制備烯基鹵代硅烷的方法和對(duì)其合適的反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】描述了制備烯基鹵代硅烷的方法，該方法通過(guò)使選自乙烯基鹵、偏二鹵乙烯或者烯丙基鹵的烯基鹵與選自單鹵代硅烷、雙鹵代硅烷或者三鹵代硅烷的鹵代硅烷以氣相形式在反應(yīng)器中反應(yīng)，該反應(yīng)器包括在管的一端配有入口（2）和在管的另一端配有出口（3）的反應(yīng)管（1）以及具有環(huán)形縫隙式噴嘴（4），該環(huán)形縫隙式噴嘴具有用于反應(yīng)物（7）的中心進(jìn)料口（5）和用于其它反應(yīng)物（8）的圍繞中心進(jìn)料口（5）的進(jìn)料口（6），并且安裝在入口（2）處和導(dǎo)入反應(yīng)管（1）中。為了施行所述反應(yīng)，烯基鹵通過(guò)中心進(jìn)料口（5）噴入反應(yīng)管（1），鹵代硅烷通過(guò)圍繞的進(jìn)料口（6）噴入反應(yīng)管（1），并且均通過(guò)反應(yīng)管（1）流向出口（3）方向。所述方法允許以高產(chǎn)率和以高選擇性制備烯基鹵代硅烷。相比于傳統(tǒng)反應(yīng)器，炭黑的形成明顯減少。本發(fā)明還涉及用以施行氣相反應(yīng)的反應(yīng)器，其特征在于存在至少下列元件：A)反應(yīng)管（1），其具有B)在管一側(cè)的入口（2）、C)在管另一側(cè)的出口（3），以及D)具有環(huán)形縫隙式噴嘴（4），該環(huán)形縫隙式噴嘴具有用于反應(yīng)物（7）的中心進(jìn)料口（5）和用于其它反應(yīng)物（8）的圍繞中心進(jìn)料口（5）的進(jìn)料口（6），并且安裝在入口（2）處和導(dǎo)入反應(yīng)管（1）中。
【專利說(shuō)明】制備烯基南代硅烷的方法和對(duì)其合適的反應(yīng)器
[0001]本發(fā)明涉及制備烯基鹵代硅烷，特別是由乙烯基氯和三氯硅烷制備乙烯基三氯硅烷的方法，以及對(duì)其特別合適的反應(yīng)器。
[0002]烯基鹵代硅烷的工業(yè)大規(guī)模制備是普遍已知的。對(duì)于制備烯基鹵代硅烷，在此代表性地進(jìn)一步說(shuō)明乙烯基三氯硅烷(III)的工業(yè)大規(guī)模制備。這由原料乙烯基氯(I)和三氯硅烷(II)進(jìn)行。在此，按照以下反應(yīng)方案⑴使硅烷(II)與乙烯基氯⑴在自由基高溫反應(yīng)中結(jié)合，并消去氯化氫(IV):
C2H3Cl (I) + SiHCl3 (II) — C2H3SiCl3 (III) + HCl (IV)(I)
烯基鹵代硅烷，例如乙烯基三氯硅烷(III)，特別是由化合物(III)通過(guò)酯化反應(yīng)制備的乙烯基三烷氧基硅烷類，在有機(jī)硅烷化學(xué)中是工業(yè)上重要的中間產(chǎn)物或者最終產(chǎn)物。其例如用作塑料(如PVC、PP和PE)中的交聯(lián)劑。
[0003]在所述反應(yīng)中，除了以上示出的主反應(yīng)，還進(jìn)行多個(gè)不希望的副反應(yīng)。其中可以提及的例如是:
A)按照以下方案(2)形成四氯化硅(V):
SiHCl3 (II) + HCl (IV) — SiCl4 (V) + H2 (VI)(2)
B)按照以下方案(3)形成雙(三氯甲硅烷基)乙烷(VII):
SiHCl3 (II) + C2H3SiCl3 (III) — Cl3Si C2H4SiCl3 (VII)(3)
C)按照以下方案(4)形成炭黑(VIII):
C2H3Cl (I) — 2C (VIII) + HCl (IV) + H2 (VI)(4)
