生产六氯乙硅烷的方法技术

将从用氯硅烷和氢气生产多晶硅的炉子中排出的废气冷凝以分离出氢气。将所得冷凝物蒸馏以分离出未反应的氯硅烷和副产物四氯化硅，然后进一步蒸馏以回收六氯乙硅烷。四氯乙硅烷可以与六氯乙硅烷一起回收。回收的六氯乙硅烷和四氯乙硅烷的纯度比用金属硅生产的常规产品的纯度高得多。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
生产六氯乙硅烷的方法专利
本专利技术涉及生产六氯乙硅烷(Si2Cl6)的方法，其中六氯乙硅烷可从生产高纯度多晶硅的方法排放的废气中有效地回收。并且，本专利技术优选涉及回收四氯乙硅烷(Si2H2Cl4)与六氯乙硅烷的生产方法。专利技术背景六氯乙硅烷(Si2Cl6)可用作无定形硅薄膜、用于光学纤维的原料玻璃和乙硅烷等的原料。作为生产六氯乙硅烷的方法，已知的是下述方法：其中将含硅的合金粉末氯化为多氯硅烷的混合气体，并使该混合气体冷却和凝结，然后进一步蒸馏分离六氯乙硅烷(日本专利特开昭59-195519)。此外，还已知一种方法，其中用搅拌混合卧管反应器使高硅铸铁与氯气反应(日本专利特开昭60-145908)。然而，这些生产方法都使用金属硅级的硅粗品作为原料，并且原料的污染无法避免，因此难以获得高纯度的产品。尤其是，当混有钛和铝时，由于这些氯化物，即TiCl4和AlCl3的沸点接近六氯乙硅烷，因而通常难以蒸馏精制。本专利技术公开本专利技术解决了生产六氯乙硅烷方法中的上述常见问题，并提供了这种可有效获得高纯度的六氯乙硅烷的方法。也就是说，在本专利技术中，通过考虑其中使用高纯度原料气体的生产多晶硅的方法，发现在含未反应的氢气、三氯硅烷和副产物四氯化硅的废气中包含一种高纯度的聚合物，例如六氯乙硅烷，其中具有高于四氯化硅沸点的组分被称为聚合物，然后可容易地从该废气中回收六氯乙硅烷。此外，由于这类聚合物中也包含较多的四氯乙硅烷，本专利技术还提供在回收六氯乙硅烷的同时回收四氯乙硅烷的方法。因此，本专利技术提供一种生产六氯乙硅烷的方法，包括以下构成。[1]一种生产六氯乙硅烷的方法，其中六氯乙硅烷是由通过在高温下热裂解或氢化还原氯硅烷来沉积多晶硅的硅反应体系排放的废气制得，该方法包括：冷却废气得到冷凝物；和-->蒸馏该冷凝物以回收六氯乙硅烷。[2]按照上述[1]的生产六氯乙硅烷的方法，该方法还包括：冷却多晶硅反应体系排放出的废气，以使冷凝物与氢气分离；蒸馏该冷凝物以分离未反应的氯硅烷和副产物四氯化硅；和回收蒸馏出的六氯乙硅烷。[3]按照上述[1]或[2]的生产六氯乙硅烷的方法，该方法还包括：第一蒸馏过程，其中蒸馏与氢气分离的冷凝物，以分离未反应的氯硅烷；第二蒸馏过程，其中蒸馏第一蒸馏过程残留的液体，以分离四氯化硅；和第三蒸馏过程，其中蒸馏第二蒸馏过程残留的液体，以分离六氯乙硅烷。[4]按照上述[1]或[2]的生产六氯乙硅烷的方法，该方法还包括：一次蒸馏过程，其中蒸馏与氢气分离的冷凝物，以连续分离未反应的氯硅烷和四氯化硅；和一次蒸馏过程，其中蒸馏所述蒸馏过程残留的液体，以分离六氯乙硅烷。[5]按照上述[1]-[4]任一项的生产六氯乙硅烷的方法，该方法还包括：在六氯乙硅烷的蒸馏过程中，分流初馏分；和在高温下回收主要组分为六氯乙硅烷的馏分。