man die Umsetzung bei erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft bei einer mittleren Verweilzeit (τ) von 10 Sekunden bis 60 Minuten, vorzugsweise 1 bis 30 Minuten, besonders bevorzugt 2 bis 20 Minuten, insbesondere 3 bis 10 Minuten, durch. Auch hier wird wieder auf alle möglichen Zahlenwerte, die der genannte Bereich offenbart, gesondert hingewiesen.So you lead the reaction in the process according to the invention advantageous for a mean residence time (τ) of 10 seconds to 60 minutes, preferably 1 to 30 minutes, more preferably 2 to 20 minutes, especially 3 to 10 minutes, through. Again, it will be on again all possible Numerical values disclosed by the named area are indicated separately.
Als Komponente A kann man beim erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise – aber nicht ausschließlich – folgende α,β-ungesättigten Verbindungen einsetzen: Acetylen, Vinylchlorid (VC), Allylchlorid (H2C=CH-CH2Cl), 3-Chlor-2-Methylpropen-1, Allylamin (H2C=CH-CH2NH2), 3-Glycidyloxypropen-1, 3-Methylacryloxypropen-1 (Allylmethacrylat), Buten-1, Isobuten [H2C=C(CH2)2], Vinylcyclohexen-3, Octen-1, Isoocten, Hexadecen-1, H3C[O-(CH2)2]nO-CH2CH=CH2 mit n = 1 bis 20, insbesondere die Zahlen 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 und 19, H[O-(CH2)2]nO-CH2CH=CH2 mit n = 1 bis 20, insbesondere 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 und 19, F3C(CF2)y-CH=CH2 mit y = 0 bis 9, insbesondere 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8, beispielsweise – aber nicht ausschließlich – 8,8,8,7,7,6,6,5,5,4,4,3,3-Tridecafluorocten-1.As component A, the following α, β-unsaturated compounds can be used in the process of the invention, for example, but not exclusively: acetylene, vinyl chloride (VC), allyl chloride (H 2 C = CH-CH 2 Cl), 3-chloro-2-methylpropene -1, allylamine (H 2 C = CH-CH 2 NH 2 ), 3-glycidyloxypropene-1, 3-methylacryloxypropene-1 (allyl methacrylate), butene-1, isobutene [H 2 C = C (CH 2 ) 2 ], Vinylcyclohexene-3, octene-1, isooctene, hexadecene-1, H 3 C [O- (CH 2 ) 2 ] n O-CH 2 CH = CH 2 where n = 1 to 20, in particular the numbers 2, 3, 4 , 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 and 19, H [O- (CH 2 ) 2 ] n O-CH 2 CH = CH 2 with n = 1 to 20, in particular 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 and 19, F 3 C (CF 2 ) y -CH = CH 2 with y = 0 to 9, in particular 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8, for example - but not exclusively - 8,8,8,7,7,6,6,5 , 5,4,4,3,3-Tridecafluorocten -1.
Als
Komponenten B eignen sich beim erfindungsgemäßen Verfahren Silane der allgemeinen Formel
(II)
So setzt man erfindungsgemäß bevorzugt Trichlorsilan (TCS), Methyldichlorsilan, Dimethylchlorsilan, Trimethoxysilan (TMOS), Triethoxysilan (TEOS), Methyldimethoxysilan oder Methyldiethoxysilan ein.So If according to the invention it is preferred to use trichlorosilane (TCS), methyldichlorosilane, dimethylchlorosilane, trimethoxysilane (TMOS), Triethoxysilane (TEOS), methyldimethoxysilane or methyldiethoxysilane one.
Die Komponenten A und B setzt man beim erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt in einem molaren Verhältnis A zu B von 1:5 bis 100:1, besonders bevorzugt 1:4 bis 5:1, ganz besonders bevorzugt 1:2 bis 2:1, insbesondere von 1:1,5 bis 1,5:1, einschließlich aller möglichen Zahlen innerhalb der zuvor genannten Bereiche, ein.The Components A and B are preferably employed in the process according to the invention a molar ratio A to B from 1: 5 to 100: 1, more preferably 1: 4 to 5: 1, completely particularly preferably 1: 2 to 2: 1, in particular from 1: 1.5 to 1.5: 1, including all potential Numbers within the aforementioned areas, a.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt man bevorzugt in Gegenwart eines Katalysators C durch. Man kann das erfindungsgemäße Verfahren aber auch ohne den Zusatz eines Katalysators betreiben, wobei dann in der Regel mit einem deutlichen Rückgang der Ausbeute zu rechnen ist.The inventive method one leads preferentially in the presence of a catalyst C by. One can the method according to the invention but also operate without the addition of a catalyst, in which case usually expected with a significant decrease in yield is.
Insbesondere nutzt man das erfindungsgemäße Verfahren für die Durchführung einer Hydrosilylierungsreaktion zur Herstellung von Organosilanen gemäß Formel (I), wobei man insbesondere Homogenkatalysatoren aus der Reihe Pt-Komplexkatalysator, beispielsweise solche vom Karstedt-Typ, wie Pt(0)-Divinyltetramethyldisiloxan in Xylol, PtCl4, H2[PtCl6] oder H2[PtCl6]·6H2O, vorzugsweise einen „Speyer-Katalysator", cis-(Ph3P)2PtCl2, Komplexkatalysatoren von Pd, Rh, Ru, Cu, Ag, Au, Ir oder solche von anderen Übergangs- bzw. Edelmetallen oder entsprechende Multielementkatalysatoren. Dabei kann man die an sich bekannten Komplexkatalysatoren in einem organischen, vorzugsweise polaren Lösemittel zu beispielsweise – aber nicht ausschließlich – Ether, wie THF, Ketonen, wie Aceton, Alkoholen, wie Isopropanol, aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie Toluol, Xylol, CKW, FCKW, lösen.In particular, the process according to the invention is used for carrying out a hydrosilylation reaction for preparing organosilanes of the formula (I), in particular homogeneous catalysts from the series Pt complex catalyst, for example those of the Karstedt type, such as Pt (0) -divinyltetramethyldisiloxane in xylene, PtCl 4 , H 2 [PtCl 6 ] or H 2 [PtCl 6 ] .6H 2 O, preferably a "Speyer catalyst", cis- (Ph 3 P) 2 PtCl 2 , complex catalysts of Pd, Rh, Ru, Cu, Ag Au, Ir or those of other transition metals or noble metals or corresponding multielement catalysts, whereby the complex catalysts known per se can be used in an organic, preferably polar solvent, for example but not exclusively ethers, such as THF, ketones, such as acetone, alcohols , such as isopropanol, aliphatic or aromatic hydrocarbons, such as toluene, xylene, CHC, CFC, dissolve.