[0004]通常在高溫反應(yīng)器中，在400至700°C的溫度范圍和I至2 bar abs的壓力下，進(jìn)行乙烯基氯和三氯硅烷之間的自由基放熱取代反應(yīng)。所述常見(jiàn)方法的特征在于，使用管狀反應(yīng)器或者具有旋轉(zhuǎn)壓出體(VerdrangerkSrper)的反應(yīng)器。對(duì)此的實(shí)例可在EP O 438 666A2、DE 199 18 114 Al 和 DE 199 18 115 Al 中找到。
[0005]上述方法具有多個(gè)缺點(diǎn)。其中包括由于逆混而產(chǎn)生的副產(chǎn)物、例如導(dǎo)致形成炭黑(反應(yīng)方案4)的器壁反應(yīng)和困難的溫度控制。
[0006]此外，乙烯基氯的轉(zhuǎn)化率只能在最大80%的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，乙烯基三氯娃燒的選擇性這時(shí)最大為約86%。在轉(zhuǎn)化率>80%的情況下，由于進(jìn)行所述副反應(yīng)，該選擇性明顯下降。
[0007]由于在使用傳統(tǒng)反應(yīng)器的情況下形成炭黑，必須定期停工和清潔該反應(yīng)器。
[0008]在EP O 438 666 A2中描述了縫隙尺寸為20 mm的環(huán)形縫隙式反應(yīng)器。該環(huán)形縫隙通過(guò)在所述反應(yīng)器外殼內(nèi)的旋轉(zhuǎn)壓出體而形成。在文件DE 199 18 114 Al和DE 199 18115 Al中同樣描述了用以生產(chǎn)乙烯基三氯硅烷的環(huán)形縫隙式反應(yīng)器，在其中在流過(guò)所述環(huán)形縫隙之后，流經(jīng)絕熱反應(yīng)區(qū)，并且隨后冷激所述反應(yīng)氣體。
[0009]由DE 199 18 115 Al已知的常見(jiàn)方法方式實(shí)現(xiàn)85%的乙烯基氯-轉(zhuǎn)化率，并且實(shí)現(xiàn)88%的乙烯基三氯娃燒-選擇性,基于轉(zhuǎn)化的乙烯基氯計(jì)。在100 kg/h乙烯基氯和700 kg/h三氯硅烷的進(jìn)料情況下，在所述反應(yīng)器的出口處出現(xiàn)下列所述反應(yīng)混合物的物料流:
乙烯基氯=14.9 kg/h三氯娃燒=495.2 kg/h 乙烯基三氯娃燒=193.3 kg/h氯化氫=43.6 kg/h
四氯化娃=38.1 kg/h高沸物/其它次要組分=15.1 kg/h
[0010]上述反應(yīng)器的產(chǎn)量為每月139 t乙烯基三氯硅烷，或者特別地作為時(shí)空產(chǎn)率為900kg/ (m3*h)。
[0011]由DE 199 18 114 Al已知的常見(jiàn)方法方式實(shí)現(xiàn)86%的乙烯基氯-轉(zhuǎn)化率，并且實(shí)現(xiàn)89%的乙烯基三氯硅烷-選擇性，基于轉(zhuǎn)化的VC計(jì)。在70 kg/h乙烯基氯和420kg/h三氯硅烷的進(jìn)料情況下，在所述反應(yīng)器的出口處出現(xiàn)下列所述反應(yīng)混合物的物料流:
乙烯基氯=9.8 kg/h三氯娃燒=274.8 kg/h
乙烯基三氯娃燒=138.5 kg/h氯化氫=32.2 kg/h
四氯化娃=20.8 kg/h高沸物/其它次要組分=15.5 kg/h
[0012]上述環(huán)形縫隙式反應(yīng)器的產(chǎn)量為每月100 t乙烯基三氯硅烷，或者特別地作為時(shí)空產(chǎn)率為 648kg/ (m3*h)。
[0013]這兩個(gè)比較例中描述了 86%的最大乙烯基氯-轉(zhuǎn)化率、89%的最大乙烯基三氯硅烷-選擇性和900 kg/(m3*h)的最大乙烯基三氯硅烷-時(shí)空產(chǎn)率。
