Презентация на тему: Методы, основанные на замещении атомов водорода в гидридхлорсиланах алкильными,

Методы, основанные на замещении атомов водорода в гидридхлорсиланах алкильными, алкенильными и арильными радикалами
Получение трихлорсилана в псевдоожиженном слое непрерывным методом
Методы, основанные на замещении атомов водорода в гидридхлорсиланах алкильными,
Метод высокотемпературной конденсации гидридхлорсиланов с хлорпроизводными олефинов и ароматических углеводородов
Получение винилтрихлорсилана непрерывным методом в присутствии катализатора
Получение винилметилдихлорсилана.
Получение фенилтрихлорсилана
Метод дегидрирования гидридхлорсиланов при их взаимодействии с ароматическими углеводородами
Получение метилфенилдихлорсилана
ПОЛУЧЕНИЕ ЭФИРОВ ОРТОКРЕМНЕВОЙ КИСЛОТЫ И ИХ ПРОИЗВОДНЫХ
Получение тетрахлорида кремния
Получение тетрахлорида кремния
Методы, основанные на замещении атомов водорода в гидридхлорсиланах алкильными,
Методы, основанные на замещении атомов водорода в гидридхлорсиланах алкильными,
Получение алкокси(арокси)силанов
Получение алкокси(арокси)силанов
Получение тетраэтоксисилана
Методы, основанные на замещении атомов водорода в гидридхлорсиланах алкильными,
1/18
Средняя оценка: 4.9/5 (всего оценок: 27)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (5824 Кб)
1

Первый слайд презентации: Методы, основанные на замещении атомов водорода в гидридхлорсиланах алкильными, алкенильными и арильными радикалами

При получении алкил- и арилхлорсиланов прямым синтезом в довольно больших количествах образуются алкил- и арилхлорсиланы, содержащие атом водорода у атома кремния Методы, основанные на замещении атомов водорода в гидридхлорсиланах алкильными, алкенильными и арильными радикалами, подразделяют на три основные группы: 1) метод, основанный на высокотемпературной конденсации гидридхлорсиланов с хлорпроизводными непредельных или ароматических углеводородов; 2) метод, основанный на дегидрировании гидридхлорсиланов при их взаимодействии с ароматическими углеводородами; 3) метод, основанный на присоединении гидридхлорсиланов к непредельным углеводородам (гидросилилирование).

Изображение слайда
2

Слайд 2: Получение трихлорсилана в псевдоожиженном слое непрерывным методом

Основная реакция 280—320 °С; отсутствие влаги в сырье и аппаратуре, Псевдоожиженный слой Побочный процесс при повышении температуры сверх 320 °С Дихлорсилан и полихлорсиланы образуются при понижении температуры менее 250°С Исходное сырье—кремний Кр-1 или Кр-2 и хлористый водород. Процесс получения состоит из трех основных стадий: подготовки сырья и аппаратуры; синтеза трихлорсилана; ректификации трихлорсилана. Измельченный кремний перед подачей в реактор подвергают осушке. Осушку можно осуществлять в вакуумной сушильной камере при 100—120°С и остаточном давлении 400— 470 гПа. Хлористый водород получают из водорода и газообразного хлора в печи.

Изображение слайда
3

Слайд 3

Получение трихлорсилана в псевдоожиженном слое непрерывным методом Схема производства трихлорсилана : 1 -бункер; 2 — вакуумная сушильная камера; 3 —питатель; 4 — реактор; 5 — циклон; 6 — фильтр; 7, 8, 11 — холодильники; 9 — скруббер; 10 — печь; 12 — рессивер; 13, 14, 15, 16 — сборники. Осушка Si тв в камере 2 100-120 о С. Р ост =400-470 гПа Перед началом синтеза В системе создают Избыточное давление 0,1 МПа в течение 0,5 ч. Затем реактор продувают азотом Очищенным от О 2 и Н 2 О в количестве 1-2 м 3 /ч при 200-300 о С Реактор 4 снабжен элетро обогревом и Оборудован пористым металлически фильтром из Ст-3. Si после осушки потоком HCl в реактор 4 через питатель 3 подается в 4. Температура в начале реакции поВышается до 350-360оС а затем снижается до 280-320 о С. Реакционная масса отделяется в циклоне 5 и фильтре 6 от частиц кремния и пыли и конденси- руется в расс. холод. 7 и аммиа. 8. Конденсат собирают в емкости 16. Газ. продукты ( HCl и H 2 ) промывают в скруббере 9 водой и сбрасывается в атмосферу. Состав конденсата: 0,5-1,0% SiH2Cl2 ( Ткип 8,3 о С); 90% ~ SiHCl 3 ( Ткип 31,8 о С) и не более 10% SiCl 4 ( Ткип 57,7 о С). Конденсат направл. на ректификацию. Получают 3 фракции: 1 – до 35 о С ( SiHCl 3 с примесью SiH2Cl2 ); 2-35-36 о С ( SiHCl 3 с примесью SiCl 4 ); 3 – куб- SiCl 4. Из фракции 2 выделяют фр сост. 95-100% SiHCl 3 и до 5% SiCl 4 Проведение реакции в присутвии контактной массы (3-6% Cu) смеси Н2 и НС l получают конденсат 94,5% Трихлорсилана и 5,5 % SiCl 4.