Zusätzlich kann man dem Homogenkatalysator bzw. der Lösung des Homogenkatalyators einen Aktivator zusetzen, beispielsweise in Form einer organischen oder anorganischen Säure, wie HCl, H2SO4, H3PO4, Mono- bzw. Dicarbonsäuren, HCOOH, H3C-COOH, Propionsäure, Oxalsäure, Bernsteinsäure, Citronensäure, Benzoesäure, Phthalsäure – um nur einige zu nennen.In addition, one can add to the homogeneous catalyst or the solution of Homogenkatalyators an activator, for example in the form of an organic or inorganic acid such as HCl, H 2 SO 4 , H 3 PO 4 , mono- or dicarboxylic acids, HCOOH, H 3 C-COOH , Propionic Acid, Oxalic Acid, Succinic Acid, Citric Acid, Benzoic Acid, Phthalic Acid - just to name a few.
Darüber hinaus kann der Zusatz einer organischen oder anorganischen Säure zum Reaktionsgemisch eine andere vorteilhafte Funktion übernehmen, beispielsweise als Stabilisator bzw. Inhibitor für Verunreinigungen im Spurenbereich.Furthermore may be the addition of an organic or inorganic acid to Reaction to take another advantageous function, For example, as a stabilizer or inhibitor of impurities in trace amounts.
Ferner kann auch die Oberfläche der vorliegenden Reaktorinnenwände, insbesondere im Falle von Metallreaktoren, unter Betriebsbedingungen katalytisch wirken.Further can also be the surface the present reactor interior walls, especially in the case of metal reactors, under operating conditions act catalytically.
Sofern man beim erfindungsgemäßen Verfahren einen Homogenkatalysator oder einen Suspensionskatalysator verwendet, setzt man die Olefinkomponente A zum Katalysator, bezogen auf das Metall, vorzugsweise in einem molaren Verhältnis von 2 000 000:1 bis 1 000:1, besonders bevorzugt von 1 000 000:1 bis 4 000:1, insbesondere von 500 000:1 bis 10 000:1, und aller möglichen Zahlen innerhalb der zuvor genannten Bereiche, ein.Provided in the method according to the invention uses a homogeneous catalyst or a suspension catalyst, if the olefin component A is added to the catalyst, based on the metal, preferably in a molar ratio of 2,000,000: 1 to 1 000: 1, more preferably from 1 000 000: 1 to 4 000: 1, in particular from 500 000: 1 to 10 000: 1, and all possible numbers within the previously mentioned areas.
Man kann aber auch einen immobilisierten Katalysator bzw. Heterogenkatalysator aus der Reihe der Übergangs- bzw. Edelmetalle bzw. einen entsprechenden Multielementkatalysator für die Durchführung der Hydrosilylierungsreaktion einsetzen. So kann man beispielsweise – aber nicht ausschließlich – Edelmetallschlämme oder Edelmetall auf Aktivkohle verwenden. Man kann aber auch ein Festbett für die Aufnahme eines Heterogenkatalysators im Bereich des Multielementreaktors vorsehen. So kann man beispielsweise – aber nicht ausschließlich – auch Heterogenkatalysatoren, die auf einem Träger, wie Kugeln, Stränge, Pellets, Zylinder, Rührern usw. aus u. a. SiO2, TiO2, Al2O3, ZrO2, in den Reaktionsbereich der Reaktoreinheiten einbringen.However, it is also possible to use an immobilized catalyst or heterogeneous catalyst from the series of transition metals or noble metals or a corresponding multielement catalyst for carrying out the hydrosilylation reaction. So you can, for example - but not exclusively - use precious metal sludge or precious metal on activated carbon. But you can also provide a fixed bed for receiving a heterogeneous catalyst in the field of multi-element reactor. Thus, for example-but not exclusively-heterogeneous catalysts which are supported on a carrier, such as spheres, strands, pellets, cylinders, stirrers, etc., inter alia SiO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , in the reaction region of the reactor units contribute.
Beispiele für integrierte Blockreaktoren mit Katalysatorfestbett sind unter http://www.heatric.com/iqs/sid.0833095090382426307150/mab_reactors.html zu entnehmen.Examples for integrated Fixed bed block reactors are available at http://www.heatric.com/iqs/sid.0833095090382426307150/mab_reactors.html refer to.
Weiter
kann man die Umsetzung eines Fluorolefins mit einer HSi-Verbindung
erfindungsgemäß aber auch
in Gegenwart eines Radikalstarters durchführen, so wie es insbesondere
Ferner kann man als Hilfsstoffe Löse- bzw. Verdünnungsmittel, wie Alkohole, aliphatische sowie aromatische Kohlenwasserstoffe, CKW, FCKW, Ether, Ester, Ketone – um nur einige zu nennen – einsetzen. Solche Hilfsstoffe können beispielsweise in der Produktaufarbeitung aus dem Produkt entfernt werden.Further can one dissolve as auxiliaries or diluents, such as alcohols, aliphatic and aromatic hydrocarbons, CKW, CFCs, ethers, esters, ketones - just to name a few - use. Such adjuvants can be removed from the product, for example, in the product workup.