[0014]如今已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于現(xiàn)有方法，在使用“噴嘴-反應(yīng)器”類型的新型反應(yīng)器情況下，可以明顯提高所述目標(biāo)產(chǎn)物烯基鹵代硅烷，特別是乙烯基三氯硅烷(III)的產(chǎn)率和選擇性。此外，進(jìn)行保護(hù)性的方法方式，以便可以明顯減小發(fā)生副反應(yīng)趨勢(shì)并且可以急劇減少副產(chǎn)物(例如炭黑)的形成。
[0015]本發(fā)明的目的在于，提供制備烯基鹵代硅烷的方法和對(duì)此合適的反應(yīng)器，其相比于已知的方法和反應(yīng)器具有提高的產(chǎn)率和選擇性以及具有減小的副反應(yīng)趨勢(shì)。
[0016]本發(fā)明涉及制備烯基鹵代硅烷的方法，該方法通過(guò)使選自乙烯基鹵、偏二鹵乙烯或者稀丙基齒的稀基齒與選自單齒代娃燒、雙齒代娃燒或者二齒代娃燒的齒代娃燒以氣相形式在反應(yīng)器中反應(yīng)，該反應(yīng)器包括在管的一端配有入口(2)和在管的另一端配有出口(3)的反應(yīng)管(I)以及具有環(huán)形縫隙式噴嘴(4)，該環(huán)形縫隙式噴嘴具有用于反應(yīng)物(7)的中心進(jìn)料口(5)和用于其它反應(yīng)物(8)的圍繞中心進(jìn)料口(5)的進(jìn)料口(6)，并且安裝在入口(2)處和導(dǎo)入反應(yīng)管(I)中，其中烯基鹵通過(guò)中心進(jìn)料口(5)噴入反應(yīng)管(1)，鹵代硅烷通過(guò)圍繞的進(jìn)料口( 6 )噴入反應(yīng)管(I)，并且均通過(guò)反應(yīng)管(I)流向出口(3)方向。
[0017]在本說(shuō)明書(shū)的范圍內(nèi)，鹵素理解為氟、氯、溴或者碘，優(yōu)選為氯和溴，特別優(yōu)選為
5? O
[0018]本發(fā)明使用的乙烯基鹵是指乙烯基氟、乙烯基氯、乙烯基溴和乙烯基碘或者是指其兩個(gè)或者更多個(gè)的混合物。優(yōu)選使用乙烯基氯和/或乙烯基溴，極特別優(yōu)選使用乙烯基
5? O
[0019]本發(fā)明使用的偏二鹵乙烯是指偏二氟乙烯、偏二氯乙烯、偏二溴乙烯和偏二碘乙烯或者是指其兩個(gè)或者更多個(gè)的混合物。優(yōu)選使用偏二氯乙烯和/或偏二溴乙烯，極特別優(yōu)選使用偏二氯乙烯。
[0020]本發(fā)明使用的烯丙基鹵是指烯丙基氟、烯丙基氯、烯丙基溴和烯丙基碘或者是指其兩個(gè)或者更多個(gè)的混合物。優(yōu)選使用烯丙基氯和/或烯丙基溴，極特別優(yōu)選使用烯丙基
5? O
[0021]本發(fā)明使用的單鹵代硅烷是指一氟硅烷、一氯硅烷、一溴硅烷和一碘硅烷或者是指其兩個(gè)或者更多個(gè)的混合物。優(yōu)選使用一氯硅烷和/或一溴硅烷，極特別優(yōu)選使用一氯硅烷。
[0022]本發(fā)明使用的雙鹵代硅烷是指式(Hall) (Hal2) SiH2W化合物，其中Hall和Hal2相互獨(dú)立地表示氟、氯、溴或者碘。雙齒代硅烷的實(shí)例是二氟硅烷、二氯硅烷、二溴硅烷、二碘硅烷或者例如氯-溴硅烷、氟-氯硅烷或者氯-碘硅烷的混合類型。還可以是指其兩個(gè)或者更多個(gè)的混合物。優(yōu)選使用其中Hall和Hal2相同的雙鹵代硅烷。極特別優(yōu)選使用二氯硅烷和/或二溴硅烷，并且特別是二氯硅烷。
[0023]本發(fā)明使用的三鹵代硅烷是指式(Hall) (Hal2) (Hal3)SiH的化合物，其中Hall、Hal2和Hal3相互獨(dú)立地表示氟、氯、溴或者碘。三鹵代硅烷的實(shí)例是三氟硅烷、三氯硅烷、三溴硅烷、三碘硅烷或者例如氟-氯-溴硅烷、二氯-溴硅烷或者氯-二溴硅烷的混合類型。還可以是指其兩個(gè)或者更多個(gè)的混合物。優(yōu)選使用其中Hall、Hal2和Hal3相同的三鹵代娃燒。極特別優(yōu)選使用二氯娃燒和/或二溴娃燒，并且特別是二氯娃燒。
[0024]極特別優(yōu)選地，使三氯硅烷和乙烯基氯或者三氯硅烷和烯丙基氯相互反應(yīng)。