Изображение слайда
4

Слайд 4: Метод высокотемпературной конденсации гидридхлорсиланов с хлорпроизводными олефинов и ароматических углеводородов

Смесь реагентов пропускают при атмосферном давлении через пустотелую трубку, нагретую до 500—650 °С; время контакта 10—100 с. При этом проходят реакции конденсации исходных компонентов с образованием основных продуктов реакции - органохлорсиланов где R и R '—алкильные, - алкенильные или арильные радикалы. наряду с основными продуктами образуются тетрахлорид кремния и алкил(арил)трихлорсиланы Применяя инициатор трет-бутилпероксид или диазометан, можно направить процесс преимущественно по основным реакциям. Метод высокотемпературной конденсации является важным для синтеза непредельных органохлорсиланов, фенилтрихлорсилана и органохлорсиланов с разными радикалами у атома Si.

Изображение слайда
5

Слайд 5: Получение винилтрихлорсилана непрерывным методом в присутствии катализатора

Схема производства винилтрихлорсилана : 1,3 — цистерны; 2 — испаритель; 4, 5 — ротаметры; 6, 12 — колонны с СаС12; 7 — подогреватель; 8 — реактор; 9 — расширитель; 10, 13 — холодильники; 11 — огнепреградитель; 14 — буферная емкость; 15 — абсорбер; 16 — сборник. Предварительно всю аппаратуру проверяют на герметич­ность, для этого азотом создают избыточное давление до 0,1 МПа и выдерживают его в течение 30 мин. Понижение давления за это время не должно превышать 0,005—0,01 МПа. Затем систему осушают, пропуская азот при 200 °С в течение 2 ч. Винилхлорид поступает на реакцию из цистерны 3 через осушительную колонну 6. Синтез винилтрихлорсилана осуществляется в пустотелом трубчатом реакторе 8, До реактора установлен подогреватель 7. Сначала нагревают подогреватель до, а реактор до 560 °С и только после этого начинают подачу исходных компонентов. Трихлорсилан из цистерны 1, пройдя испаритель 2, через ротаметр 4 в виде паров поступает в подогреватель, где смешивается с парами винилхлорида, подаваемыми из цистерны 3 через колонну 6 и ротаметр 5. Смесь паров трихлорсилана и винилхлорида нагревается до 300 °С и направляется в реактор 8. Побочный продукт сажа состава, 30-75% мас С и 10-15% мас Si. Чистка реактора через 500 ч. Средний состав конденсата, % мас: Л.л-4-5; трихлорсилан – 18-20; тетрахлорид кремния 2-4; Винилтрихлорсилан – 60-65, куб 10-12. Ректификация: 1 фр- трихлорсилан (35оС), 2-фр – тетрахлорид кремния (55-59оС), 3 фр - смесь тетрахлорид кремния с винилтрихлорсиланом (88,5оС), 4 фр –винилтрихлорсилан (88,5-91оС). Исходное сырье: трихлорсилан (фракция 31—35°С, содержащая 78—79% хлора и 0,75—0,78% водорода) и винилхлорид (т. кип. —13,9 °С). Процесс производства винилтрихлор- силана состоит из трех основных стадий: 560— 580 °С, 30c 70 о С СаС12 300 °С СаС12 Рассол -40 о С аммиачн 5% Н2, 12% С2Н4 3% С2Н5 -40оС SiHCl 3 / СН2 = СНС l = 1:1