Ebenfalls kann man beim vorliegenden Verfahren Inhibitoren, beispielsweise Polymerisationsinhibitoren oder entsprechende Gemische, als zusätzliche Hilfsstoffe einsetzen.Also can be in the present process inhibitors, for example Polymerization inhibitors or corresponding mixtures, as additional Use excipients.
Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
kann man beispielsweise – aber
nicht ausschließlich – folgende
Umsetzungen vorteilhaft durchführen:
So
kann man Vinylchlorid (VC) mit Trichlorsilan (TCS) thermisch unter
Abspaltung von HCl zu Vinyltrichlorsilan (VTCS) umsetzen und das
Rohprodukt destillativ aufarbeiten. Geeigneterweise setzt man dazu
VC und TCS in einem molaren Verhältnis
von 1:1,05 bis 1:2 ein. Ferner kann man die Komponenten vormischen.
Dazu kann man TCS vorverdampfen. Die Umsetzung der Komponenten erfolgt
in der Regel bei 300 bis 700°C
und einem Druck von 1 bis 100 bar abs., vorzugsweise bei 1,5 bis
10 bar abs., insbesondere bei 2 bis 5 bar abs. Dabei kann man auf
die Gegenwart eines Katalysators verzichten. Bevorzugt führt man
die thermische Umsetzung von VC und TCS in einer erfindungsgemäßen Anlage
durch, wobei man dazu vorteilhaft einen Multielementreaktor verwendet,
der auf einem temperierbaren Vorreaktor und einem nachgeschalteten
temperierbaren, integrierten Blockreaktor oder einem Vorreaktor
und mindestens einer nachgeschalteten Edelstahlkapillare basiert.
Den Vorreaktor betreibt man vorzugsweise bei 200 bis 450°C und 1 bis
10 bar abs. und die dem Vorreaktor nachgeschalteten Reaktoreinheiten
vorzugsweise bei 450 bis 650°C
und 1 bis 10 bar abs. Die Verweilzeit des Reaktionsgemisches im
Multielementreaktor beträgt
vorzugsweise 0,2 bis 20 Sekunden, besonders bevorzugt 0,5 bis 5
Sekunden. Das im Multielementreaktor erhaltene Rohprodukt wird geeigneterweise
in der Produktaufarbeitung kondensiert und durch Destillation, vorzugsweise
zweistufig, aufgearbeitet. Die Aufgabe des Rohprodukts erfolgt vorzugsweise
am Kopf der Kolonne. So erhält
man vorteilhaft Vinyltrichlorsilan, das in der Aufarbeitung (
For example, vinyl chloride (VC) can be thermally reacted with trichlorosilane (TCS) with elimination of HCl to give vinyltrichlorosilane (VTCS) and the crude product worked up by distillation. Suitably, VC and TCS are employed in a molar ratio of 1: 1.05 to 1: 2. You can also premix the components. For this you can pre-evaporate TCS. The reaction of the components is generally carried out at 300 to 700 ° C and a pressure of 1 to 100 bar abs., Preferably at 1.5 to 10 bar abs., In particular at 2 to 5 bar abs. You can do without the presence of a catalyst. The thermal conversion of VC and TCS is preferably carried out in a system according to the invention, advantageously using a multi-element reactor which is based on a temperature-controllable prereactor and a downstream heatable, integrated block reactor or prereactor and at least one downstream stainless steel capillary. The prereactor is preferably operated at 200 to 450 ° C and 1 to 10 bar abs. and the downstream of the pre-reactor reactor units preferably at 450 to 650 ° C and 1 to 10 bar abs. The residence time of the reaction mixture in the multi-element reactor is preferably 0.2 to 20 seconds, more preferably 0.5 to 5 seconds. The crude product obtained in the multi-element reactor is suitably condensed in the product work-up and worked up by distillation, preferably in two stages. The task of the crude product is preferably carried out at the top of the column. Thus, it is advantageous to obtain vinyltrichlorosilane which is used in the work-up (
Zur Herstellung von Vinyltrichlorsilan oder Vinylmethyldichlorsilan kann man aber auch Acetylen mit Trichlorsilan bzw. Methyldichlorsilan bei einem Druck von ≥ 1 bis 4 bar abs., und einer Temperatur von 60 bis 180°C in Gegenwart eines Homogenkatalysators nach dem erfindungsgemäßen Verfahren umsetzen. Geeigneterweise setzt man dazu Acetylen in einem mehrfachen molaren Überschuss ein. Bevorzugt setzt man Acetylen zu Trichlorsilan in einem molaren Verhältnis von 1,5:1 bis 20:1 ein. Das Edukt- sowie das Produktgemisch sind in der Regel zweiphasig. Bei der Umsetzung sorgt man üblicherweise für eine gute Durchmischung der Komponenten. Sc kann man insbesondere in Kapillarreaktoren eine besonders vorteilhafte Durchmischung und Wärmeübergang durch den so genannten Taylor-Flow bewirken. Darüber hinaus kann durch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Anlage auch hier für eine Verbesserung des Stofftransports und des Wärmeübergangs gesorgt werden. Als Homogenkatalysatoren verwendet man dabei vorteilhaft platinhaltige Katalysatoren, die in das Trichlorsilan eingebracht werden. Dabei setzt man vorteilhaft eine Lösung aus TCS und Platin(IV)chlorosäure bzw. Hexachloroplatinsäure (H2PtCl6·6H2O) als Eduktkomponente ein. Die Konzentration des Homogenkatalysators beträgt vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-ppm, bezogen auf die Silankomponente. Ebenfalls bevorzugt wegen ihrer hohen katalytischen Wirksamkeit und hohen Beständigkeit, was einen besonders geringen Verbrauch an Katalysator bedeutet, sind als Homogenkatalysatoren Umsetzungsprodukte von Platin(IV)chlorosäure mit Ketonen, vorzugsweise Ketonen, die frei von aliphatischen Mehrfachbindungen sind, wie Cyclohexanon, Methylethylketon Acetylaceton und/oder Acetonphenon, insbesondere Cyclohexanon. Diese Umsetzungsprodukte können zum Beispiel durch Erhitzen einer Lösung von handelsüblicher Platin(IV)chlorosäure