[0025]在本發(fā)明的反應(yīng)器中，在中心處(即在反應(yīng)管(I)縱軸上的位置處)將所述烯基鹵與所述鹵代娃燒一起噴入。在此，后者作為該烯基鹵流的側(cè)(f Iankierend)氣流噴入反應(yīng)管(I)中。該反應(yīng)器是低逆混的并且使所述反應(yīng)遠(yuǎn)離反應(yīng)器壁，這可以減少副產(chǎn)物形成。
[0026]此外，通過(guò)所述反應(yīng)進(jìn)行(通過(guò)所述齒代硅烷流包圍所述烯基齒流)，在所述反應(yīng)器中產(chǎn)生最佳溫度分布，由此可以特別有利地提高所述目標(biāo)產(chǎn)物烯基鹵代硅烷的選擇性和時(shí)空產(chǎn)率。
[0027]通過(guò)避免旋轉(zhuǎn)的內(nèi)件(如描述于EP O 438 666 A2、DE 199 18 114 Al和DE 19918 115 Al中)，所述反應(yīng)器的構(gòu)造就保養(yǎng)而言明顯變得更簡(jiǎn)單和更不復(fù)雜。
[0028]在本發(fā)明的方法中，通過(guò)環(huán)形縫隙式噴嘴(4)的中心進(jìn)料口(5)將所述單鹵代硅烷、雙鹵代硅烷或者三鹵代硅烷完全導(dǎo)入到反應(yīng)管(I)中的入口(2)附近。
[0029]通過(guò)環(huán)形縫隙式噴嘴(4)的圍繞的進(jìn)料口(6)，提供用以使所述烯基鹵進(jìn)入反應(yīng)管(I)的進(jìn)氣處。
[0030]通過(guò)在環(huán)形縫隙式噴嘴(4)中改變反應(yīng)物(7、8)的流量，可以控制所述反應(yīng)進(jìn)程。因此，優(yōu)選地在環(huán)形縫隙式噴嘴(4)處設(shè)置工具，用其可以改變所述烯基鹵和/或所述鹵代硅烷的流量。
[0031]通過(guò)單鹵代硅烷、雙鹵代硅烷或者三鹵代硅烷與烯基鹵的用量比，同樣可以控制所述反應(yīng)。單鹵代硅烷、雙鹵代硅烷或者三鹵代硅烷與烯基鹵的用量比通常為1.0至10mo 1:mol,優(yōu)選為 2.0 至 4.0 mo 1:mol.。
[0032]在反應(yīng)管(I)的末端處，基本上完成了單鹵代硅烷、雙鹵代硅烷或者三鹵代硅烷與烯基鹵的反應(yīng)。包含所述產(chǎn)物的反應(yīng)混合物可以通過(guò)出口(3)從反應(yīng)管(I)導(dǎo)出并且輸入到進(jìn)一步的操作(例如從所述反應(yīng)混合物中分離所述產(chǎn)物烯基鹵代硅烷)中。
[0033]優(yōu)選地，通過(guò)驟冷來(lái)冷激在反應(yīng)管(I)產(chǎn)物側(cè)一端的熱反應(yīng)混合物。這可以優(yōu)選地用液體粗產(chǎn)物來(lái)進(jìn)行，其優(yōu)選地在反應(yīng)管(I)產(chǎn)物側(cè)的一端處噴入該熱反應(yīng)混合物中。
[0034]在本發(fā)明的方法中，可以選擇寬范圍的反應(yīng)溫度。在反應(yīng)管(I)內(nèi)部的溫度(=所述反應(yīng)溫度)優(yōu)選為400至700°C，特別優(yōu)選為500至650°C。
[0035]在本發(fā)明的方法中，也可以在寬范圍中選擇反應(yīng)壓力。在反應(yīng)管(I)內(nèi)部的壓力(=反應(yīng)壓力)優(yōu)選為1.0至2.0 bar abs,特別優(yōu)選為1.0至1.5 bar abs。
[0036]所述反應(yīng)進(jìn)程可以通過(guò)所添加的反應(yīng)物的量來(lái)控制。優(yōu)選地，控制著調(diào)節(jié)在中心進(jìn)料口(5)中的烯基鹵流量?？梢酝ㄟ^(guò)在環(huán)形縫隙式噴嘴(4)處的溫度-調(diào)節(jié)回路來(lái)進(jìn)行控制。
