在综合氯硅烷设备中回收高沸点化合物制造技术

本发明专利技术涉及在流化床反应器中在２９０℃至４００℃的温度下通过冶金硅与ＨＣｌ反应制备三氯硅烷的方法，该方法的特征在于将高沸点化合物进料到流化床反应器中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在综合氯硅烷设备中回收高沸点化合物的方法。
技术介绍
在各种生产多晶硅的子过程中，生成各种氯硅烷化合物，包括高沸点的二氯硅烷和低聚氯硅烷(HB)。术语“高沸点的化合物，高沸点的二氯硅烷和低聚氯硅烷”或“高沸点化合物(high boiler)”在这里是指由硅、氯、可能的氢、氧和碳组成并且具有比四氯化硅(57℃/在1013hPa下)更高沸点的化合物。该化合物优选为乙硅烷HnCl6-nSi2(n＝0-4)以及优选具有2至4个Si原子的高级低聚(氯)硅烷，以及乙硅氧烷HnCl6-nSi2O(n＝0-4)和优选具有2至4个Si原子的高级硅氧烷，包括环状的低聚硅氧烷及其甲基衍生物。在下文中，标准大气压(1013hPa)下沸点<40℃的低沸点的硅烷简称为LB。如在例如E.Sirtl，K.Reuschel，Z.anorg.allg.Chem.332，113-216，1964，或L.P.Hunt，E.Sirtl，J.Electrochem.Soc.119(12)，1741-1745，1972中所述，由冶金硅和HCl合成三氯硅烷(TCS)以及由三氯硅烷沉积多晶硅(聚)，两者均基于氯硅烷的热平衡过程。因此，三氯硅烷合成不仅生成三氯硅烷和四氯化硅(STC)，还按照热平衡生成了二氯硅烷和一氯硅烷以及HB。来自三氯硅烷合成过程的粗三氯硅烷含有0.05-5％的这些HB。此外，在粗的三氯硅烷生产中生成了约20ppm的各种硼化物、最高可达200ppm的TiCl4和如FeCl2，FeCl3和AlCl3的其他金属氯化物。这些必须从产品三氯硅烷和四氯化硅中分离开。令三氯硅烷和四氯化硅与上述HB分离的方法是已知的。从而，US5,252,307，US 5,080,804，US 4,690,810或US 4,252,780描述了在塔底出口流出物中将被金属氯化物污染的HB馏分浓缩至1重量％-50重量％，随后水解并以水解残余物形式进行处理。这些工艺导致硅和氯的损耗，并导致处理水解产物和得到的含HCl废水的问题[M.G.Kroupa在Proceedings Silicon for theChemical Industry VI中，201-207页，Loen，Norway，6月17-21，2002]。进一步不希望有的高沸点氯化二硅氧烷馏分在氯硅烷的蒸馏和部分水解-->提纯中出现。如在例如US 6,344,578B1，US 3,540,861或US 4,374,110中所述，迄今为止，这些高沸点馏分同样作为水解残余物和含HCl废水被处理。此外理论上的推导[E.Sirti，K.Reuschel，Z.anorg.allg.Chem.332，113-216，1964；E.Sirtl等，J.Electrochem.Soc.121，919-，1974；V.F.Kochubei等，Kinet.Katal.，19(4)，1084，1978]和分析说明[V.S.Ban等，J.Electrochem.Soc.122，1382-，1975]都表明，在由三氯硅烷沉积多晶硅的过程中同样形成了HB(六氯乙硅烷，五氯乙硅烷，四氯乙硅烷，和三氯乙硅烷)。在掺杂剂和金属方面高纯的这些HB存在于来自缩聚物蒸馏过程的塔底出口流出物中，其可以通过四氯化硅在600-1200℃下转换[WO02/100776A1]。HB同样可以在有氢存在下，在流化床反应器中低温转化中裂解[JPHeil-188414-Osaka Titanium 1988]。聚氯硅烷(SinCl2n+2；4≧n≧2)，特别是Si2Cl6(HCDS)在≧700℃有硅晶核存在下或在一个加热的硅核心上分解[EP282037-Mitsubishi 1988]。同样已知的是高纯HCDS可以从多晶硅沉积过程的废气分离出[WO2002012122-Mitsubishi，2002]。