[发明专利]苯基三氯硅烷的制备方法及装置

说明书

技术领域：

本发明涉及苯基三氯硅烷的制造方法，特别涉及热缩合法合成苯基三氯硅烷的制备方法及装置。

背景技术：

苯基三氯硅烷中文全称一苯基三氯硅烷，俗称苯基氯硅烷、苯代三氯硅烷，英文名：Phenyltrichlorosilane，分子式为C₆H₅SiCl₃。

苯基三氯硅烷是用途非常广泛的化工中间体，可用于制备多种偶联剂(如苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷等)，也是制备有机硅聚合物的重要单体之一，它对改善聚有机硅氧烷的性能，特别对提高有机硅产品的耐热性、化学稳定性、耐辐照性等具有明显的作用。在有机硅单体中，其用量及重要性仅次于甲基氯硅烷，居第二位。

现行工业生产苯基三氯硅烷的主要方法有如下三种：

1、直接合成法

采用铜或银粉作催化剂，由氯化苯与硅一铜或硅一银等触体反应，反应温度控制在280至350℃，铜、银、锌或锡等催化剂用量一般为30％至50％。反应方程式如下：

铜催化直接合成法早在1945年就由专利USP2380995公开，后由专利USP2389931将其在硫化床反应器中进行了使用，并获得成功。随后，专利USP2464033公开了锌催化直接合成法、专利USP4500724公开了硅-铜-锌-锡催化直接合成法、专利USP5512662公开了硅-铜-锌-锑催化直接合成法；90年代后，专利USP4602101、USP4898960、USP5059343、USP5847181、USP6288258、USP5874604/6005130、USP6258970及CN1680398A等介绍了磷助催化直接合成法；专利CN1886409A和CN1890251A公开了锂、铯、钾、铷衍生物助催化直接合成法；专利CN101210027A公开了硅-铜-锌-锡-磷混合催化直接合成法。催化直接合成法的缺点是同时产生苯基三氯硅烷和二苯基二氯硅烷沸点很近，难完全分馏开，苯基三氯硅烷的含量一般不能超过97％，使其运用受到很多限制。

2、采用Grignard反应的有机金属法

采用Grignard反应生产苯基氯硅烷的第一步是制备苯基氯化镁溶液；然后苯基氯化镁与四氯化硅搅拌反应，生成苯基氯硅烷和氯化镁。有机硅合成工艺及产品应用，化学工业出版社1999.6记载在四氢呋喃中用有机镁合成芳基氯硅烷的收率为47％。该类方法的缺点是四氢呋喃回收困难，生产难控制，危险性大。

3、热缩合法

利用含硅氢键(-＝Si-H)的化合物与芳香族或脂肪族化合物在高温500℃至600℃和催化剂存在下进行缩合形成硅一碳键。反应方程式如下：

催化剂存在下氯苯和三氯硅烷进行热缩合制备苯基氯硅烷最早记载于Organohalosilanes，R.J.H.Voorhoeve，Elsevier Publishing Company，1967，40-48页；化学文摘84：44345进一步揭示有机氯硅烷由氯的芳香物与有机氢氯硅烷在催化剂六氯二硅烷存在下反应制得，其不利之处在于其所用催化剂六氯二硅烷制备成本高且不方便；2005年专利CN1637003A公开了在有选自烷烃、二氮烯和有机二硅烷的自由基引发剂存在的情况下，300℃至600℃、环境大气压下氯苯和三氯硅烷在钢制管状反应器中停留2至80秒制备苯基氯硅烷的方法，该方法虽避免了在先技术的缺点，但从其公开的资料数据看苯基氯硅烷产物中杂质最小含量为1.2％(重量％)，也就是说其产品含量低于99％，其运用还会受到限制。

发明内容：

本发明的目的之一就是为了解决现有的热缩合法中存在的需要由自由基引发剂、以及苯基氯硅烷产物中杂质含量较高的缺陷，提供的一种不需要任何催化剂的苯基三氯硅烷制备方法；本发明的另一目的就是为了实现上述方法而提供的一种制备苯基三氯硅烷制备的装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供的一种苯基三氯硅烷的制备方法，采用的技术步骤如下：

a、将三氯硅烷和氯苯按重量配比1∶(0.8～1.9)，分别用氮气连续压入预热器中；

b、三氯硅烷和氯苯在预热器中被加热至201℃至600℃后，连续压入钢制管状反应器；

c、在钢制管状反应器中，原料气体被加热至601℃至700℃，在无催化剂、微负压、3秒至40秒接触时间，连续进出料的条件下进行热缩合反应生成苯基三氯硅烷以及其它混合气体(主要是四氯化硅、苯、氯苯)；