将来自直接方法的高沸点残余物转化成甲硅烷的方法技术

一种从高沸点残余物生产甲硅烷的方法，该残余物是从有机氯化物与硅准金属在一般称为“直接方法”的方法中的反应得到的。本发明专利技术方法包括：形成一种包括有机硅烷和高沸点残余物的混合物，和让混合物在氢气存在下与催化量的有效促进从高沸点残余物形成甲硅烷的催化剂组分接触。优选的催化剂组分包括三氯化铝，其中至少一部分可在进行直接方法和高沸点残余物的分离过程中就地形成的。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是从高沸点残余物生产甲硅烷的方法，，该残余物是从有机氯化物与硅准金属(silicon metalloid)在一种典型地称作“直接方法”的方法中反应得到的。这一方法包括形成一种包括有机硅烷和高沸点残余物的混合物，和让混合物在氢气存在下与催化量的有效促进从高沸点残余物形成甲硅烷的催化剂组分接触。我们的方法的优选催化剂组分包括三氯铝，其至少一部分是在直接方法和高沸点残余物的分离过程中就地形成的。在由直接方法制备有机卤代硅烷的过程中，形成了复杂混合物，它一般经过蒸馏使甲硅烷与存在于混合物中的其它组分分离。例如，在“直接方法”中，除了甲硅烷以外，在甲基氯硅烷的情况下它包括二甲基二氯硅烷，甲基三氯硅烷，和三甲基氯硅烷，获得了沸点高于甲基氯硅烷(即高于70℃)的残余物。这一残余物在下面称作“高沸点残余物”。“直接方法”描述在专利文献，例如US专利2,380,995和2,488,487中。在甲硅烷的馏头物馏出之后保留的残余物是包括较高沸点含硅化合物的复杂混合物，这些化合物例如在分子中含有SiSi，SiOSi和SiCSi键。该残余物也可以含有硅颗粒和金属或它们的化合物。由直接方法的产物的蒸馏获得的典型高沸点残余物例如描述在US专利2,598,435和2,681,355中。在进行该直接方法的目前使用的工业操作中，高沸点残余物占所得到的产物的比例高达5wt％。所以，希望将高沸点残余物转化成工业上可接受的产物，从而减少废物处理量和改进原料利用率。US专利2,606,811教导了一种氢化方法，其中含有卤素和Si-Si键的化合物在氢气存在下被加热升温至至少300℃的温度。所得到的产物是甲硅烷。US专利3,639,105描述了一种方法，其中氢化硅烷(hydrosilane)是通过让乙硅烷与氢气在加压下接触和然后在过渡金属催化剂如钯/碳存在下加热该混合物制得。其中，乙硅烷可能是来自直接方法的混合物中的一组分，此外，当乙硅烷是甲基氯乙硅烷时，所得到的产物含有4-28wt％的甲基三氯硅烷。一般来说，有机三卤硅烷如甲基三氯硅烷具有有限的工业应用价值，并为此限制了该方法专利的用途。US专利4,079,071要求了一种制备高产率的氢化硅烷的方法，通过在铜催化剂存在下在25-350℃之间的温度下让甲基氯聚硅烷与氢气反应。这些甲基氯聚硅烷是通常作为直接方法的副产物产生的那些物质。其中有用的铜催化剂包括铜金属，铜盐和铜盐与有机配位基的配合物。在一些情况下由该专利方法形成了至多29wt％的甲基三氯硅烷。US专利4,393,229提供了一种将从烷基卤代硅烷的制备过程中所获得的残余物中富含烷基的乙硅烷转化成富含卤素的聚硅烷的方法。该方法包括在升高的温度下在催化剂和催化量的氢化硅烷反应促进剂的存在下用烷基三卤硅烷或四卤化硅处理该含有富含烷基的乙硅烷的残余物。三氯化铝在该方法中是有用的催化剂，当与氢化硅烷促进剂一起使用时。所得到的富含卤素的聚硅烷能够在单独的步骤中由该专利方法裂解形成甲硅烷。US 5,175,329披露了一种从直接方法的高沸点残余物生产有机硅烷的方法，该方法导致实际上纯消耗有机三氯硅烷。在该方法中，在氢化催化剂和再分布催化剂存在下高沸点残余物与有机三氯硅烷和氢气接触。US专利5,430,168是从直接方法的高沸点残余物生产甲硅烷的另一方法。该方法包括在氢气和催化量的三氯化铝存在下形成一种混合物，该混合物包括有机三卤硅烷和高沸点残余物。本专利技术的目的是提供一种简单的方法，其中来自用于生产有机卤代硅烷的直接方法的高沸点残余物被转化成工业有用的甲硅烷。我们发现，这一目的是通过让高沸点残余物与有机硅烷，氢气和催化量的有效促进从高沸点残余物形成甲硅烷的催化剂组分接触来实现。本专利技术的方法是通过如下来进行的将高沸点残余物，有机硅烷和氢气作为共原料(co-feeds)加入到反应器中形成一种混合物，它然后与催化剂组分接触形成甲硅烷。