回收高沸点废料的方法技术

将来自不同氯甲硅烷生产方法的废料流合并且以单一回收方法进行反应。用该单一回收方法可获得有用的甲硅烷物质。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用 无。
技术介绍
高沸点硅化合物例如在它们的分子中具有Si-si键、si-o-si键或si-c;-si键(其中下标a是l或更大)的化合物作为在它们的分子中生产化学中间体甲硅烷(monosilane)的工业方法中不希望的副产物形成。出于本申请的目的，术语"甲硅烷"是指具有一个硅原子有4个与其键合的取代基的硅烷物质。甲硅烷包括但不限于三氯硅烷(HSiCl》、四氯硅烷(SiCl4)、二甲基二氯硅烷((CH3)2SiCg、二甲基氢氯硅烷((CH3)2HSiCl)、甲基氢二氯硅烷(CH3HSiCl2)和甲基三氯硅烷(CH3SiCl3)。术语"高沸点聚合物"是指具有多于l个硅原子的化合物，并且它们以上述高沸点硅化合物进行例示。高沸点聚合物具有高于氯甲硅烷沸点的沸点例如7(TC及以上、或8(TC及以上。高沸点聚合物存在于由制造氯甲硅烷和甲基氯甲硅烷的工业方法(例如直接法)产生的作为废料流的残余物中。高沸点聚合物还存在于制造硅的工业方法(例如制造太阳能级硅和/或半导体级多晶硅的方法)产生的残余物中。术语"残余物"是指含有高沸点聚合物的任何料流。 在制造氯甲硅烷的工业方法中，氯化氢(HC1)与冶金级硅(Si)在非催化反应系统中反应产生三氯甲硅烷(HSiCl3)。另一种方法涉及氯甲烷与冶金级Si在用铜化合物催化和用许多不同金属添加剂例如锌、锡和磷促进的系统中反应形成甲基氯甲硅烷(MCS)。初始反应中和下游过程中失去部分硅和氯(HSiCl3方法为HC1形式或者MCS方法为CH3C1形式)，从而形成副产物高沸点聚合物。 HSiCl3方法残余物可以包含具有式HbSi2Cl(6—b)乙硅烷，其中下标b具有0至6或者0至4范围的值；和具有式H。Si20Cl(6—。)的二硅氧烷，其中下标c具有0至6范围的值。在HSiCl3方法中，这些高沸点聚合物包括四氯二硅氧烷(HCl2SiOSiCl2H， 1125120(:14)、五氯二硅氧烷(HCl2SiOSiCl3， HSi20Cl》、六氯二硅氧烷(Cl3SiOSiCl3， Si20Cl6)、六氯乙硅烷(Si2Cl6)、五氯乙硅烷(HSi2Cls)、四氯乙硅烷(H2Si2Cl4)和三氯乙硅烷(H3Si2Cl3)。 MCS方法残余物可以包含具有式MedSi^l(e—d)的乙硅烷，其中下标d具有0至6范围的值，和具有式M Si2XCl(6—d的二硅氧烷和/或硅杂烷二基化合物，其中下标e具有0至6范围的值，X是氧原子或二价烃基。在MCS方法中，这些高沸点聚合物包括Si^le、四甲基二氯乙硅烷(Me4Si^g、三甲基三氯乙硅烷(Me3Si^l》、四甲基四氯丙硅烷(Me4Si3Cl》、四甲基二氯二亚甲基硅烷(Me2ClSiCH2SiMe2Cl)、三甲基三氯二亚甲基硅烷(Me2ClSiCH2SiMeCl2)、三甲基三氯二亚乙基硅烷(Me2ClSi (CH2)2SiMeCl2)、三甲基三氯二亚丙基硅烷(Me2ClSi(CH2)3SiMeCl2)、 Me2ClSiCH2Si (Me) (Cl)SiMeCl2、 Me2ClSiCH2Si (Me) (CI)CH2SiMeCl2和三甲基三氯二硅氧烷(Me3Si20Cl3);其中Me表示甲基。 可从HSiCl3和MCS方法回收高沸点聚合物例如乙硅烷，并通过氢化、氯化或氢氯化将其转变为有用的甲硅烷，但需要催化剂使该反应具有经济性。在MCS系统中，最经济有利的系统是在含有高沸点聚合物的该方法残余物中使用原位催化剂氢化甲基氯乙硅烷。可使MCS方法残余物为下游处理做好准备，使得其富有对氢化有利的原位催化剂。在HSiCl33方法中，典型地通过骤冷和/或焚烧处理含有高沸点聚合物的HSiCl3方法残余物。 专利技术简述 —种方法，包括1)将含有催化量的原位催化剂的第一方法残余物与不含催化量的原位催化剂的第二方法残余物合并；和2)使步骤1)的产物中的高沸点聚合物反应。