Изображение слайда
6

Слайд 6: Получение винилметилдихлорсилана

Осуществляют реакцией высокотемпературной конденсации: Наблюдается побочная реакция восстановления с образованием МТХС и этилена винилхлорид при температуре синтеза подвергается пиролизу с образованиемводорода, метана, этана и углерода. Может быть получен по схеме используемой для приготовлениявинил трихлор- силана. Исходное сырье: метилдихлорсилан (не менее 98% фракции 40—44°С, 61,3—62,5% Cl 2 0,86—0,89% активного водорода) и винилхлорид (газ, т. кип. —13,9 °С). Оптимальные условия: 560-580 оС, мольное соотношение CH 3 SiHCl 2 и СН2=СНС1, равное 1:0,8; время контакта 30 с. Состав реакционной массы, % мас.: Л.л -3-5; ТХС – 10-15; МДХС -20-23; ТХК – 4-6; МТХС – 6-10; винилметилдихлорсилан – 30-35, куб -8-12. Разделенние ректификацией: 1 фр. – ТХС (31-35оС); 2 фр. –МДХС (40-44оС); 3 фр –ТХК (55-59оС); 4 фр. МТХС (65-67оС); 5 фр. - винилметилдихлорсилан (90-93,5оС). Применение: Винилметилдихлорсилан применяется для синтеза поливи-нилметилдиметилсилоксановых эластомеров, а также в синтезе различных кремнийорганических полимеров для лаков.

Изображение слайда
7

Слайд 7: Получение фенилтрихлорсилана

Метод высокотемпературной конденсации оказался удобным и экономичным для получения фенилтрихлорсилана и за последние годы стал одним из основных промышленных методов его синтеза. Как и в случае винилтрихлорсилана, в условиях синтеза (600—640°С) побочно идет восстановление, приводящее к тетрахлориду кремния и бензолу. Температуру синтеза можно снизить до 500—550°С если вести процесс в присутствии инициатора – 5% диазометана. При этом выход ФТХС возрастае в 1,5 раза. Показано, что можно снизить протекание побочных реакций добавлением в реакционную смесь бензола и ТХК, или путем использования 2-х последовательно расположеных реакторов.

Изображение слайда
8

Слайд 8: Метод дегидрирования гидридхлорсиланов при их взаимодействии с ароматическими углеводородами

Синтез арил(алкил)хлорсиланов методом дегидрирования основан на взаимодействии гидридхлорсиланов с ароматическими углеводородами: Реакцию ведут в аппарате автоклавного типа при 240—300°С и 1,5—20 МПа в присутствии катализатора. Им могут служить кислоты Льюиса, например А l С l 3, ВС l 3 или В(ОН) 3, в количе­стве 0,1—5%. Выход целевых продуктов 20—40%, метод удобен для получения органохлорсиланов с разными радикалами у атома кремния. Получение метилфенилдихлорсилана Катализатор — раствор борной кислоты в метилфенилдихлорсилане при мольном соотношении исходных реагентов CH 3 SiHCl 2 : С 6 Н 6, равном 1 : 3. Побочные продукты : метилтрихлорсилан и диметилдихлорсилан. Исходное сырье : метилдихлорсилан (не менее 98% основной фракции, 61,3—62,5% хлора); бензол ( d 4 20 =0,8764-0,879); техническая борная кислота. Процесс производства метилфенилдихлорсилана состоит из трех основных стадий: подготовки аппаратуры и приготовления реакционной смеси; синтеза метилфенилдихлорсилана; ректификации метилфенилдихлорсилана. Перед началом синтеза следует проверить автоклав на герметичность. Для этого в аппарате создают ра­бочее давление (10—12 МПа) и выдерживают его в течение 10 мин..

Изображение слайда
9

Слайд 9: Получение метилфенилдихлорсилана

Схема производства метилфенилдихлорсилана : /, 2, 3, 4 — мерники; 5 — смеситель; 6 — мерник-дозатор; 7 — штуцер; 8 — автоклав; 9, 15, 23 — холодильники; 10 — сепаратор; 11, 18, 19, 27 — сборники; 12, 20 — кубы ректификационных колонн; 13, 21 — ректификационные колонны; 14, 22 — дефлегматоры; 16, 17, 24, 25, 26 — приемники. МДХС МХС 20-30 мин 240+10°С 12 МПа 1,4% мас антифриз -15 оС Фр. МФДХС Более 50%

Изображение слайда
10

Слайд 10: ПОЛУЧЕНИЕ ЭФИРОВ ОРТОКРЕМНЕВОЙ КИСЛОТЫ И ИХ ПРОИЗВОДНЫХ

Эфиры ортокремневой кислоты и их производные — тетра-алкокси(арокси)силаны и алкил(арил)алкокси(арокси)силаны нашли применение в различных областях тех- ники, но особую ценность имеют как полупродукты для получения важных кремний- органических олигомеров и полимеров. Представляют интерес и замещенные: эфиры ортокремневой кислоты с аминогруппой в органическом радикале. Основным сырьем для синтеза тетраалкокси- и тетраароксисиланов является тетрахлорид кремния.