[0037]所述反應(yīng)混合物在所述反應(yīng)器中的停留時(shí)間也能夠在寬范圍內(nèi)改變。所述反應(yīng)混合物在所述反應(yīng)器中從導(dǎo)入環(huán)形縫隙式噴嘴(4)至出口(3)的停留時(shí)間通常在0.5至10sec的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在1.5至4 sec的范圍內(nèi)變化。
[0038]本發(fā)明還涉及管狀反應(yīng)器，其適用于施行氣相反應(yīng)和特別適用于實(shí)施上述制備烯基齒代娃燒的方法。
[0039]本發(fā)明反應(yīng)器的特征在于存在至少下列元件:
A)反應(yīng)管(1)，其具有
B)在管一側(cè)的入口(2)，
C)在管另一側(cè)的出口(3)，以及
D)具有環(huán)形縫隙式噴嘴(4)，其具有用于反應(yīng)物(7)的中心進(jìn)料口(5)和用于其它反應(yīng)物(8)的圍繞中心進(jìn)料口(5)的進(jìn)料口(6)，并且安裝在入口(2)處和導(dǎo)入反應(yīng)管(I)中。
[0040]由其制造反應(yīng)管(I)和環(huán)形縫隙式噴嘴(4)的材料是耐高溫的。這樣的材料例如包括含鐵的合金，例如除了鐵還含有鉻、鎳和/或鈦和/或鑰作為合金成分的抗氧化性鋼。[0041 ] 通過(guò)使烯基鹵與單鹵代硅烷、雙鹵代硅烷或者三鹵代硅烷反應(yīng)來(lái)制備烯基鹵代硅烷的反應(yīng)器可以是水平、垂直或傾斜地設(shè)置的。安裝該反應(yīng)器的方式對(duì)所述反應(yīng)單元的烯基鹵代硅烷-產(chǎn)量沒(méi)有影響。然而已顯示，相比于以水平位置運(yùn)行的反應(yīng)器，垂直設(shè)置的反應(yīng)器的耐久性明顯更長(zhǎng)。
[0042]所述反應(yīng)器，S卩外部的反應(yīng)管(I)的加熱，能夠以最不同的類型和方式進(jìn)行。最常使用的類型在于直接電加熱反應(yīng)管(I)的外表面。另一種形式的加熱在于，通過(guò)例如液體鉛的中間介質(zhì)來(lái)加熱所述外部的管。通過(guò)氣體火焰或者通過(guò)紅外線輻射來(lái)加熱所述外部的管也是可行的。所述反應(yīng)器加熱的類型只次要地影響每反應(yīng)器橫截面積可獲得的轉(zhuǎn)化率。
[0043]優(yōu)選這樣的反應(yīng)器，在其中緊接著入口(2)存在預(yù)熱區(qū)(6)，在其中將在反應(yīng)管(O內(nèi)部的反應(yīng)物(7、8)加熱至所需的反應(yīng)溫度。
[0044]同樣優(yōu)選這樣的反應(yīng)器，在其中在中心進(jìn)料口(5)處和/或在圍繞的進(jìn)料口(6)處設(shè)置工具，用其可以改變一個(gè)或者多個(gè)所述反應(yīng)物在環(huán)形縫隙式噴嘴(4)中的流量。
[0045]在另一個(gè)優(yōu)選的反應(yīng)器中，緊接著入口(2)存在預(yù)熱區(qū)(6)，在其中將反應(yīng)物(7、8)加熱到所需的反應(yīng)溫度。
[0046]在另一個(gè)優(yōu)選的反應(yīng)器中，出口(3)導(dǎo)入用于冷卻的產(chǎn)物(11)的儲(chǔ)存容器(10)中。在這樣的變型方案中，優(yōu)選設(shè)置管道(12)，通過(guò)該管道將一部分產(chǎn)物(11)引回到出口
(3)附近，并且噴入位于其中的反應(yīng)混合物中，由此驟冷所述反應(yīng)混合物并且形成冷卻的產(chǎn)物(11)。