该方法得到取决于有机硅烷原料的独特的产物分布。所以，从使用特定的有机硅烷得到的甲硅烷产物在该方法的随后操作中用作共原料，从而提供一种控制所生产的甲硅烷的方式以满足工业需要。本专利技术是一种将从有机氯化物与硅准金属的反应得到的高沸点残余物转化成甲硅烷的方法。该方法包括(A)形成一种混合物，该混合物包括从有机氯化物和硅准金属的反应得到的高沸点残余物和由通式RmHnSiCl4-m-n(1)表述的有机硅烷，其中各R独立地是选自包含1-6个碳原子的烷基，芳基，包含1-6个碳原子的烷氧基，三甲基甲硅烷基和三氟丙基，m＝1-4，n＝0-2和m+n＝2-4；和(B)在150-500℃范围内的温度和0.69-34.5MPa(100-5,000psi)的总反应器表压下在催化量的有效促进从高沸点残余物形成甲硅烷的催化剂组分存在下让混合物与氢气接触。本专利技术方法进一步包括(C)回收由通式RyHzSiCl4-y-z表述的甲硅烷，其中R如以上所定义，y＝0-4，z＝0-3和y+z＝0-4。本专利技术方法可以在适合与氯硅烷接触的任何标准压力反应器中进行。该方法可按连续方法或间歇方法进行。该方法例如在搅拌床式反应器，连续搅拌釜式反应器，鼓泡塔式反应器，喷淋床式反应器或活塞式流动反应器中进行。本专利技术的方法用于将从有机氯化物与硅准金属的反应得到的高沸点残余物转化成有用的甲硅烷。在典型的方法中，该方法是在合适的催化剂存在下在300-350℃之间的温度下进行的，然后气体产物和原料与细颗粒物一起连续从该方法过程中排出。排出的物料然后经过蒸馏回收有机氯硅烷，留下“高沸点的残余物”。用于本专利技术中的优选的高沸点残余物是从反应产物中蒸馏甲基氯硅烷得到的沸点高于70℃的物质，该反应产物来自氯代甲烷与硅准金属的反应。该高沸点残余物的典型组成包括50-60wt％的通式Si2Q6的乙硅烷，其中各Q独立地选自甲基或氯和乙硅烷含有2-4个甲基取代基/每分子；15-25wt％的由通式Q3SiCH2SiQ3表述的亚甲基硅烷(silmethylene)，其中Q如以上所定义和该亚甲基硅烷含有2-4个甲基取代基/每分子；由通式Q3Si(SiQ2)a(CH2)b(SiQ2)cSiQ3表述的亚烷基硅烷(silalkylene)，其中Q如以上所定义，该亚烷基硅烷含有2-4个甲基取代基/每分子，a＝0-4，b＝1-3，c＝0-4和a+b+c≥1；5-15wt％的其它高沸点含硅化合物；从直接方法带来的催化剂如铜和铜化合物；含有硅的颗粒物；和少量的金属如铝，钙和铁及其化合物。如以上所讨论的，已知的是高沸点残余物能够用氢化催化剂和氢气处理来生产甲硅烷。然而，这一方法的结果是生产出了有机三卤硅烷，它们具有有限的用途和因而是不希望的产物。我们所要求的方法获得了取决于有机硅烷原料的独特的产物分布。所以，因使用特定的有机硅烷所获得的甲硅烷产物在该方法的后续操作中用作共原料，从而提供了一种控制所生产的甲硅烷的类型的方式以满足工业需要。例如，当有机硅烷原料是二甲基二氯硅烷时，本方法的主要产物是甲基二氯硅烷和少量的二甲基氯硅烷。甲基二氯硅烷进而用作本方法的后续阶段中的原料，得到主要产物二甲基二氯硅烷。按照这种方式，由我们的方法所生产的甲基二氯硅烷，二甲基氯硅烷和二甲基二氯硅烷的量经控制后满足工业需要。在所要求的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将从有机氯化物与硅准金属的反应得到的高沸点残余物转化成甲硅烷的方法，该方法包括： （Ａ）形成一种混合物，该混合物包括所述高沸点残余物和由通式Ｒ↓［ｍ］Ｈ↓［ｎ］ＳｉＣｌ↓［４－ｍ－ｎ］表述的有机硅烷，其中各Ｒ独立地是选自包含１－６个碳原子的烷基，芳基，包含１－６个碳原子的烷氧基，三甲基甲硅烷基和三氟丙基，ｍ＝１－４，ｎ＝０－２和ｍ＋ｎ＝２－４；和 （Ｂ）在１５０－５００℃范围内的温度和０．６９－３４．５ＭＰａ（１００－５，０００ｐｓｉ）的反应器表压下在催化量的有效促进从所述残余物形成甲硅烷的催化剂组分存在下让混合物与氢气接触。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JA布林森，SK福里伯尼，RF小加维斯，
申请(专利权)人：陶氏康宁公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]