[发明专利]甲基氯硅烷的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机硅化合物合成技术领域，尤其涉及一种以直接法生产有机硅单体产生的低沸物和共沸物为原料生产甲基氯硅烷的方法。

背景技术

有机硅材料主要是一类以Si-O键为主链，在Si上再引入有机基团作为侧链的高分子化合物，其性能优异、功能独特，广泛用于军工、航天、医疗、化工等领域，其中(CH₃)₂SiCl₂是最为重要的有机硅单体。自1941年美国人罗乔(US 2380995)发明用氯甲烷与硅粉在铜粉的催化下直接合成有机氯硅烷的方法以来，甲基氯硅烷合成技术经过半个多世纪的发展，已日臻完善。我国有机硅工业经过近二十年的发展，生产规模也不断扩大，正逐步走向成熟。

在“直接法”生产甲基氯硅烷单体工业中，由于催化剂、工艺条件等因素的制约，单体粗产物中除目标产物(CH₃)₂SiCl₂外，副产物四氯化硅与三甲基氯硅烷由于沸点较为接近(均为57℃)，易形成共沸物，按目前国内甲基氯硅烷的生产工艺路线及水平来计算，一般共沸物质量分数约为单体粗产物的1～2wt％。低沸物是单体粗产物中沸点低于40℃的部分，其主要成分是(CH₃)₄Si、(CH₃)₂HSiCl、CH₃HSiCl₂，同时含有少量的异戊烯、异戊烷、HSiCl₃和CH₃Cl。

CN1634937公开了一种合成甲基氯硅烷的方法。它用有机硅单体(CH₃)₂SiCl₂生产过程中产生的高沸物、低沸物或高沸物和低沸物为主要原料，与氯甲烷在填充铝粉的搅拌床反应器中反应合成通式为(CH₃)_mSiCl_4-m(m为1～3的正整数)的甲基氯硅烷单体，搅拌床反应温度为250～400℃，搅拌转速为60r/min～200r/min，搅拌床反应压力为0.1～1.0MPa，搅拌床中铝粉的装料系数为0.3～0.9，氯甲烷与高沸物、低沸物或高沸物和低沸物质量比为1～10∶1。

US4158010公开了一种采用有机氯化铝催化制备甲基氯硅烷的方法。当采用二乙基氯化铝做催化剂时，在CH₃SiCl₃与低沸物的再分配反应体系中通入HCl气体，反应可以在20～45℃下进行，产物主要是(CH₃)₂SiCl₂和(CH₃)₃SiCl。如在装有219g低沸物与CH₃SiCl₃、3g二乙基氯化铝的反应器中，以鼓泡的形式通入0.75mol的HCl气体，反应温度为20℃，反应6h后取样分析产物中含45.08％的(CH₃)₃SiCl和19.30％的(CH₃)₂SiCl₂。由于此类反应体系的催化剂微溶于甲基氯硅烷单体且回收利用比较困难，有时催化剂配制中还需要一定的溶剂，限制了该工艺的工业应用。

US4053495公开了一种利用HCl裂解低沸物制备(CH₃)₂SiCl₂和(CH₃)₃SiCl的方法，该法采用长40cm，直径1cm的玻璃固定床反应器，催化剂填充在床层内，控制反应器温度为80℃，低沸与HCl的摩尔比在1∶0.97～1∶2.1之间，反应停留时间在20～26s之间，产物中和(CH₃)₃SiCl选择性在89％～95％之间，(CH₃)₂SiCl₂选择性在10～20％之间，可以选择的催化剂主要是AlCl₃与FeCl₃，其中以AlCl₃效果最佳；该工艺亦可在低沸物原料中补加CH₃SiCl₃来促进再分配反应进行。