JP2003012318A - シランの直接合成のための連続法 - Google Patents
シランの直接合成のための連続法Info
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Abstract
シランの直接合成するための連続法を提供すること。 【解決手段】 一般式1: RaSiCl4 - a (1) [式中、Rは、水素、メチルまたはエチルであり、a
は、0、1、2、3または4である]のシランを、細か
いケイ素金属とR−Clとを流動床中で反応させること
により直接合成するための連続法において、一般式1の
気体シラン、他の気体反応生成物、未反応RClおよび
ケイ素含有ダストを含む生成物流を流動床から取り出
し、この際、ダストの少なくとも一部を式1の液体シラ
ン、他の液体反応生成物およびそれらの混合物から選択
される液体中の懸濁液の形で流動床に導入する。
Description
びメチルクロロシランの流動床中での直接合成法に関
し、この方法では、形成されるケイ素−含有ダストを懸
濁液の形で流動床へ導入する。
よびメチルクロロシランを製造するのに適した助触媒の
存在下にクロロメタンとケイ素とを反応させる。この場
合、目的生成物であるジメチルジクロロシランに対する
非常に高い選択性が必要とされる。ジメチルジクロロシ
ランは、例えば、線状ポリシロキサンの製造に必要とさ
れる。
触媒の存在または不在下に塩化水素と反応させてトリク
ロロシランおよびテトラクロロシランを製造する。例え
ば熱分解法シリカの製造にクロロシランが必要とされ
る。メチルクロロシランおよびメチルクロロシランとク
ロロシランとの混合物から、生成物の質を損なうことな
く、熱分解法シリカを製造することもできる。
位時間および反応体積あたり形成されるシランの量)の
みならず、工場全体の正確かつ柔軟な操作と合わせた非
常に高いケイ素変換も必要とされる。
または半連続的に実施でき;工業規模での生産において
は連続的に実施されるのが有利である。
れ、その中でクロロメタンまたは塩化水素および気体反
応生成物が流動媒質として機能する。必要とされるケイ
素を合成前に特定の粒度を有する粉末へと粉砕する。
粉末を銅触媒および助触媒と混合して、触媒−含有組成
物を製造する。この触媒含有組成物を流動床反応器中に
半連続的に導入し、そこで反応させる。未反応のクロロ
メタン、気体メチルクロロシラン、気体副生成物、触媒
成分および細かいダストが反応器中から流出する。
は、反応器、再循環系を有する主サイクロンおよびダス
ト回収容器を有するアフター−サイクロンを含むシステ
ムを示す。この方法では、アフター−サイクロン中に沈
殿した粒状材料の一部を表面処理し、その後、反応器へ
フィードバックする。これにより高いケイ素変換が達成
される。サイクロンに残る気体流には、メチルクロロシ
ランの蒸留前に分離されるべき残留ダストが常に存在す
る。
を通過する気体流を熱ガス濾過にかけ、ここで得られる
粉末状の材料を反応器へ再循環させるかまたは方法から
廃棄する。これらの微細なダストを、更に処理すること
なく、HClとの反応へつなげる可能性(クロロシラン
合成)についても示唆されている。
と続く粒子の再循環とが記載される。
成またはメチルクロロシラン合成の流動床反応器へ導入
するする場合、これらの粒子は非常に速やかに再排出さ
れるので、反応には使用できない。同時にこれにより、
ダスト沈殿系全体にかなり大きな負荷がかかる。
イ素ダストは、空気および周囲湿度に極めて反応性であ
り、すなわちこの生成物流が偶然に空気と接触した場
合、おそらく工場に故障が生じ、自然発火するであろう
と考えられる。
床中でクロロシランおよびメチルクロロシランを直接合
成するための連続法を提供することであり、この方法で
形成されかつ反応生成物と一緒に運び出される細かいダ
ストは効率的に再利用できる。
は、0、1、2、3または4である]のシランを、細か
いケイ素金属とR−Clとを流動床中で反応させること
により直接合成するための連続法を提供し、ここで、式
1の気体シラン、他の気体反応生成物、未反応RClお
よびケイ素含有ダストを含む生成物流を流動床から取り