in dem Keton, mit dem diese Säure umgesetzt werden soll, während 0,5 bis 6 Stunden auf 60 bis 120°C hergestellt und in Form der so erhaltenen Lösung nach Entfernung des bei der Umsetzung gebildeten Wassers, z. B. mit Natriumsulfat, eingesetzt werden. Zur Herstellung dieser Lösung werden je Gewichtsteil Platin(IV)chlorosäure vorzugsweise 20 bis 2 000 Volumenteile Keton verwendet. Man kann aber auch andere in einem inerten Lösemittel gelöste Edelmetallkatalysatoren oder einen fein dispergierten Heterogenkatalysator, beispielsweise Pt-Schlamm oder Pt auf Aktivkohle, verwenden. Darüber hinaus kann man neben den Eduktkomponenten ein im Wesentlichen inertes Trägergas, beispielsweise Argon oder Stickstoff, einsetzen. Ferner wird bevorzugt, einen Multielementreaktor mit einer vergleichsweise geringen Strukturlänge, insbesondere 1 bis 100 cm, und einem hydraulischen Durchmesser von 0,1 bis 75 cm2 der jeweiligen Reaktoreinheiten zu verwenden. Das so erhältliche Rohprodukt wird anschließend destillativ aufgearbeitet, wobei man die acetylenhaltige Fraktion recyclieren kann.For the preparation of vinyltrichlorosilane or vinylmethyldichlorosilane but can also acetylene with trichlorosilane or methyldichlorosilane at a pressure of ≥ 1 to 4 bar abs., And a temperature of 60 to 180 ° C in the presence of a homogeneous catalyst by the novel process. Suitably acetylene is used in a multiple molar excess. Acetylene is preferably added to trichlorosilane in a molar ratio of 1.5: 1 to 20: 1. The Edukt- and the product mixture are usually two-phase. In the implementation usually ensures a good mixing of the components. Sc can be particularly in capillary reactors cause a particularly advantageous mixing and heat transfer through the so-called Taylor flow. In addition, it can be ensured by the use of a system according to the invention here for an improvement of the mass transfer and the heat transfer. As homogeneous catalysts are advantageously used platinum-containing catalysts which are introduced into the trichlorosilane. In this case, it is advantageous to use a solution of TCS and platinum (IV) chloro acid or hexachloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 .6H 2 O) as starting material component. The concentration of the homogeneous catalyst is preferably 1 to 10 ppm by weight, based on the silane component. Also preferred because of their high catalytic activity and high resistance, which means a particularly low consumption of catalyst are homogeneous catalysts as reaction products of platinum (IV) chloro acid with ketones, preferably ketones, which are free of aliphatic multiple bonds, such as cyclohexanone, methyl ethyl ketone acetylacetone and / or acetone phenone, especially cyclohexanone. These reaction products can be prepared, for example, by heating a solution of commercial platinum (IV) chloro acid in the ketone with which this acid is to be reacted for 0.5 to 6 hours at 60 to 120 ° C and in the form of the solution thus obtained Removal of the water formed in the reaction, z. B. with sodium sulfate, are used. To prepare this solution, per part by weight of platinum (IV) chloroacid, preferably 20 to 2,000 parts by volume of ketone are used. However, it is also possible to use other noble metal catalysts dissolved in an inert solvent or a finely dispersed heterogeneous catalyst, for example Pt sludge or Pt on activated carbon. In addition, in addition to the educt components, a substantially inert carrier gas, for example argon or nitrogen, can be used. Furthermore, it is preferred to use a multi-element reactor having a comparatively small structure length, in particular 1 to 100 cm, and a hydraulic diameter of 0.1 to 75 cm 2 of the respective reactor units. The crude product thus obtained is subsequently worked up by distillation, it being possible to recycle the acetylene-containing fraction.
Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
kann man ebenfalls α,β-ungesättigte Olefine
bzw. mit Halogen substituierte Olefine mit einem Hydrogenchlorsilan
oder einem Hydrogenalkoxysilan in Gegenwart eines Katalysators vorteilhaft
umsetzen, wie es hinsichtlich der Einsatzstoffe und der jeweiligen
Einsatzstoff- und Betriebsparameter insbesondere
Somit ist die Offenbarung der zuvor genannten und nachfolgenden Schutzrechte der vorliegenden Anmeldung in vollem Umfang zuzurechnen.Consequently is the disclosure of the aforementioned and subsequent intellectual property rights fully attributable to the present application.
Bevorzugt
kann man ebenfalls Aminoalkylalkoxysilane durch Hydrosilylierung
von α,β-ungesättigten
Alkenylaminen in Gegenwart eines geeigneten Katalysators nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren
herstellen. Beispielsweise – aber
nicht ausschließlich – sind Edukt-
und Betriebsparameter
Weiter
können
in vorteilhafter Weise 3-Glycidyloxyalkylalkoxysilane nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
durch Hydrosilylierung von Allylglycidylether in Gegenwart eines
Katalysators vorteilhaft hergestellt werden, vgl. u. a.
Ebenfalls
sind in überraschend
einfacher und wirtschaftlicher Weise 3-Methacryloxyalkylalkoxysilane
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zugänglich.
So konnte die erfindungsgemäße Umsetzung
eines Allylmethacrylats mit einem Hydrogenalkoxysilan in Gegenwart
eines Homogenkatalysators und eines Systems zur Polymerisationsinhibierung auch
ohne das Auftreten der gefürchteten „Popcornbildung" durchgeführt werden.