[0047]在圖1中描述了本發(fā)明的方法和本發(fā)明的反應(yīng)器。示出的是反應(yīng)管(1)，其在左側(cè)配有用于反應(yīng)物(7、8)(例如用于乙烯基氯和用于三氯硅烷)的入口(2)。緊接著入口(2)存在預(yù)熱區(qū)(9)，在其中將反應(yīng)物(7、8)加熱至所需的反應(yīng)溫度。環(huán)形縫隙式噴嘴(4)導(dǎo)入反應(yīng)管(I)中，該環(huán)形縫隙式噴嘴具有用于烯基鹵(7)的中心進(jìn)料口(5)和用于鹵代硅烷的圍繞該中心進(jìn)料口的進(jìn)料口( 6 )。環(huán)形縫隙式噴嘴(4)導(dǎo)入反應(yīng)管(I)中，以便可以將烯基鹵和圍繞其的鹵代硅烷霧料噴入所述反應(yīng)管中。反應(yīng)管(I)在右側(cè)以用于所述反應(yīng)混合物的出口(3)終結(jié)。出口(3)導(dǎo)入用于冷卻的產(chǎn)物(11)的儲(chǔ)存容器(10)中。將一部分產(chǎn)物
(11)通過(guò)管道(12)在泵(13)的作用下引回到出口(3)附近，并且噴入到處于其中的反應(yīng)混合物中。這導(dǎo)致所述反應(yīng)混合物的驟冷和冷卻的產(chǎn)物(9)的形成。此后，其通過(guò)出口(3)導(dǎo)入儲(chǔ)存容器(10)中。
[0048]下列實(shí)施例描述了本發(fā)明的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，而并不意在由此限制。
[0049]在噴嘴反應(yīng)器(直徑200 mm，長(zhǎng)度6000 mm)中，使乙烯基氯與三氯硅烷反應(yīng)成為乙烯基三氯硅烷。在此，將所述反應(yīng)物三氯硅烷和乙烯基氯在預(yù)熱段預(yù)熱至40(TC。在所述反應(yīng)器的前端存在雙料噴嘴，在其中分開(kāi)輸入所述兩種反應(yīng)物。在軸中心中噴入乙烯基氯，而在所述環(huán)形縫隙中圍繞著所述乙烯基氯-進(jìn)料輸入三氯硅烷。在乙烯基氯在所述噴嘴處排出的情況下，此時(shí)在圍繞的三氯硅烷-流中，所述反應(yīng)產(chǎn)生乙烯基三氯硅烷。在此，通過(guò)所述圍繞的和過(guò)量輸入的三氯硅烷，使所述反應(yīng)區(qū)遠(yuǎn)離所述反應(yīng)器壁。這產(chǎn)生了三氯硅烷和乙烯基氯之間的純的氣相反應(yīng)。例如導(dǎo)致炭黑形成的所述減少產(chǎn)率的器壁反應(yīng)被阻礙。
[0050]所述反應(yīng)在其緊接著環(huán)形縫隙式噴嘴(4)的管狀反應(yīng)器中連續(xù)地進(jìn)行。在所述反應(yīng)器的末端進(jìn)行用液體粗產(chǎn)物對(duì)所述熱反應(yīng)氣體的冷激，由此最大程度地抑制了形成四氯化硅的后續(xù)反應(yīng)。
[0051]在實(shí)施例中，在450°C下在所述反應(yīng)器的入口處導(dǎo)入了 100 kg/h氣態(tài)乙烯基氯(管中心)和650 kg/h三氯硅烷(通過(guò)環(huán)形縫隙圍繞所述乙烯基氯-進(jìn)料)。在所述反應(yīng)器的第一部分中，將所述反應(yīng)物-混合物流進(jìn)一步加熱至約500°C。之后，該反應(yīng)明顯地開(kāi)始進(jìn)行，并且形成了具有約625°C的最高溫度的反應(yīng)區(qū)。在所述反應(yīng)器的位置(其中所述氣流達(dá)到了 630°C的溫度)處，用液體粗產(chǎn)物冷激所述熱反應(yīng)氣體至約40°C。乙烯基氯的轉(zhuǎn)化率為83%，選擇性為92%。
[0052]所使用的反應(yīng)器具有200 mm的直徑和6000 mm的長(zhǎng)度。在所述反應(yīng)器的出口處產(chǎn)生了下列所述反應(yīng)混合物的物料流:
乙烯基氯=17.0 kg/h三氯娃燒=457.1 kg/h
乙烯基三氯娃燒=197.3 kg/h氯化氫=44.5 kg/h
四氯化娃=20.6 kg/h高沸物/其它次要組分=13.5 kg/h