[6]按照上述[1]-[4]任一项的生产六氯乙硅烷的方法，该方法还包括：在六氯乙硅烷的蒸馏过程中，分流初馏分；回收具有四氯乙硅烷作为主要组分的中间馏分；和在高温下回收主要组分为六氯乙硅烷的馏分。[7]按照上述[1]-[6]任一项的生产六氯乙硅烷的方法，其中通过使用各个蒸馏塔连续进行氯硅烷、四氯化硅和六氯乙硅烷的蒸馏过程。[8]按照上述[1]-[7]任一项的生产六氯乙硅烷的方法，其中在氯硅烷蒸馏过程与四氯化硅的蒸馏过程之间、四氯化硅的蒸馏过程与六氯乙硅烷的蒸馏过程之间、在四氯化硅的蒸馏过程中或者在六氯乙-->硅烷的蒸馏过程中引入氯。[9]按照上述[8]的生产六氯乙硅烷的方法，该方法包括：在各蒸馏过程中引入氯以进行氯化，将残余液体中残存的氯脱气。[10]按照上述[9]的生产六氯乙硅烷的方法，该方法包括：将惰性气体引入残留的液体中；和通过鼓泡将氯脱气。[11]按照上述[8]、[9]或[10]的生产六氯乙硅烷的方法，该方法还包括：在氯硅烷、四氯化硅或六氯乙硅烷的蒸馏过程中的至少一个蒸馏过程之后，向残余液体中引入氯以促进氯化；将残存的氯脱气；将该残余液体引入下一蒸馏过程；或者向残余液体中引入氯以促进氯化；将该残余液体引入下一蒸馏过程；和将氯脱气。按照本专利技术的生产方法，可从由氯硅烷和氢气生产多晶硅的反应器中排放的废气中有效地回收六氯乙硅烷。而且，按照本专利技术的生产方法，可与六氯乙硅烷一起回收四氯乙硅烷。此外，由于本专利技术的六氯乙硅烷和四氯乙硅烷是从用作半导体材料的多晶硅的反应废气中回收的，它们的纯度比由金属硅制得的常规产物高得多。另外，在本专利技术的处理过程中，通过向蒸馏溶液中引入氯促进氯化可提高六氯乙硅烷的回收率。再者，在这种情况下，通过将引入氯的溶液中残留的氯脱气可防止在蒸馏时产生细颗粒。附图简述附图1是显示本专利技术生产方法的一个实例的流程图。本专利技术的最佳实施方式下文根据本专利技术的实施方案附图具体解释本专利技术。附图1是显示一个本专利技术生产方法实例的流程图。另外，除非特别表明，％是重量％。再者，下列解释中所示的蒸馏温度等是根据塔的内压或蒸馏过程具体限定的。本专利技术的生产方法是这样一种方法，其中六氯乙硅烷可从硅的蒸-->汽相沉积反应体系排放的废气中回收，在所述体系中多晶硅通过在高温下热裂解或氢化还原氯硅烷气体沉积在加热体上。即，是这样一种生产方法，其中将这种废气冷却以使其冷凝，分离氢气，蒸馏所得冷凝物以分离未反应的氯硅烷，即三氯硅烷(SiHCl3)等，和副产物四氯化硅(SiCl4)，然后进一步蒸馏以回收六氯乙硅烷(Si2Cl6)。此外，在含六氯乙硅烷的这种废气中还包含许多四氯乙硅烷(Si2H2Cl4)，因此通过本专利技术的方法，在回收六氯乙硅烷的同时还可回收四氯乙硅烷。再者，作为生产多晶硅原料的氯硅烷，虽然主要使用三氯硅烷，但也可使用二氯硅烷(SiH2Cl2)、四氯化硅或这些化合物的混合物。在附图1所示的制备过程的实例中，有4个过程，即冷凝过程(冷凝器11)，其中从反应器10排出的废气被冷却以分离出氢气；其中将所得冷凝物蒸馏以分离出三氯硅烷的过程(蒸馏塔1)；其中将四氯化硅蒸馏以分离出来的过程(蒸馏塔2)；和其中将六氯乙硅烷蒸馏以回收的过程(蒸馏塔3)。