Für die
Durchführung kann
man beispielsweise – aber
nicht ausschließlich – Edukt-
und Betriebsparameter aus
Des
Weiteren kann man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in vorteilhafter
Weise polyetherfunktionelle Alkoxysilane erhalten. Einsatzstoffe und
Betriebsparameter können
beispielsweise
Im
Allgemeinen führt
man das erfindungsgemäße Verfahren
wie folgt durch:
In der Regel dosiert man zunächst die
Eduktkomponenten A und B und gegebenenfalls C sowie gegebenenfalls
weitere Hilfsstoffe und mischt. Dabei ist man bestrebt, einen Homogenkatalysator
mit einer Genauigkeit von ≤ ±20%, vorzugsweise ≤ ±10%, zu
dosieren. In besonderen Fällen
kann man den Homogenkatalysator in das Gemisch aus den Komponenten
A und B auch erst kurz vor Eintritt in den Multielementreaktor dosieren.
Anschließend
kann man das Eduktgemisch dem Multielementreaktor zuführen und
die Komponenten unter Temperaturkontrolle umsetzen. Man kann aber
auch den Multielementreaktor zunächst
mit einem katalysatorhaltigen Edukt bzw. Eduktgemisch spülen bzw.
vorkonditionieren, bevor man die Temperatur zur Durchführung der
Umsetzung vorfährt.
Man kann die Vorkonditionierung des Multielementreaktors aber auch
unter leicht erhöhter Temperatur
durchführen.
Die im Multielementreaktor zusammengeführten Produktströme (Rohprodukt) kann
man nachfolgend in einer Produktaufarbeitung der erfindungsgemäßen Anlage
in geeigneter Weise aufarbeiten.In general, the process according to the invention is carried out as follows:
As a rule, the reactant components A and B and optionally C and, if appropriate, further auxiliaries are metered in and mixed. It is endeavored to meter a homogeneous catalyst with an accuracy of ≤ ± 20%, preferably ≤ ± 10%. In special cases, one can dose the homogeneous catalyst in the mixture of the components A and B only shortly before entering the multi-element reactor. Subsequently, it is possible to feed the starting material mixture to the multielement reactor and to react the components under temperature control. However, it is also possible first to rinse or precondition the multielement reactor with a catalyst-containing educt or reactant mixture before the temperature is advanced to carry out the reaction. It is also possible to carry out the preconditioning of the multielement reactor at a slightly elevated temperature. The product streams (crude product) combined in the multielement reactor can subsequently be worked up in a suitable manner in a product work-up of the plant according to the invention.
So kann man das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Anlage in vorteilhafter Weise kontinuierlich mit einem Produktaustrag von 10 kg bis 50 000 t p. a., insbesondere ≤ 10 000 t p. a., betreiben.Thus, one can the process of the invention using a An inventive In an advantageous manner continuously with a product discharge of 10 kg to 50 000 t pa, in particular ≤ 10 000 t pa, operate.
Daher ist auch Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Anlage zur kontinuierlichen industriellen Durchführung einer Hydrosilylierung, wobei man eine α,β-ungesättigte aliphatische, gegebenenfalls substituierte Verbindung A mit einer HSi-Verbindung B optional in Gegenwart eines Katalysators C und/oder weiterer Hilfsstoffe umsetzt.Therefore is also the subject of the present invention the use of a inventive plant for the continuous industrial implementation of a hydrosilylation, where an α, β-unsaturated aliphatic, optionally substituted compound A with an HSi compound B optionally in the presence of a catalyst C and / or further auxiliaries implements.
Insbesondere – aber nicht
ausschließlich – kann man
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren folgende
Spezialprodukte aus der Reihe der Organosilane der allgemeinen Formel
(I) besonders vorteilhaft herstellen:
Vinyltrichlorsilan, 3-Chlorpropyltrichlorsilan,
3-Chlorpropylmethyldichlorsilan, Propyltrichlorsilan, Isobutyltrichlorsilan,
Octyltrichlorsilan, Isooctyltrichlorsilan, Hexedecyltrichlorsilan,
Hexadecyltrimethoxysilan, Hexadecyltriethoxysilan, 3-Glycidyloxypropyltrimethoxysilan,
Tridecafluor-1,1,2,2-tetrahydrooctyltrichlorsilan, Tridecafluor-1,1,2,2-tetrahydrooctyltrimethoxysilan,
Tridecafluor-1,1,2,2-tetrahydrooctyltriethoxysilan, 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, 3-Aminopropyltrimethoxysilan,
3-(Methylpolyethylenglykol)propyltrimethoxysilan mit durchschnittlich
10 Polyethylenglykoleinheiten.In particular, but not exclusively, the following special products from the series of organosilanes of the general formula (I) can be prepared particularly advantageously by the process according to the invention:
Vinyl trichlorosilane, 3-chloropropyltrichlorosilane, 3-chloropropylmethyldichlorosilane, propyltrichlorosilane, isobutyltrichlorosilane, octyltrichlorosilane, isooctyltrichlorosilane, Hexedecyltrichlorsilan, hexadecyltrimethoxysilane, hexadecyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyltrichlorsilan, tridecafluoro-1,1,2,2- tetrahydrooctyltrimethoxysilane, tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3- (methylpolyethyleneglycol) propyltrimethoxysilane with an average of 10 polyethylene glycol units.
Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert, ohne den Gegenstand zu beschränken.The The present invention is further illustrated by the following examples without to restrict the subject.