出し、この際、ダストの少なくとも一部を一般式1の液
体シラン、他の液体反応生成物およびそれらの混合物か
ら選択される液体中の懸濁液の形で流動床に導入するこ
とを特徴とする。
中へ懸濁液の形で導入すると、連続流動−床で形成され
る非常に細かいダスト粒子はかなり迅速に変化して凝集
し、より大きな単位を形成するかまたは存在するSi粒
子上に堆積することが知られている。その結果、ケイ素
含有ダストがより長時間流動床中に残留して、そこで効
率的に反応する。ダスト沈殿系にかかる負荷の増大は回
避される。そのうえ、非常に細かいケイ素含有ダストを
方法中で安全に取り扱うことができる。全体的な高いケ
イ素変換が可能となる。メチルクロロシラン合成におけ
る選択性および/または反応性の低下および/または反
応器の稼働時間の減少といった欠点を回避することがで
きる。
粒度が2000μmを越えない、特に500μmを越え
ない粉末へと粉砕される。
ず、特に有利に30μmを越えない。
は、主に、オリゴシラン、カルボシラン、シロキサンお
よび高沸点クラッキング生成物である。
シランのようにダストのための懸濁媒質として機能す
る。
液体とから成る全ての混合物であり、ダスト攪拌後の僅
かな時間だけ懸濁状態にとどまるようなスラリーおよび
懸濁液を意味する。懸濁液は有利に噴霧可能である。懸
濁液は流動床へ有利に噴霧される。
剤を添加してよい。
0質量%、特に1質量%〜10質量%含有する。
ン合成において、ケイ素粉末は銅触媒および助触媒と混
合されて触媒−含有組成物を形成する。この触媒−含有
組成物を引き続き流動−床反応器へ導入し、有利に26
0〜350℃の温度で反応させる。反応が発熱反応であ
るので、放出された反応熱は冷却系により除かれなけれ
ばならない。気体生成物と細かいダストとは反応器中か
ら排出される。工場の構造により、比較的粗い飛沫同伴
粒子を、例えば1つ以上のサイクロンを用いて気体流か
ら分離し、反応器へ戻すかまたはダスト回収容器を介し
て系から排出する。細かい飛沫同伴粒子を工場のダウン
ストリーム成分中から分離できる。このようにして、ケ
イ素の高い変換が保証される。
温度で実施される;反応は同様に発熱性であるが触媒さ
れる必要はない。ここでは二次成分としてケイ素中に存
在する種々の元素、例えばNiまたはCrが触媒毒とし
て働かず、種々のケイ化物相、例えばFeSi2がMe
ClではなくHClと反応するので、使用するケイ素に
要求される質は、メチルクロロシラン合成の場合ほど厳
密でなくてよい。
で回収されるダストは、メチルクロロシラン合成の流動
床へ懸濁液の形で導入されてよく、またはミュラーロコ
ー法によるメチルクロロシラン合成中で回収されるダス
トは、クロロシラン合成の流動床へ懸濁液の形で導入さ
れてよい。
メチルクロロシラン合成では、全てのダストが流動床反
応器へ完全に再循環されることにより、鉛、クロムおよ
びニッケルのような触媒毒およびケイ化鉄のような未反
応粒子およびスラグが反応器中に堆積し、選択性、反応
性および反応器の可動時間が結果的に低められる。この
ために、流動床へ導入されるダストの僅か10質量%〜
90質量%、有利には20〜80質量%を再循環させ
る。別の有利な態様において、ダストの再循環、すなわ
ち懸濁液であるダストの流動床への導入を、特定の期間
に実施し、特に細かいダストがより多く得られる時期、
場合により例えば反応器の稼働開始時に実施する。
は、熱ガス濾過による固体/気体分離よりも効率的であ
る。従ってメチルクロロシランの熱ガス濾過および/ま
たは蒸留後の生成物流の凝縮は、付加的な液体ダスト−
含有メチルクロロシラン生成物流を生じる。このダスト
−含有メチルクロロシラン生成物流は有利に懸濁液とし
て流動床へと導入される。
クロロシランを製造するために使用される装置は、有利
に(A)少なくとも2個のサイクロン、続く凝縮ユニッ
トおよび下流濃縮装置ユニットまたは(B)少なくとも
2個のサイクロン、続く熱ガス濾過および下流懸濁ユニ
ットから成る装置であってよい。
れる。メチルクロロシラン合成法の流動床反応器から流
出する生成物流を第1のサイクロンに通過させる。ここ
で、比較的粗い粒子を沈殿させ、反応器へ再循環させ
る。第2のサイクロンで、より細かな粒子を沈殿させ