Изображение слайда
11

Слайд 11: Получение тетрахлорида кремния

Тетрахлорид кремния-впервые был получен Берцелиусом в 1823 г. действием хлора на кремний при температуре красного каления. В дальнейшем был предложен еще ряд способов получения тетрахлорида кремния: нагрева­ние смеси кремнезема, обугленного крахмала и угля в потоке хлора (Д. И. Менделеев); действие фосгена на кремнезем в присутствии сажи как катализатора при 700—1000 °С; действие хлористого водорода на ферросили­ций при 500 °С. В основу современного процесса производства тетрахлорида кремния заложены исследования Мартина, который в 1914 г. впервые получил тетра­хлорид кремния при хлорировании ферросилиция газообразным хлором: 2 FeSi + 7С l 2 → 2 SiCl 4 + 2 FeCl 3 Механизм образования SiCl 4 заключается в следующем. Молекулы крем­ния, в которых атомы Si связаны силами главных валентностей, при действии хлора хлорируются вначале с разрывом связей Si — Si. При этом атомы хло­ра присоединяются к атомам кремния и образуются линейные молекулы по-лихлорсиланов. Полихлорсиланы при дальнейшем действии хлора расщепля­ются на более низкомолекулярные хлорсиланы: Дальнейшее хлорирование приводит к разрыву всех связей Si-Si и образованию

Изображение слайда
12

Слайд 12: Получение тетрахлорида кремния

В процессе получения SiCl 4 основным сырьем является ферросилиций сплав железа с кремнием, выплавляемый в шахтных электрических печах. Сырьем для производства электротермического ферросилиция служат кварцит и железная стружка, а в качестве восстановителя используют древесный уголь или кокс (нефтяной или таллургический). В основе процесса лежит эндотермическая реакция восстановления кремнезема углеродом, протекающая при высокой температуре. Отечественная промышленность выпускает ферросилиций нескольких марок, важнейшими из которых являются Си-45, Си-75 и Си-90: Содержание, % (остальное — Fe ) Марка Si Mn Сг Р S Си-45 40—47 0,80 0,50 0,05 0,04 Си-75 74—80 0,70 0,50 0,05 0,04 Си-90 87—95 0,50 0,20 0,04 0,04 В производстве тетрахлорида кремния используют ферросилиций марок Си-75 и Си-90. В качестве исходного сырья применяют также испаренный хлор (не менее 99,6% С l 2, не более 0,02% влаги) и известковое молоко (не менее 100 г СаО в 1 л). Синтез SiCl 4 можно проводить и на смеси, со-,) стоящей из 70% кристаллического кремния марки Кр-1 и 30% ферросилиция марки Си-75. Производство тетрахлорида кремния (рис. 22) состоит из двух основных стадий : хлорирования ферросилиция и ректификации тетрахлорида кремния.

Изображение слайда
13

Слайд 13

Схема производства тетрахлорида кремния хлорированием ферросилиция : 1 — щековая дробилка; 2 — ковшовый элеватор; 3 — грохот; 4 — шахтный подъемник; 5 — бункер; 6 — печь-хлоратор; 7 — конденсатор; 8 — скруббер; 9 — кипятильник; 10, 14 — холодильники; 11 — отгонный куб; 12 — ректификационная колонна; 13 — дефлегматор; 15 — сборник; 16 — аппарат для разложения твердых хлоридов; 17 — камера гидролиза; 18 —поглотительная колонна. куски 80—120 мм Нсл=0,6м Предварительно высушенный куски 30—80 мм 300—400оС 70—100 м3/ч Поверхность охлаждения печи 7 м2. Диаметр широкой части печи 900 мм, диаметр узкой 480 мм. Общая высота печи 3300 мм 200 оС 700 о С Длительность работы Реактора 8—12 сут до выгрузки огарка (—30 °С)