BeispieleExamples
Beispiel 1example 1
Herstellung von 3-(Methylpolyethylenglykol)propyltrimethoxysilanPreparation of 3- (methylpolyethylene glycol) propyltrimethoxysilane
Die
für die
kontinuierliche Herstellung von 3-(Methylpolyethylenglykol)propyltrimethoxysilan (Dynasylan® 4140)
verwendete Anlage bestand im Wesentlichen aus den Eduktvorratsbehältern, HPLC-Pumpen,
Regel-, Mess- und Dosiereinheiten, einem T-Mischer, einem Vorreaktor aus Edelstahl (Durchmesser
10 mm, Länge
50 mm), einem Rohrbündelwärmetauscherreaktor
(80 Einzelrohre mit jeweils 2 mm Durchmesser und einer Länge von
300 mm), vgl. hierzu auch
Zunächst wurde bei Raumtemperatur das Polyetherolefin (ZALP 500, Goldschmidt) und eine acetonische, HOAc-haltige Lösung von H2PtCl6 (53 g H2PtCl6·6 H2O in 11 Aceton) in einem molaren Verhältnis Olefin: Pt = 48 000:1 und Olefin: Essigsäure = 1:0,01 dosiert bzw. gemischt und im T-Mischer mit Trimethoxysilan (TMOS, Degussa AG) in einem molaren Verhältnis Olefin: TMOS = 1:0,85 gemischt und dem Reaktorsystem zugeführt. Dabei betrug der Druck 25 ± 10 bar. Beim Anfahren der Anlage sollte ein möglichst H2O-freier Zustand der Anlage angestrebt werden. Ferner wurde die Anlage vor der Anhebung der Temperatur im Reaktor mit Eduktgemisch für 2 Stunden gespült. Bei einer Durchsatzmenge von in Summe 1/2 kg/h wurde die Temperatur in den Reaktoren vorgefahren, auf 110 °C eingestellt und über 18 Tage kontinuierlich betrieben. Nach Reaktor wurden in zeitlichen Abständen Proben für GC-WLD-Messungen entnommen. Der Umsatz, bezogen auf das Olefin, lag im Durchschnitt bei 96% und die Selektivität, bezogen auf das α-Produkt, lag bei 75%. Das so erhaltene Rohprodukt wurde kontinuierlich in die Strippkolonne gefahren und bei einer Manteltemperatur von 150°C, p = 20 mbar, mit N2 (Volumenstrom = 150 l/h, T = 150°C) kontinuierlich gestrippt. Das Kopfprodukt wurde kondensiert und bestand zu 85% aus recyclierbarem TMOS (12% Tetramethoxysilan, 3% Methanol). Aus dem Sumpf wurden kontinuierlich gerundet 0,5 kg/h Hydrosilylierungsprodukt (Dynasylan® 4140) entnommen.First, at room temperature, the polyetherolefin (ZALP 500, Goldschmidt) and an acetonic, HOAc-containing solution of H 2 PtCl 6 (53 g H 2 PtCl 6 .6H 2 O in 11% acetone) in a molar ratio of olefin: Pt = 48 000: 1 and olefin: acetic acid = 1: 0.01 dosed or mixed and mixed in a T-mixer with trimethoxysilane (TMOS, Degussa AG) in a molar ratio of olefin: TMOS = 1: 0.85 and fed to the reactor system. The pressure was 25 ± 10 bar. When starting up the system, the system should be kept as free of H 2 O as possible. Furthermore, the system was rinsed for 2 hours prior to raising the temperature in the reactor with educt mixture. At a throughput of a total of 1/2 kg / h, the temperature was advanced in the reactors, adjusted to 110 ° C and operated continuously for 18 days. After reactor samples were taken at intervals for GC-WLD measurements. The conversion based on the olefin was on average 96% and the selectivity, based on the α-product, was 75%. The crude product thus obtained was driven continuously into the stripping column and stripped continuously at a jacket temperature of 150 ° C., p = 20 mbar, with N 2 (volume flow = 150 l / h, T = 150 ° C.). The overhead was condensed and consisted of 85% recyclable TMOS (12% tetramethoxysilane, 3% methanol). Were removed from the sump continuously rounded 0.5 kg / h hydrosilylation (Dynasylan ® 4140).
Beispiel 2Example 2
Herstellung von HexadecyltrimethoxysilanPreparation of hexadecyltrimethoxysilane
Die für die kontinuierliche Herstellung von Hexadecyltrimethoxysilan verwendete Anlage bestand im Wesentlichen aus den Eduktvorratsbehältern, HPLC-Pumpen, Regel-, Mess- und Dosiereinheiten, einem T-Mischer, einem Vorreaktor aus Edelstahl (Durchmesser 5 mm, Länge 40 mm), einer Edelstahlkapillare (Durchmesser 1 mm, Länge 50 m), einem Wärmebad mit Temperierregelung zur Temperierung des Vorreaktors und der Kapillare, einem Druckhalteventil, einem gewischten Dünnschichtverdampfer und Verbindungsleitungen in der Anlage für Eduktzuführung zwischen den oben genannten Anlagenteilen sowie Produkt-, Recycling- und Abgasabführung.The for the continuous production of hexadecyltrimethoxysilane used Plant consisted mainly of educt reservoirs, HPLC pumps, Control, measuring and Dosing units, a T-mixer, a pre-reactor made of stainless steel (Diameter 5 mm, length 40 mm), a stainless steel capillary (diameter 1 mm, length 50 m), one heat bath with temperature control for the temperature control of the pre-reactor and the capillary, a pressure holding valve, a wiped thin film evaporator and connecting lines in the plant for educt feed between the abovementioned plant components and product, recycling and Evacuation.
Zunächst wurde bei Raumtemperatur das Olefin Hexadecen-1 (Reinheit 93%, Degussa AG) und eine acetonische Lösung von H2PtCl6·6H2O (Speyerkatalysator) in einem molaren Verhältnis Olefin: Pt = 12 500:1 dosiert, gemischt und im T-Mischer mit Trimethoxysilan (TMOS, Degussa AG) in einem molaren Verhältnis Olefin: TMOS = 1:0,15 gemischt und dem Reaktorsystem zugeführt. Dabei betrug der Druck 25 ± 10 bar.First, at room temperature, the olefin hexadecene-1 (purity 93%, Degussa AG) and an acetone solution of H 2 PtCl 6 · 6H 2 O (Speyerkatalysator) in a molar ratio of olefin: Pt = 12 500: 1 metered, mixed and im T-mixer mixed with trimethoxysilane (TMOS, Degussa AG) in a molar ratio of olefin: TMOS = 1: 0.15 and fed to the reactor system. The pressure was 25 ± 10 bar.
