JPS5948139B2 - メチルクロロシラン製造用銅触媒を付加したケイ素の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はメチルクロロシラン製造用の、粉末にした自由
に流動する銅触媒を付加したケイ素の製造に関するもの
である。

メチルクロロシラン単量体は流動床中での微粉末ケイ素
金属と塩化メチルとの間の直接反応で製造する。

銅触媒は高いケイ素転化率を実現して、有用なメチル化
製品にするのに必要である。有効にするためには、銅を
ケイ素粒子の表面と合金させて、活性触媒サイトを作ら
なければならない。１９４５年８月７日にイー ・ジー
・ロチヨウ（Ｅ、Ｇ０Ｒ０ｃｈ０ｗ）に特許された米国
特許第２３８０９９６号明細書では、一般的に粉末にし
たケイ素と粉末にした金属触媒、例えば銅との混合物を
環元条件下で焼成して得た固体の多孔質の触媒材料であ
るケイ素成分と炭化水素ハロゲン化物との間で反応を行
うことから成る、有機ケイ素ハロゲン化物を製造する方
法を開示している。

詳細には、多孔質の触媒、材料は粉末にしたケイ素９８
％と粉末にした銅２％との混合物を成形し、次に混合物
を水素ふんい気中で約１０３０℃から１０８０℃までの
間の温度で約２０分間加熱して、多孔質の焼結ペレット
を形成させるＩことによつて製造することができる。触
媒材料の製造に使用するケイ素粒子は３２５メッシュ程
の細かさであつてよく、又銅粒子は約４００メッシュ程
の細かさであつてもよい。メチルクロロシラン製造用の
新規の、改良された、銅が触媒作用をするケイ素反応団
塊、及びこのような改良された反応団塊を製造する方法
を提供するのが本発明の目的である。

本発明によつて、ケイ素粒子の表面上に実質的に均一に
分布している銅一ケイ素合金のはん点のある、自由に流
動するケイ素金属粉末又は粒子から成り、銅は触媒材料
の約２重量％、好ましくは約１．７５重量％よりも少量
である、メチルクロロシラン製造用の新規の、改良され
た、銅触媒を付加したケイ素の反応用材料を提供する。

本発明に従つて銅触媒を付加したケイ素の反応用を製造
する方法は、微粉末にしたケイ素金属粒子、及び約２μ
と５μとの間の範囲にある粒度の，銅触媒を混和し、次
に混和した混合物を還元性ふんい気、好ましくは水素中
で約８６０℃と１０８０℃との間の範囲の温度で加熱す
ることから成る。

ケイ素と銅触媒との混合物には、生成物中に混合物の約
２．５重量％よりも少ない、例えば混合物の約０．２．
重量％と２．５重量％との間の範囲にある、銅濃度を生
じるのに十分な銅触媒を含有させるべきである。場合に
よつては、亜鉛粉末をケイ素及び銅粉末と混和して、全
銅／亜鉛の重量比が１０／１になるようにすることがで
きる。本明細書に記載の、銅触媒を付加したケイ素の反
応用材料では、先行技術での同様な反応用材料に比較し
て約２．５重量％よりも少ない銅を使用する。

材料の銅含有量が約１．７５％ある場合に最適結果を得
ることを見い出した。メチルクロロシラン．単量体を製
造するのに最適な銅濃度は反応速度及び生成物選択性（
重量比Ｍｅ２ＳｉＣｌ２／ ＭｅＳｉＣｌ３）に基づく
。反応速度はＣｕ−Ｓｉ合金濃度の直接関数である。Ｃ
ｕ−Ｓｉ合金として銅を最適濃度よりも多く使用すれば
、団塊は極度に反応性になり、且つ．制御が困難になつ
て、結局団塊の寿命は短くなり、選択性比率は低下し、
且つケイ素の有効生成物への転化率は低くなる。選択性
比率は０．５％から２．５％以下までの銅濃度（Ｃｕ−
Ｓｉ合金として）では影響を受けないが、銅濃度（Ｃ
ｕ−Ｓｉ合金として）．が０．２％よりも低い場合には
低下して許容できない値になる。銅触媒の粒度及び不純
物は本発明を実施する時の重要な因子である。

粒度が約２μと５μとの間の範囲内で、同時にヒ素、ア
ンチモン、ビスマス及び鉛の合計の濃度が０．１％より
少ないのが銅触媒としての必要な特性である。本発明の
方法は、これらの規格を満たす銅触媒の供給源に対して
鋭敏ではない。純銅、ＣＵ２Ｏ及びＣｕＯは当然適切で
ある。均一に酸化させた銅（Ｃｕ／Ｃｕ２Ｏ／ＣｕＯ）
を使用すれば最良の結果を得る。これはセメント−タイ
プ、すなわち酸化させた微粉末にした銅を包含する。細
かい粒度では、先行技術で従来考えられていたのよりも
少量の銅、すなわち銅２重量％以下を使用することがで
きる。本発明を実施するのに適切な、均一に酸化させた
銅触媒の実施例を二つに示す。本発明を実施する時には
、混和混合物中に少量の亜鉛粒子を包含させて、Ｃｕ−
Ｓｉ合金の生成を促進させるのも好ましい。