技术实现思路
出于本申请的目的，将参照含有催化量的原位催化剂的MCS方法残余物与不含催化量的原位催化剂的HSiCl3方法残余物对该方法进行描述。然而，本公开是示例性的，并且不限制前述权利要求书给出的本专利技术的范围。本领域技术人员会认识到，可以实施该方法的改变形式，这些形式包括但不限于对于含有催化量的原位催化剂的第一方法残余物和/或不含催化量的原位催化剂的第二方法残余物使用不同的残余物。例如，当硅方法残余物不含催化量的原位催化剂时，可以使用硅方法残余物(例如来自生产太阳能级硅或半导体级多晶硅的化学气相沉积法)作为第二方法残余物来代替HSiCl3方法残余物。作为替代，烷基卤代甲硅烷方法可用于生产含催化量的原位催化剂的第一方法残余物，其中烷基可以是甲基以外的基团例如乙基或丙基，和/或卤原子可以是氯以外的原子例如溴、氟或碘。 将上述高沸点聚合物转变为有用的甲硅烷的方法，包括 a)将HSiCl3方法残余物和MCS方法残余物合并以形成高沸点残余物； b)将该高沸点残余物与氢气接触。可在反应器中通过在345kPa_68， 900kPa压力下将高沸点残余物、氢气和任何另外的反应物(如果添加)加热至150°C -IOO(TC的温度保持1秒至5小时保持时间来实施步骤b)，从而产生包含甲硅烷的产物。 该方法提供的优点是催化剂原位存在于MCS方法残余物中，其中所述催化剂对于从MCS方法残余物和HSiCl3方法残余物获得甲硅烷是有效的。不希望受理论束缚，认为催化剂在MCS方法残余物中比在HSiCl3方法残余物中具有更大的溶解性，因此在将HSiCl3方法残余物和MCS方法残余物合并时可获得对于HSiCl3方法残余物的更佳催化活性。催化剂促进由高沸点残余物中的高沸点聚合物形成甲硅烷。该催化剂可促进在硅原子间烷基和卤素的再分布(和/或在硅原子间氢和卤素的再分布)。该催化剂可促进氢化、硅-硅键的断裂、硅_碳键的断裂和/或硅_氧键的断裂。为实现这些反应， 一种或多种提供上述活性的催化物质可用作催化剂。 路易斯酸或其等效物可用于给催化剂提供再分布活性。有效实现再分布的催化剂物质的例子包括三氯化铝、五氯化锑、四氯化锆、四氯钾铝、卤化季膦、卤化季铵、卤化铵、氯化亚铜、硼酸和卤化硼。适宜的再分布催化剂在本领域中是已知的并且公开于例如美国专利4， 393， 229和5， 175， 329中。 用于氢化的适宜催化剂物质包括三氯化铝、五氯化锑；铜物质例如氯化亚铜、金属铜(Cu) 、 Cu盐和Cu盐与有机配体的络合物；镍物质例如金属镍(Ni)、负载的Ni、有机金属Ni化合物、络合的Ni盐和无机Ni化合物；钯物质例如金属钯(Pd)、负载的Pd、有机金属Pd化合物、络合的Pd盐和无机Pd化合物；铂物质例如金属铂(Pt)、负载的Pt、有机金属Pt化合物、络合的Pt盐和无机Pt化合物；和它们的组合。负载的Ni、负载的Pd、负载的Pt可以负载在氧化铝、碳、氧化硅或沸石上。例如，碳上的Pd或氧化铝上的Pt是负载催化剂的例子。氢化催化剂在本领域中是已知的并且描述于例如美国专利5， 175， 329 ;5， 292， 909 ;5， 292， 912 ;5， 321， 147 ;5， 326， 896和5， 627， 298中。不希望受理论束缚，认为MCS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：ａ）将含有催化量的原位催化剂的第一方法残余物与不含催化量的原位催化剂的第二方法残余物合并；和ｂ）使步骤ａ）的产物与氢气接触，从而产生包含甲硅烷的产物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：JA布雷森，WP布莱蒂，
申请(专利权)人：陶氏康宁公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]