Beim Anfahren der Anlage sollte ein möglichst H2O- sowie O2-freier Zustand der Anlage angestrebt werden. Ferner wurde die Anlage vor der Anhebung der Temperatur im Reaktorsystem mit Eduktgemisch für 1 Stunde gespült. Bei einer kontinuierlichen Durchsatzmenge von in Summe ½ kg/h wurde die Temperatur im Temperierbad angehoben und im Reaktorsystem auf 140°C eingestellt und über 16 Tage kontinuierlich betrieben. Nach Reaktor wurden in zeitlichen Abständen Proben für GC-WLD-Messungen entnommen. Der Umsatz (einschließlich umgelagertes Edukt), bezogen auf das Olefin, lag im Durchschnitt bei 36% und die Selektivität, bezogen auf TMOS, lag bei 99%. So erhaltenes Rohprodukt wurde kontinuierlich in den unter Vakuum betriebenen Dünnschichtverdampfer gefahren. Das Kopfprodukt wurde kondensiert, analysiert, nachkondensiert und recycliert. Im Sumpf wurden kontinuierlich rund 0,5 kg/h eines Gemisches aus Hexadecen und Dynasylan® 9116 abgeführt und kontinuierlich einer weiteren Trenneinheit zugeführt.When starting up the system, a H 2 O- as well as O 2 -free state of the system should be sought. Furthermore, the system was rinsed with educt mixture for 1 hour prior to raising the temperature in the reactor system. At a continuous throughput of a total of ½ kg / h, the temperature was raised in the temperature control and adjusted in the reactor system to 140 ° C and operated continuously for 16 days. After reactor samples were taken at intervals for GC-WLD measurements. The conversion (including rearranged educt) based on the olefin was on average 36% and the selectivity based on TMOS was 99%. The crude product thus obtained was continuously driven into the vacuum-operated thin-film evaporator. The overhead product was condensed, analyzed, post-condensed and recycled. In the bottom continuously around 0.5 kg / h of a mixture of hexadecene and Dynasylan ® were discharged and 9116 continuously fed to a further separation unit.
Beispiel 3Example 3
Herstellung von 3-MethacryloxyproplytrimethoxysilanPreparation of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane
Die für die kontinuierliche Herstellung von 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan verwendete Anlage bestand im Wesentlichen aus den Eduktvorratsbehältern, HPLC-Pumpen, Regel-, Mess- und Dosiereinheiten, einem T-Mischer, einem Vorreaktor aus Edelstahl (Durchmesser 5 mm, Länge 40 mm), zwei parallel geschalteten Edelstahlkapillaren (jeweils 1 mm Durchmesser und eine Länge von 25 m), einem Wärmebad mit Temperaturregelung für den Vorreaktor und die beiden Kapillaren, einem Druckhalteventil, einer mit N2 betriebenen Strippkolonne und einem nachgeschalteten Kurzwegverdampfer sowie Verbindungsleitungen in der Anlage für die Eduktzuführung, Produkt-, Recycling- und Abgasabführung.The plant used for the continuous production of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane consisted essentially of the educt reservoirs, HPLC pumps, control, measuring and metering units, a T-mixer, a pre-reactor made of stainless steel (diameter 5 mm, length 40 mm), two parallel switched stainless steel capillaries (each 1 mm in diameter and a length of 25 m), a heat bath with temperature control for the prereactor and the two capillaries, a pressure-holding valve, a stripping column operated with N 2 and a downstream short-path evaporator and connecting lines in the system for the educt feed, Product, recycling and waste gas removal.
Zunächst wurde bei Raumtemperatur das Olefin 3-Methacryloxypropen-1 (Allylmethacrylat, Degussa AG/Röhm) und eine acetonische Lösung von H2PtCl6·6H2O (Speyerkatalysator) in einem molaren Verhältnis Olefin: Pt = 16 300:1 dosiert, gemischt und im T-Mischer mit Trimethoxysilan (TMOS, Degussa AG), dem pro Mol TMOS 3,8 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol (Ionol CP, Shell) zugesetzt wurden, in einem molaren Verhältnis Olefin: TMOS = 1:1 gemischt und dem Reaktorsystem kontinuierlich zugeführt. Dabei betrug der Druck 25 ± 10 bar. Beim Anfahren der Anlage sollte ein möglichst H2O- sowie O2-freier Zustand der Anlage sichergestellt werden. Ferner wurde die Anlage vor der Anhebung der Temperatur im Reaktorsystem mit Eduktgemisch für 1 Stunde gespült. Bei einer kontinuierlichen Durchsatzmenge von in Summe ½ kg/h wurde die Temperatur im Temperierbad angehoben, im Reaktorsystem auf 75°C eingestellt und über 11 Tage kontinuierlich betrieben. Nach dem Reaktorsystem wurden in zeitlichen Abständen auf dem Rohproduktstrom Proben entnommen und mittels GC-WLP-Messungen untersucht. Der Umsatz, bezogen auf das Olefin, lag im Durchschnitt bei 99% und die Selektivität, bezogen auf das α-Produkt, lag bei 75%. Der so erhaltene Produktstrom wurde kontinuierlich gestrippt. Das Kopfprodukt wurde einer thermischen Nachverbrennung zugeführt und das Sumpfprodukt (3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan) kontinuierlich mit 0,4 kg/h der Reindestillation mittels Dünnschicht- bzw. Kurzwegverdampfer zugeführt.First, at room temperature, the olefin 3-methacryloxypropene-1 (allyl methacrylate, Degussa AG / Röhm) and an acetone solution of H 2 PtCl 6 · 6H 2 O (Speyerkatalysator) in a molar ratio of olefin: Pt = 16 300: 1 metered mixed and in the T-mixer with trimethoxysilane (TMOS, Degussa AG), to which 3.8 g of 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol (Ionol CP, Shell) were added per mole of TMOS, in a molar ratio of olefin TMOS = 1: 1 mixed and fed continuously to the reactor system. The pressure was 25 ± 10 bar. When starting up the system, a H 2 O and O 2 -free state of the system should be ensured. Furthermore, the system was rinsed with educt mixture for 1 hour prior to raising the temperature in the reactor system. At a continuous flow rate of ½ kg / h in total, the temperature was raised in the temperature control bath, adjusted to 75 ° C. in the reactor system and operated continuously for 11 days. After the reactor system, samples were taken at intervals on the crude product stream and analyzed by GC-WLP measurements. The conversion based on the olefin was 99% on average and the selectivity based on the α product was 75%. The product stream thus obtained was continuously stripped. The top product was fed to a thermal afterburning and the bottoms product (3-methacryloxypropyltrimethoxysilane) fed continuously with 0.4 kg / h of purification by means of thin-film or short-path evaporator.