[0053]因此，所述反應(yīng)器具有142 t乙烯基三氯硅烷的月產(chǎn)量和1046 kg/(m3*h)的時(shí)空產(chǎn)率。相比于上述用現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)器的比較例，實(shí)現(xiàn)了更高的時(shí)空產(chǎn)率，并且所使用的噴嘴反應(yīng)器的92%的乙烯基三氯硅烷-選擇性也高于在所述比較例中的值。通過(guò)更少產(chǎn)生副產(chǎn)物(四氯化硅和高沸物或者其它次要組分)實(shí)現(xiàn)所述更高的乙烯基三氯硅烷-選擇性。
[0054]這樣設(shè)計(jì)建造所述噴嘴，以便乙烯基氯通過(guò)25 mm的排出口在管中心引入。圍繞著所述乙烯基氯-進(jìn)料，存在用于所述三氯娃燒-進(jìn)料的s = 2 mm和Da = 35 mm的環(huán)形縫隙。
[0055]作為本發(fā)明方法和本發(fā)明“噴嘴反應(yīng)器”類型的反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)所述目標(biāo)產(chǎn)物乙烯基三氯硅烷的提高的選擇性和提高的時(shí)空產(chǎn)率，因?yàn)橥ㄟ^(guò)用三氯硅烷-流包圍而有針對(duì)性地阻礙器壁反應(yīng)。此外，所述反應(yīng)器可以稱為是低逆混的，由此在所觀察的反應(yīng)體系中形成較少的例如四氯化硅、炭黑和1，2-雙(三氯甲硅烷基)乙烷的副產(chǎn)物。
[0056]由于通過(guò)用三氯硅烷側(cè)流而最大程度地阻礙所述器壁反應(yīng)，炭黑的形成減小到最低限度，并且延長(zhǎng)所述反應(yīng)器清潔程序的時(shí)間間隔。
[0057]本發(fā)明使用的噴嘴反應(yīng)器可以在乙烯基氯-轉(zhuǎn)化率明顯提高的情況下運(yùn)行，因?yàn)樵搰娮旆磻?yīng)器低逆混地工作。相比于傳統(tǒng)使用的反應(yīng)器，乙烯基三氯硅烷的時(shí)空產(chǎn)率由此提1? O
【權(quán)利要求】
1.制備烯基鹵代硅烷的方法，該方法通過(guò)使選自乙烯基鹵、偏二鹵乙烯或者烯丙基鹵的烯基鹵與選自單鹵代硅烷、雙鹵代硅烷或者三鹵代硅烷的鹵代硅烷以氣相形式在反應(yīng)器中反應(yīng)，該反應(yīng)器包括在管的一端配有入口(2)和在管的另一端配有出口(3)的反應(yīng)管(I)以及具有環(huán)形縫隙式噴嘴(4)，該環(huán)形縫隙式噴嘴具有用于反應(yīng)物(7)的中心進(jìn)料口(5)和用于其它反應(yīng)物(8)的圍繞中心進(jìn)料口(5)的進(jìn)料口(6)，并且安裝在入口(2)處和導(dǎo)入反應(yīng)管(I)中，其中烯基鹵通過(guò)中心進(jìn)料口(5)噴入反應(yīng)管(1)，鹵代硅烷通過(guò)圍繞的進(jìn)料口(6)噴入反應(yīng)管(1)，并且均通過(guò)反應(yīng)管(I)流向出口(3)方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使用的烯基鹵是乙烯基氯、乙烯基溴、偏二氯乙烯、偏二溴乙烯、烯丙基氯或者烯丙基溴，特別是乙烯基氯或者烯丙基氯，并且使用的鹵代硅烷是二氯硅烷或三氯硅烷或者二溴硅烷或三溴硅烷，優(yōu)選二氯硅烷或者三氯硅烷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使用的烯基鹵是乙烯基氯或者烯丙基氯，并且使用的鹵代硅烷是三氯硅烷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述環(huán)形縫隙式噴嘴(4)是雙料-噴嘴。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在中心進(jìn)料口(5)和/或在圍繞中心進(jìn)料口(5)的進(jìn)料口(6)處設(shè)置工具，用其可以改變一個(gè)或者多個(gè)所述反應(yīng)物的流量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，單鹵代硅烷、雙鹵代硅烷或者三鹵代硅烷與烯基齒的用量比為1.0至10 mol:mol,優(yōu)選為2.0至4.0 mol:mol。