此外，虽然氯引入过程是在四氯化硅的蒸馏分离过程与六氯乙硅烷的蒸馏回收过程之间进行，但是可以按照需要采用该过程。作为生产具有高纯度的多晶硅—一种半导体材料—的方法，Siemens方法是众所周知的。该生产方法的一个实例是这样的方法，其中将三氯硅烷与氢气的混合气体用作原料气体，在高温下引入到反应炉中，并且通过原料气体的热裂解和氢还原而生成的硅晶体沉积在反应器内赤热的硅晶种条(约800-1200℃)表面上，以逐渐生长具有厚半径的多晶硅棒。在该生产方法中，硅主要通过氢还原()和热裂解三氯硅烷()来沉积的。然而，因为热裂解很快，所以生成了副产物四氯化硅，并且有大量四氯化硅与许多未反应的氢气以及未反应的三氯硅烷一起包含在从反应器排出的废气中。此外，还含有在高温反应下生成的副产物一氯硅烷(SiH3Cl)、二氯硅烷(SiH2Cl2)、或氯化硅聚合物。在本专利技术生产方法中，使用含有氯硅烷、四氯化硅、和未反应的氢气的废气作为原料。首先，将该废气引入到冷凝过程(冷凝器11)中，以在约-60℃、例如-65℃--55℃温度下冷却。此时保持气态的氢气被分离出来，其它气体组分被液化成冷凝物。将回收的氢气精制以-->返回硅反应器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产六氯乙硅烷的方法，其中六氯乙硅烷是由通过在高温下热裂解或氢化还原氯硅烷来沉积多晶硅的硅反应体系排放的废气制得，该方法包括： 冷却该废气得到冷凝物；和 蒸馏该冷凝物以回收六氯乙硅烷。

【技术特征摘要】
JP 2000-8-2 234621/001.一种生产六氯乙硅烷的方法，其中六氯乙硅烷是由通过在高温下热裂解或氢化还原氯硅烷来沉积多晶硅的硅反应体系排放的废气制得，该方法包括：冷却该废气得到冷凝物；和蒸馏该冷凝物以回收六氯乙硅烷。2.按照权利要求[1]的生产六氯乙硅烷的方法，该方法还包括：冷却多晶硅反应体系排放出的废气，以使冷凝物与氢气分离；蒸馏该冷凝物以分离未反应的氯硅烷和副产物四氯化硅；和回收蒸馏出的六氯乙硅烷。3.按照权利要求[1]或[2]的生产六氯乙硅烷的方法，该方法还包括：第一蒸馏过程，其中蒸馏与氢气分离的冷凝物，以分离未反应的氯硅烷；第二蒸馏过程，其中蒸馏第一蒸馏过程残留的液体，以分离四氯化硅；和第三蒸馏过程，其中蒸馏第二蒸馏过程残留的液体，以分离六氯乙硅烷。4.按照权利要求[1]或[2]的生产六氯乙硅烷的方法，该方法还包括：一次蒸馏过程，其中蒸馏与氢气分离的冷凝物，以连续分离未反应的氯硅烷和四氯化硅；和一次蒸馏过程，其中蒸馏所述蒸馏过程残留的液体，以分离六氯乙硅烷。5.按照权利要求[1]-[4]任一项的生产六氯乙硅烷的方法，该方法还包括：在六氯乙硅烷的蒸馏过程中，分出初馏分；和在高温下回收主要组分为六氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：桐井精一，生川满敏，竹末久幸，
申请(专利权)人：三菱综合材料多晶硅股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]