【技术实现步骤摘要】
本申请属于电子特气的，涉及四氯化硅的制备方法，具体涉及一种电子级四氯化硅的合成及纯化方法。
技术介绍
1、电子特种气体广泛应用于集成电路的关键工艺中，如刻蚀、外延、光刻、化学气相沉积以及原子层沉积，是整个电子工业体系的核心原材料，按照集成电路制造工艺，可将电子特气分为成膜气体、光刻气体、刻蚀及清洗气体、离子注入气体、前驱体以及大宗气6大类。近年来，随着cvd/ald等沉积技术的发展，成膜气体的需求大幅提升并以中国市场的增长最为迅速。其中，氯硅烷是重要且用量较大的一个分支，尤其是四氯化硅(sicl4 stc)广泛用于制造有机硅化合物，高纯度四氯化硅为制造多晶硅、高纯二氧化硅和无机硅化合物。另一方面，随着集成电路先进制程的发展，对产品纯度的要求也越来越高，国内目前能够生产并满足集成电路使用要求的厂家非常少，因此具有较高的发展潜力。
2、目前四氯化硅为三氯硅烷生产过程中的副产物，也是三氯硅烷歧化法生产二氯硅烷的副产物，很少有以四氯化硅为目的产物的生产过程。以精馏方法得到高纯四氯化硅的专利技术有多项，如双效精馏分离四氯化硅技术，精馏与其它分离手段的联合使用，如精馏与络合脱除三氯化硼相结合，光氯化与精馏相结合等技术，上述技术在工艺、成本及安全方面均需深入研究。
技术实现思路
1、为了优化现有技术中四氯化硅合成及精制存在的种种问题，本专利技术提供一种电子级四氯化硅的合成及纯化方法。
2、本申请提供的一种电子级四氯化硅的合成及纯化方法采用如下的技术方案：
3、
4、步骤1：催化剂除水，将铁基碱性树脂催化剂装填进rd塔后，去除铁基碱性树脂催化剂中的水分；
5、步骤2：催化反应，三氯氢硅作为原料，从装有铁基碱性树脂催化剂的rd塔反应段上部进入，原料在反应段进行催化转化，得到四氯化硅反应产品；
6、步骤3：初分离，rd塔塔顶采出二氯氢硅，塔釜采出四氯化硅；
7、步骤4：光催化反应，rd塔塔釜采出后的四氯化硅进入光催化反应器进行光催化反应，去除氯氢硅类杂质；
8、步骤5：精馏提纯，光催化反应后的四氯化硅进行轻、重组分杂质脱除，得到四氯化硅精品，通过精品罐收集后进行充装得到电子级四氯化硅。
9、在一个具体的可实施方案中，步骤1中，利用纯度不低于99％的四氯化硅进行催化剂除水，除水步骤为：将四氯化硅加入rd塔后，回流24h。
10、在一个具体的可实施方案中，所述铁基碱性树脂催化剂的制备方法为：用fecl3·6h2o与强碱性阳离子交换树脂按质量配比mfe:m树脂＝0.5:1反应，乙醇为反应溶剂，反应温度为60～70℃，反应时间为6～8h，即可制得所述铁基碱性树脂催化剂。
11、在一个具体的可实施方案中，步骤2中所述三氯氢硅的纯度不低于90％，进料量为1～3kg/h，从rd塔中装有铁基碱性树脂催化剂的反应段上部持续进入。
12、在一个具体的可实施方案中，步骤2中所述rd塔的温度为30～60℃，压力0.15～0.35mpa，控制rd塔反应的回流比为15～30，三氯氢硅单次通过反应段的反应转化率为18～25％。
13、在一个具体的可实施方案中，步骤3中所述分离出的二氯氢硅从rd塔塔顶采出，同时保证塔顶中三氯氢硅的组分含量在20％以下；塔釜采出四氯化硅，纯度为85％～95％。
14、在一个具体的可实施方案中，步骤4中所述的光催化条件是光源采用汞灯，波长300nm～500nm，光照强度400～800mw/cm2，反应温度小于40℃；氯气从反应器底部进入，进料速度50ml/h左右，氯气纯度要求99.99％；主要去除氯氢硅类杂质，包括一氯氢硅、二氯氢硅、三氯氢硅、硅烷。
15、在一个具体的可实施方案中，步骤5中所述轻组分杂质脱除条件是进料速率为1.0～1.5kg/h，冷媒温度为-30～-20℃，精馏压力为0.15mpa～0.2mpa，精馏温度为60℃～85℃，脱去的轻组分包括氢气、氧气、氮气、氯气、氯化氢和三氯化硼。
16、在一个具体的可实施方案中，步骤5中所述重组分杂质脱除条件是进料速率为0.8～1.2kg/h，冷媒温度为-20℃～-15℃，精馏压力为0.1mpa～0.15mpa，精馏温度为50～70℃，脱去的重组分包括二氧化硅。
17、在一个具体的可实施方案中，溶剂用量为fecl3·6h2o与强碱性阳离子交换树脂总质量的5～10倍。
18、本申请的有益技术效果：
19、本申请通过反应精馏后，在经二级精馏对四氯化硅进行深度提纯精制之前进行光催化反应，降低了二级精馏步骤的难度，提纯深度更高；将反应过程与分离过程进行耦合，利用精馏促进反应进行，提高转化率与选择性，降低过程能耗，节省设备投资；利用反应强化精馏分离，有效利用反应热、提高能量利用率。