混和混合物中に亜鉛がなければ、１０００℃で４時間に
銅はわずか６６％だけが転化してＣｕ−Ｓｉ合金になつ
た。亜鉛が存在すれば、銅をＣｕ−Ｓｉ合金に完全に転
化させるのに１０００℃で必要な時間は１時間足らずで
あつた。亜鉛の粒度は、ケイ素及び銅触媒と確実に均一
に混和することを除けば、重要な因子ではなく、粉じん
の亜鉛粒子及び粗大な亜鉛粒子は両方共同等によく作用
した。混和粉末中の全Ｃｕ／ Ｚｎの比率は１０／１重
量％である。本発明の方法で使用する処理温度は合金が
形成される銅−ケイ素合金の融点、すなわち約６６０℃
よりも高くなければならない。

本発明の方法で使用する温度は又金属粒子の焼結を避け
るために、銅の融点、すなわち約１０８０℃よりも低く
なければならない。銅−ケイ素合金の生成には銅触媒の
ほぼ１００％の転化を行つて銅−ケイ素合金にするのに
、実際に６６０℃では約５時間を必要とし、約１０００
℃ではわずか約１／２時間を必要とする時間−温度相関
関係があることを見い出した。本発明は実施するときに
は、粉末用の任意の有効な市販の混和機、例えばトウイ
ンシエル（Ｔｗｉｎｓｈｅｌｌ）混和機で、ケイ素、銅
、及び場合によつては亜鉛の粒子を混和することができ
る。

混和した混合物の処理は固形物の流れに対して向流の気
流を扱う設備のある間接加熱回転焼成機の中で連続的に
行うことができる。温度１０００℃での焼成機中の最少
保持時間は約３０分にするべきであり、且つこの温度で
の気体の速度は０．０４フイート／秒と０．１３フイー
ト／秒との間の範囲にするべきである。５対１と２００
対１との間の範囲にある化学量論量の水素を使用するべ
きである。

混和物の処理も又混和した混合物の床の上に水素ガスを
流すことによつて回分基準で行うこともできる。連続方
法用に指摘した条件を回分方法にも適用する。本発明の
ある実施例では、ケイ素粒子（６５×１５０メツシユ）
９７．０６重量部、セメント−タイプ銅（金，属銅１０
．９％、Ｃｕ２Ｏ４３．９％、ＣｕＯ４３．９％、及び
全銅８４．９％を含有する均一に酸化させた）２．７重
量部、及び亜鉛粉じん０．２４重量部をトウイン・シエ
ル混和機の中で混和して、銅が触媒作用をするケイ素反
応団塊を製造した。混和した粉末は下記の，第１表に示
した条件下で間接加熱操作をする直径６−１−インチの
回転カレンダーの中で処理した。カレンダーから出てく
る、銅が触媒作用をするケイ素反応団塊の分析値は全銅
が１．５６重量％であり、その９０％はＣｕ−Ｓｉ合金
の形態であつた。次に、：銅が触媒作用をする同一のケ
イ素団塊を、３２０℃及び６０ポンド／平方インチ・ゲ
ージ圧で操作している直径１インチの炭素鋼製流動床反
応器の中で塩化メチルと反応させて、メチルクロロシラ
ンを製造した。銅が触媒作用をする同一のケイ素反応２
団塊についての粗製メチルクロロシランの生成速度及び
選択性比率はそれぞれ３１．１ｇ／時及び１４．０であ
つた。反応団塊の中に銅が７％存在する場合には、先行
技術でも同等の結果を得ることができるであろう。本発
明に従つて製造する、銅が触媒作用をするケイ素には先
行技術よりも優れた下記の利点がある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ メチルクロライドと反応してメチルクロロシランを
   製造するための、自由流動性粒子からなる銅触媒を付加
   したケイ素を製造する方法において、微粉末のケイ素金
   属と約２〜５ミクロンの範囲の粒度の銅触媒とを混合し
   、次いで混合物を約６６０〜１０８０℃の温度で、下方
   の温度では約５時間から上方の温度では約１／２時間ま
   での時間加熱し、ケイ素および銅触媒混合物が０．２〜
   ２．５重量％の銅濃度となるのに充分な銅触媒を含むこ
   とを特徴とする、銅触媒を付加したケイ素を製造する方
   法。