る。粒子は懸濁液の形で反応器へ戻してもよくまたは排
出してもよい。排出は連続的にまたは断続的に実施して
よい。少なくとも形成されるメチルクロロシランの一部
を残りの生成物流から適当な方法で凝縮する。これは例
えば生成物流を液体メチルクロロシランへ通過させるこ
とにより、または液体メチルクロロシランを用いて稼働
させたスクラバー塔または適当な内部構造物を備えた分
別カラムへ導入することにより達成される。この方法の
後、気体相は主に未反応クロロメタンと揮発性メチルク
ロロシランを含有する。クロロメタンは、適当な後処理
の後、製造過程へとフィードバックされる。液相は主に
メチルクロロシランおよび固形物を含有する。固形物は
適当な方法、例えば濾過、特に十字流濾過、またはメチ
ルクロロシランの部分的な蒸発により、懸濁状態となる
ように濃縮される。
間、固形物−不含メチルクロロシランを蒸留し、メチル
クロロシランおよび/またはクロロシランを製造する。
ロシランは蒸発し、ダスト粒子は凝集してより大きな非
常に安定な凝集体を形成するかまたは存在するSi顆粒
上の安定な堆積物を形成する。凝集体の大きさは選択す
る方法条件、例えば懸濁液中の固形分濃度にかなり強く
依存する。大きさに応じて、凝集体は反応器中に残留す
るかまたは第1サイクロン中に沈殿し、反応器へ返送さ
れる。
る。より小さな凝集体は第2サイクロン中で沈殿し、こ
の経路を介して反応系から排出される。噴霧されたメチ
ルクロロシランは最終的に蒸留され、ダストといっしょ
に処理する必要はない。
液を反応器へ導入すると、US−A−5625088に
記載されるようなメチルクロロシラン合成直接法をすで
に実践した触媒−含有ケイ素粒子の活性化効果を同時に
取得できる。
応器へ導入し、液相が主にメチルクロロシランを含有す
る場合、後者の一部を同時に分解して、より有用なメチ
ルクロロシランを製造できる。
で実施される。メチルクロロシラン合成の流動−床反応
器から流出する生成物流を第1サイクロンに通過させ
る。粗い粒子はここで沈殿し、反応器へ返送される。例
えばUS−A−4328353に記載されるような熱ガ
ス濾過を実施する。この領域で沈殿するダストを液体メ
チルクロロシランおよび/またはメチルクロロジシラン
または次の蒸留領域で得られる固形分を多く含有するメ
チルクロロシランと反応させて、好適な懸濁液とする。
ように処理され、特に、妨害元素/成分の堆積を避ける
ためにクロロシランを製造するための反応器へ導入され
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 一般式1: RaSiCl4 - a (1) [式中、Rは、水素、メチルまたはエチルであり、a
は、0、1、2、3または4である]のシランを、微粒
子状のケイ素金属とR−Clとを流動床中で反応させる
ことにより直接合成するための連続法において、一般式
1の気体シラン、他の気体反応生成物、未反応RClお
よびケイ素含有ダストを含む生成物流を流動床から取り
出し、この際、ダストの少なくとも一部を一般式1の液
体シラン、他の液体反応生成物およびそれらの混合物か
ら選択される液体中の懸濁液の形で流動床に導入するこ
とを特徴とする、シランを直接合成するための連続法。 - 【請求項2】 懸濁液が、ダストを0.5質量%〜30
質量%含有する、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 ダストの10〜90質量%を流動床へ導
入する、請求項1または2に記載の方法。 - 【請求項4】 ダストを懸濁液の形で段階的に流動床へ
導入する、請求項1から3までのいずれか1項に記載の
方法。 - 【請求項5】 ダストを、ミュラー−ロコー法によるメ
チルクロロシラン合成の流動床へ懸濁液の形で導入す
る、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項6】 ダストを、クロロシラン合成の流動床へ
懸濁液の形で導入する、請求項1から4までのいずれか
1項に記載の方法。
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