20、采用本申请提出的方法制备四氯化硅，首先，在本申请提出的工艺参数条件下，rd塔、精馏塔内的反应和分离效果耦合性能良好；其次，本申请提高了转化率与选择性，降低过程能耗，节省设备投资；第三，本申请制备出的四氯化硅产品纯度高，可以满足集成电路使用。
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1.一种电子级四氯化硅的合成及纯化方法，其特征在于：利用三氯氢硅的催化反应，再经二级精馏对四氯化硅进行深度提纯精制，具体包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的一种电子级四氯化硅的合成及纯化方法，其特征在于：步骤1中，利用纯度不低于99％的四氯化硅进行催化剂除水，除水步骤为：将四氯化硅加入RD塔后，回流24h。
3.根据权利要求1所述的一种电子级四氯化硅的合成及纯化方法，其特征在于：所述铁基碱性树脂催化剂的制备方法为：用FeCl3·6H2O与强碱性阳离子交换树脂按质量配比mFe:m树脂＝0.5:1反应，乙醇为反应溶剂，反应温度为60～70℃，反应时间为6～8h，即可制得所述铁基碱性树脂催化剂。
4.根据权利要求1所述的一种电子级四氯化硅的合成及纯化方法，其特征在于：步骤2中所述三氯氢硅的纯度不低于90％，进料量为1～3kg/h，从RD塔中装有铁基碱性树脂催化剂的反应段上部持续进入。
5.根据权利要求1所述的一种电子级四氯化硅的合成及纯化方法，其特征在于：步骤2中所述RD塔的温度为30～60℃，压力0.15～0.35MPa，控制RD塔
6.根据权利要求1所述的一种电子级四氯化硅的合成及纯化方法，其特征在于：步骤3中采出的二氯氢硅从RD塔塔顶采出，同时塔顶中三氯氢硅的组分含量在20％以下；塔釜采出四氯化硅纯度为85％～95％。
7.根据权利要求1所述的一种电子级四氯化硅的合成及纯化方法，其特征在于：步骤4中所述的光催化条件是光源采用汞灯，波长300nm～500nm，光照强度400～800mW/cm2，反应温度小于40℃；氯气从反应器底部进入，进料速度50ml/h左右，氯气纯度要求99.99％。
8.根据权利要求1所述的一种电子级四氯化硅的合成及纯化方法，其特征在于：步骤5中所述轻组分杂质脱除条件是进料速率为1.0～1.5kg/h，冷媒温度为-30～-20℃，精馏压力为0.15MPa～0.2MPa，精馏温度为60℃～85℃。
9.根据权利要求1所述的一种电子级四氯化硅的合成及纯化方法，其特征在于：步骤5中所述重组分杂质脱除条件是进料速率为0.8～1.2kg/h，冷媒温度为-20℃～-15℃，精馏压力为0.1MPa～0.15MPa，精馏温度为50～70℃。
10.根据权利要求3所述的一种电子级四氯化硅的合成及纯化方法，其特征在于：溶剂用量为FeCl3·6H2O与强碱性阳离子交换树脂总质量的5～10倍。
...【技术特征摘要】
1.一种电子级四氯化硅的合成及纯化方法，其特征在于：利用三氯氢硅的催化反应，再经二级精馏对四氯化硅进行深度提纯精制，具体包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的一种电子级四氯化硅的合成及纯化方法，其特征在于：步骤1中，利用纯度不低于99％的四氯化硅进行催化剂除水，除水步骤为：将四氯化硅加入rd塔后，回流24h。
3.根据权利要求1所述的一种电子级四氯化硅的合成及纯化方法，其特征在于：所述铁基碱性树脂催化剂的制备方法为：用fecl3·6h2o与强碱性阳离子交换树脂按质量配比mfe:m树脂＝0.5:1反应，乙醇为反应溶剂，反应温度为60～70℃，反应时间为6～8h，即可制得所述铁基碱性树脂催化剂。
4.根据权利要求1所述的一种电子级四氯化硅的合成及纯化方法，其特征在于：步骤2中所述三氯氢硅的纯度不低于90％，进料量为1～3kg/h，从rd塔中装有铁基碱性树脂催化剂的反应段上部持续进入。
5.根据权利要求1所述的一种电子级四氯化硅的合成及纯化方法，其特征在于：步骤2中所述rd塔的温度为30～60℃，压力0.15～0.35mpa，控制rd塔反应的回流比为15～30，三氯氢硅单次通过反应段的反应转化率为18～25％。
6.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：李欣，张露露，孙加其，吝秀锋，武建鹏，陈琛，张周，李超轩，
申请(专利权)人：中船邯郸派瑞特种气体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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