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在反應(yīng)管(I)的產(chǎn)物側(cè)的一端，用液體粗產(chǎn)物冷激所述熱反應(yīng)混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在反應(yīng)管(I)內(nèi)部的溫度為400至700°C，優(yōu)選為500至650 °C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在反應(yīng)管(I)內(nèi)部的壓力為1.0至2.0 barabs,優(yōu)選為 1.0 至 1.5 bar abs。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，通過(guò)溫度-調(diào)節(jié)回路控制所述烯基鹵在中心進(jìn)料口(5)中的流量。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述反應(yīng)混合物在所述反應(yīng)器中從導(dǎo)入環(huán)形噴嘴(4)至出口(3)的停留時(shí)間為0.5至10 sec,優(yōu)選為1.5至4 sec。
12.用于氣相反應(yīng)的反應(yīng)器，其特征在于存在至少下列元件: A)反應(yīng)管(1)，其具有 B)在管一側(cè)的入口(2)， C)在管另一側(cè)的出口(3)，以及 D)具有環(huán)形縫隙式噴嘴(4)，其具有用于反應(yīng)物(7)的中心進(jìn)料口(5)和用于其它反應(yīng)物(8)的圍繞中心進(jìn)料口(5)的進(jìn)料口(6)，并且安裝在入口(2)處和導(dǎo)入反應(yīng)管(I)中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的反應(yīng)器，其特征在于，在中心進(jìn)料口(5)處和/或在圍繞的進(jìn)料口(6)處設(shè)置工具，用其可以改變一個(gè)或者多個(gè)所述反應(yīng)物在環(huán)形縫隙式噴嘴(4)中的流量。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的反應(yīng)器，其特征在于，緊接著入口(2)存在預(yù)熱區(qū)(6)，在其中將反應(yīng)物(7、8)加熱至所需的反應(yīng)溫度。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的反應(yīng)器，其特征在于，將出口(3)導(dǎo)入用于冷卻的產(chǎn)物(11)的儲(chǔ)存容器(10)中。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的反應(yīng)器，其特征在于，設(shè)置管道(12)，通過(guò)該管道將一部分產(chǎn)物(11)引回到出口(3)附近，并且噴入位于其中的反應(yīng)混合物中，由此驟冷所述反應(yīng)混合物并且形成冷卻的產(chǎn)物(11)。
【文檔編號(hào)】B01J4/00GK104520305SQ201380038845
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月24日
【發(fā)明者】巴德 S., 施拉德貝克 N. 申請(qǐng)人:贏創(chuàng)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司