通过HCl在活性碳上，聚氯乙硅烷甚至可以在30到150℃下进行裂解[JP09-263405-Tokuyama 1996]。该HB馏分与四氯化硅和氢一起的反应可以在高温反应器中进行(Dow Corning 2001[US2002/0187096])。来自于有机硅烷直接合成的乙硅烷在300℃下同样可以转化为三氯硅烷和/或四氯化硅[US 6,344,578 B1 Wacker 2000]。低温裂解在亲核催化剂存在下发生[F.Hoefler等，Z.anorg.allg.Chem.428，75-82，1977；DE3503262-Wacker 1985；G.Laroze等，Proceedings Silicon for the ChemicalIndustry(化学工业硅学报)III，297-307页，Trondheim，Norway(挪威)，1996；W.-W.du Mont等，Organosilicon Chemistry V(有机硅化学V)，2001年9月，Chem.Abst.(化学文摘)，142：1555991；G.Roewer等，Silicon carbide-a survey in Structure and Bonding(碳化硅-结构和化学键的调查)101，69-71页，Springer 2002]。例如AlCl3的路易斯酸同样也可以催化Si-Si键的裂解[A.Gupper等，Eur.J.Inorg.Chem，8，2007-2011，2001]。所有这些从生产多晶硅的工艺中除去不希望有的HB的方法都有用于清理，分离和提纯等步骤的昂贵的工程费用。此外，氯和硅的损耗不可避免。HB在四氯化硅和氢存在下的热分解可从Osaka Titanium的JPHeil-188414中获知。-->
技术实现思路
本专利技术提供一种在290℃到400℃的温度下在流化床反应器中通过冶金硅和HCl反应制备三氯硅烷的方法，其特征在于将高沸点的化合物进料到该流化床反应器中。该HB优选来自于在多晶硅的生产或三氯硅烷的制备过程中生成的废气。本专利技术的方法由此能够提高流化床反应器制备过程中三氯硅烷的产率，并能够廉价回收HB。其将硅损耗减到最小并且通过减少沉积物的填埋需要以及减少酸性水解产物的量而降低了对环境的污染。具体实施方式举例而言，图1显示一种综合的氯硅烷设备，其包含本专利技术的HB再循环(4/10)的实施方案，该HB来自由流化床反应器(3)制备三氯硅烷或在多晶硅(沉积物2)的生产中形成的废气。来自流化床反应器(3)的废气(7)经由除尘系统，通常是滤尘器(13)，以及冷凝系统(14)进入分离塔(1a和1b)，在分离塔中三氯硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在流化床反应器中在２９０℃到４００℃的温度下通过冶金硅与ＨＣｌ反应制备三氯硅烷的方法，其特征在于将高沸点化合物进料到流化床反应器中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2006-3-3 102006009954.01、一种在流化床反应器中在290℃到400℃的温度下通过冶金硅与HCl
反应制备三氯硅烷的方法，其特征在于将高沸点化合物进料到流化床反应器
中。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于该高沸点化合物由硅、氯、可
能的氢、氧和碳组成，并且沸点高于四氯化硅(57℃/在1013hPa下)。
3、如权利要求2所述的方法，其特征在于高沸点化合物为一种通式
HnCl6-nSi2(n＝0-4)的乙硅烷或一种优选具有2至4个Si原子的高级低聚(氯)硅
烷或一种优选具有2至4个Si原子的二硅氧烷HnCl6-nSi2O(n＝0-4)或...

【专利技术属性】
技术研发人员：L法夫里，U偑措尔德，M施特普，
申请(专利权)人：瓦克化学有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]