Изображение слайда
14

Слайд 14

Горизонтальный агрегат для хлорирования ферросилиция :. 1 — печь; 2 — загрузочное устройство; 3 — конденсаторы; 4 — шнеки; 5 — аб шайдер; 6 — труба для вывода твердых хлоридов; 7 — сборник. Производство тетрахлорида кремния по опи- санному способу сопровождается выделением значительного количества тепла,в небольшом объеме, что усложняет теплоотвод. Поэтому приходится ограничиваться контактными реакторами малой производительности (2—2,5 т SiCl4 в сутки), 'вследствие высокой темпера- туры в зоне реакции (до 1200 °С) протекают побочные процессы: при температуре выше 1100 °С тетрахлорид кремния взаимодействует со свободным кремнием, образуя соединения, которые являются энергичными восстановите- лями и восстанавливают FeCl3 до FeCl2 и- Fe. Поэтому осаждаемые в конденсаторах 7 твер- дые вещества представляют собой смесь FeCl 3, FeCl2 и Fe, на поверхности которых адсорбиру- ются пары SiCl4 и небольшие количества поли- хлоридов кремния. Эти вещества на воздухе воспламеняются, поэтому при их выгрузке тре- буется полная герметичность.

Изображение слайда
15

Слайд 15: Получение алкокси(арокси)силанов

Из кремнийорганических соединений, не имеющих в молекуле связей Si —С, наибольшее практиче- ское применение получили тетраалкокси(арокси)силаны — эфиры ортокремневой кислоты H 4 Si 0 4. Первый представитель эфиров ортокремневой кислоты — тетраэтоксисилан — был получен еще в 1844 г. Эбельменом при взаимодействии тетрахлорида кремния с этиловым спиртом Для получения тетраэтоксисилана можно использовать не только SiCl 4, но SiBr 4 и SiF 4. Тетраиодид кремния Sil 4 брать не следует, так как в этом случае реакция идет с расщеплением связи Si —ОС 2 Н 5 : Из Sil 4 можно получить тетраэтоксисилан лишь по такой реакции : В дальнейшем был предложен ряд других способов получе­ния тетраалкокси(арокси)силанов : взаимодействие SiCl 4 с эфирами азотистой кислоты: 2) действие метилового спирта на тетраизоцианатсила

Изображение слайда
16

Слайд 16: Получение алкокси(арокси)силанов

3) реакция тетрааминосиланов со спиртами: 4) обменное взаимодействие тетраароксисиланов с алифатическими спиртами (или тетраалкоксисиланов с фенолами): 5) действие метилового спирта на свободный кремний или на силициды металлов в присутствии катализаторов: 6) взаимодействие спиртов с сульфидом кремния: 7) действие металлического натрия на алкоксихлорсиланы: Тем не менее в производстве тетраалкокси(арокси)силанов в настоящее время применяется лишь один способ — основан­ный на этерификации тетрахлорида кремния спиртам-и или фе­нолами, как наиболее простой и экономичный. Этерификация тетрахлорида кремния безводными спиртами или фенолами идет ступенчато и схематически может быть за­писана так:

Изображение слайда
17

Слайд 17: Получение тетраэтоксисилана

Получение тетраэтоксисилана основано на этерификации тетрахлорида кремния этиловым спиртом: При этом протекают и побочные процессы, приводящие в конечном счете к образованию этилсиликата:

Изображение слайда
18

Последний слайд презентации: Методы, основанные на замещении атомов водорода в гидридхлорсиланах алкильными,

Схема производства тетраэтоксисилана и этилсиликата-32 : /, 9, 11,- 15, 16, 19, 25 — холодильники; 2, 3, 4, 14 — мерники-дозаторы; 5, 10, 12, 17 — фазоразделители; 6 — эфиризатор; 7, 18 — сборники; 8 — отгонные кубы; 13 — вакуум-отгонный куб; 20 — отстойник; 21, 28, 29 — хранилища; 22 — куб; 23 — ректификационная колонна; 24 — дефлегматор; 26, 27 — приемники. Исходное сырье: тетрахлорид кремния (фракция 55—59°С, d 4 20 =1,474-1,50, не более 0,00 l % Fe ) и безводный этиловый спирт (не менее 99,8% фракции 78,3—79°С, d 4 20 = 0,7894-0,790 ). Процесс состоит из трех основных стадий: этерификации тетрахлорида кремния этиловым спиртом; вухступенчатой отгонки избыточного спирта и хлористого водорода (при атмосферном давлении и в вакууме); выделения тетраэтоксисилана. SiCl4/ этанол=1/2,2-2,3 30-40 оС

Изображение слайда