Přímý proces - Direct process
Přímý proces , nazývaný také přímou syntézou , Rochow proces , a Müller-Rochow proces je nejběžnější technologie přípravy organokřemičitých sloučenin v průmyslovém měřítku. Poprvé to nezávisle nahlásili Eugene G. Rochow a Richard Müller ve 40. letech 20. století.
Proces zahrnuje reakce katalyzované mědí alkylhalogenidů s elementárním křemíkem, které probíhají v reaktoru s fluidním ložem . I když teoreticky možná s jakýmkoli alkylhalogenidem, nejlepší výsledky, pokud jde o selektivitu, a získá se vyskytnout chlormethanu (CH 3 Cl). Typické podmínky jsou 300 ° C a 2–5 bar. Tyto podmínky umožňují 90–98% konverzi pro křemík a 30–90% konverzi pro chlormethan. Přibližně 1,4 MTON z dimethyldichlorsilanu (Me 2 SiCl 2 ) se vyrábí ročně použití tohoto postupu.
Několik společností ve skutečnosti provádí proces Rochow kvůli složité technologii a vysokým kapitálovým požadavkům. Vzhledem k tomu, křemík se drtí před reakcí ve fluidním loži , společnosti vykonávající tuto technologii jsou označovány jako křemíkové drtiče .
Reakce a mechanismus
Relevantní reakce jsou (Me = CH 3 ):
- x MeCl + Si → Me 3 SiCl, Me 2 SiCl 2 , MeSiCl 3 , Me 4 Si 2 Cl 2 ,…
Dimethyldichlorsilanu (Me 2 SiCl 2 ) má zvláště velký význam (prekurzoru na silikony ), ale trimethylsilylchlorid (Me 3 SiCl) a methyltrichlorsilan (MeSiCl 3 ) jsou také vhodné.
Mechanismus přímého procesu není přes mnoho výzkumů dosud dobře znám. Měď hraje důležitou roli. Měď a křemík tvoří intermetaliku s přibližným složením Cu 3 Si. Tento meziprodukt usnadňuje tvorbu vazeb Si-Cl a Si-Me. Navrhuje se, aby těsná blízkost Si-Cl k „aduktu“ měď-chlormethan umožňovala tvorbu jednotek Me-SiCl. Transfer z druhého chlormethanu umožňuje uvolnění Me 2 SiCl 2 . Měď je tedy oxidována z nulového oxidačního stavu a poté redukována za účelem regenerace katalyzátoru.
Řetězovou reakci lze ukončit mnoha způsoby. Tyto terminační procesy vedou k vzniku dalších produktů, které jsou vidět v reakci. Například, spojením dvou skupin SiCl dává SiCl 2 skupinu, která je předmětem Cu-katalyzované reakce s MeC dát MeSiCl 3 .
Kromě mědi obsahuje katalyzátor optimálně promotorové kovy, které usnadňují reakci. Z mnoha promotorových kovů byl zmíněn zinek, cín, antimon, hořčík, vápník, vizmut, arsen a kadmium.
Distribuce a izolace produktu
Hlavní produkt pro přímou procesu by mělo být dichlordimethylsilan, Me 2 SiCl 2 . Vyrábí se však mnoho dalších produktů. Na rozdíl od většiny reakcí je tato distribuce ve skutečnosti žádoucí, protože izolace produktu je velmi účinná. Každý methylchlorsilan má specifická a často podstatná použití. Me 2 SiCl 2 je nejužitečnější. Je předchůdcem většiny křemíkových produktů vyráběných v průmyslovém měřítku. Ostatní produkty se používají při přípravě siloxanových polymerů i při speciálních aplikacích.
Dichlorodimethylsilan je hlavním produktem reakce, jak se předpokládá, získaného v asi 70–90% výtěžku. Dalším nejhojnějším produktem je methyltrichlorsilan (MeSiCl 3 ), který tvoří 5–15% z celkového počtu. Mezi další produkty patří Me 3 SiCl (2–4%), MeHSiCl 2 (1–4%) a Me 2 HSiCl (0,1–0,5%).
ME 2 SiCl 2 se čistí frakční destilací . I když jsou teploty varu různých chloromethylsilanes jsou podobné (Me 2 SiCl 2 : 70 ° C, MeSiCl 3 : 66 ° C, Me 3 SiCl: 57 ° C, MeHSiCl 2 : 41 ° C, Me 2 HSiCl: 35 ° C) , destilace využívá kolony s vysokou separační kapacitou, spojené do série. Čistota produktů zásadním způsobem ovlivňuje výrobu siloxanových polymerů, jinak by došlo k rozvětvení řetězce.