Beispiel 4Example 4
Herstellung von Tridecafluor-1,1,2,2,-tetrahydrooctyltrichlorsilanPreparation of tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyltrichlorosilane
Die für die Herstellung von Tridecafluor-1,1,2,2,-tetrahydrooctyltrichlorsilan (Dynasylan® 8061) verwendete Anlage bestand im Wesentlichen aus den Eduktvorratsbehältern, Dosier- bzw. Membranpumpen, Regel-, Mess- und Dosiereinheiten, einem T-Mischer, einer Edelstahlkapillaren (1 mm Durchmesser, 50 m Länge), einem Wärmebad mit Temperaturregelung für Vorreaktor (Durchmesser 5 mm, Länge 40 mm) und Kapillare, einem Druckhalteventil, einer kontinuierlich mit N2 betriebenen Strippkolonne und in der Anlage für die Eduktführung sowie für Produkt-, Recycling- und Abgasabführung erforderlichen Leitungen.The equipment used for the production of tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyltrichlorosilane (Dynasylan ® 8061) consisting essentially of the reactant reservoir vessels, metering or diaphragm pumps, regulating, measuring and dosing units, a T-mixer, a Edelstahlkapillaren (1 mm diameter, 50 m length), a heat bath with temperature control for prereactor (diameter 5 mm, length 40 mm) and capillary, a pressure relief valve, a continuously operated with N 2 stripping and in the plant for the feedstock and product -, recycling and flue gas discharge required lines.
Zunächst wurde bei Raumtemperatur das Olefin 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-Tridecafluorocten-1 (ET 600, Clariant) und Karstedt-Katalysator [0,01 Mol Pt(0)-Divinyltetramethyldisiloxan in 100 g Xylol, CPC072, Degussa AG] in einem molaren Verhältnis Olefin: Pt = 4 500:1 dosiert, gemischt und im T-Mischer mit Trichlorsilan (TCS, Degussa AG) in einem molaren Verhältnis Olefin: TCS = 1:1,3 gemischt und dem Reaktorsystem kontinuierlich zugeführt. Dabei betrug der Druck 25 ± 10 bar. Beim Anfahren der Anlage sollte ein möglichst H2O- sowie O2-freier Zustand der Anlage sichergestellt werden. Ferner wurde die Anlage vor der Anhebung der Temperatur im Reaktorsystem mit dem Eduktgemisch A + C für 2 Stunden gespült. Bei einer kontinuierlichen Durchsatzmenge in Summe von rund ½ kg/h wurde die Temperatur im Temperierbad angehoben, im Reaktorsystem auf 110°C eingestellt und über 10 Tage kontinuierlich betrieben. Nach dem Reaktorsystem wurden in zeitlichen Abständen aus dem Rohproduktstrom Proben entnommen und mittels GC-WLP-Messungen untersucht. Der Umsatz, bezogen auf TCS, lag bei 99,5% und auch die Selektivität, bezogen auf das Zielprodukt, lag bei 98,5%. Der so erhaltene Strom an Reaktionsprodukt wurde kontinuierlich einer mit N2 betriebenen Strippkolonne zugeführt. Dabei anfallendes Kopfprodukt, im Wesentlichen TCS, konnte als Recycling genutzt werden. Aus dem Sumpf der Strippkolonne wurden pro Stunden knapp 0,5 kg Hydrosilylierungsprodukt entnommen. Erhaltenes Fluoralkyltrichlorsilan kann beispielsweise mit einem Alkohol umgesetzt werden, um so vorteilhaft Fluoralkylalkoxysilan zu erhalten.First, at room temperature, the olefin 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-tridecafluoroctene-1 (ET 600, Clariant) and Karstedt catalyst [0.01 mol Pt (0) -divinyltetramethyldisiloxane in 100 g of xylene, CPC072, Degussa AG] in a molar ratio of olefin: Pt = 4 500: 1, mixed and mixed in a T-mixer with trichlorosilane (TCS, Degussa AG) in a molar ratio of olefin: TCS = 1: 1.3 mixed and fed continuously to the reactor system. The pressure was 25 ± 10 bar. When starting up the system, a H 2 O and O 2 -free state of the system should be ensured. Furthermore, the system was rinsed with the starting material mixture A + C for 2 hours prior to raising the temperature in the reactor system. At a continuous throughput in the sum of about ½ kg / h, the temperature was raised in the bath, set in the reactor system to 110 ° C and operated continuously for 10 days. After the reactor system, samples were taken at intervals from the crude product stream and analyzed by GC-WLP measurements. The conversion, based on TCS, was 99.5% and also the selectivity, based on the target product, was 98.5%. The thus obtained stream of reaction product was fed continuously to a stripping column operated with N 2 . Resulting top product, in essence TCS, could be recycled. Almost 0.5 kg of hydrosilylation product was withdrawn from the bottom of the stripping column per hour. For example, obtained fluoroalkyltrichlorosilane can be reacted with an alcohol to advantageously obtain fluoroalkylalkoxysilane.
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| US7485454B1 (en) * | 2000-03-10 | 2009-02-03 | Bioprocessors Corp. | Microreactor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20111201 |