一种歧化硅烷催化剂的预处理方法技术

本发明专利技术为解决现有催化剂易导致反应产物污染、纯度较低、同时降低催化剂催化活性的技术问题，提供一种催化剂的预处理方法。本发明专利技术首先去除催化剂中的杂质成分；然后用有机溶剂替换去除催化剂中的水分含量；最后挥发掉有机溶剂，并最好在使用催化剂前，再进行活化。本发明专利技术提供的预处理方法，防止由于催化剂中存留杂质和水分而导致产物的分解及设备的腐蚀。同时解决催化剂处理后转移过程的再污染问题，增加了催化剂的活化工艺，在催化剂前处理的同时进一步提高催化剂活性，提高产品的一次转化率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于歧化氯硅烷领域，尤其涉及使用催化剂进行歧化制备硅烷反应的领 域。
技术介绍
硅烷，又名甲硅烷、四氢化硅，分子式SiH4, SiH4是强还原性物质，与氧化性物质、 碱或许多重金属盐类溶液接触，会显示出很强的活泼性，属易燃、易爆的危险性气体。硅烷 是生产单晶硅、多晶硅、非晶硅、金属硅化物、氮化硅、碳化硅、氧化硅等一系列硅化合物的 基本原料，广泛应用电子及半导体工业中。现在常用硅烷制备方法为，以四氯化硅为原料，包括氢化、歧化、热分解、氢回收 等，且呈闭路循环，几乎无副产物排出，因而在工业上得以大规模应用，该工艺涉及到的反 应如下SiCl4 +H2 +Si 催化_0-7喊)SiHCl32SiHCl3 m6040°a > SiH2Cl2+SiCl4SiH2Cl2 催化剂60-100度 >SiH4 +SiHCl3其中第一步反应采用金属Cu催化剂，属于高温高压合成反应。第二步及第三步反 应条件相当，可采用相同的催化剂，也可以把两步反应综合成一步进行，然后再分离目标物 质。第二步、第三步即为氯硅烷歧化反应。上述两步歧化反应的催化剂现在常用有两种类型，树脂型催化剂和载体型催化 剂，无论是采用树脂型催化剂还是载体型催化剂，催化剂都是固定在反应器中使用，要求其 具有较高的纯度。催化剂中含水会导致氯硅烷分解产生HC1，从而造成设备的腐蚀问题而发 生危险，同时会造成设备内部硅酸类物质的沉积而堵塞设备；催化剂中可能的杂质，比如金 属离子(如Fe、Al、Ca等)、脂肪酸类物质；杂质会导致反应产物污染、降低其纯度，同时降 低催化剂的催化活性。
技术实现思路
为解决现有催化剂易导致反应产物污染、纯度较低、同时降低催化剂催化活性的 技术问题，提供一种催化剂的预处理方法。本专利技术技术方案包括如下步骤a)将催化剂用 20%的PH值为1_4的酸溶液浸泡，然后过滤，水洗；然后再 用1 20%的pH值为11-14的碱溶液浸泡，然后过滤，水洗；b)然后将催化剂用有机溶剂浸泡，去除催化剂中的水分，然后在30 80°C温度下 去除有机溶剂。即首先去除催化剂中的杂质成分；然后用有机溶剂替换去除催化剂中的水分含 量；最后挥发掉有机溶剂，最好在使用催化剂前，再进行活化的步骤。本专利技术提供的预处理方法，在步骤a)中经酸洗、碱洗后可最大程度去除催化剂中 的杂质；进行水洗去除其中的酸溶液和碱溶液；然后用有机溶剂替换掉水洗后催化剂中的 水分，最后再经氮气或惰性气体进行吹扫去除有机溶剂，以实现最大程度去除杂质和水分 的目的。防止由于催化剂中存留杂质和水分而导致产物的分解及设备的腐蚀。同时解决催 化剂处理后转移过程的再污染问题，增加了催化剂的活化工艺，在催化剂前处理的同时进 一步提高催化剂活性，提高产品的一次转化率。附图说明图1本专利技术实施例中硅烷及氯硅烷制备的工艺流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合 附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以 解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本实施例公开了，上述背景中对该歧化硅烷已 做解释，该部分为现有
技术实现思路
，本专利技术重点只在对该催化剂的预处理方法，因此对该歧化 反应不做过多说明。上述催化剂并不做限定，只要适用于该歧化反应即可，比如，国产D301树脂型催 化剂、进口的A21树脂型催化剂，自制的活性炭基载体型催化剂，命名为Co/C催化剂，自制 的分子筛基载体型催化剂，命名为Co/Si-Al催化剂。，包括如下步骤a)将催化剂用1 % 20%的pH值为1_4 (优选的2- 的酸溶液浸泡，然后过滤， 水洗；然后再用1 20%的pH值为11-14(优选12_13)的碱溶液浸泡，然后过滤掉，水 洗；步骤a)也可以采用离子交换柱装填催化剂，然后分别用酸溶液、二次去离子水、 碱溶液、二次去离子水采用压力通过的方式连续通过离子交换柱以去除催化剂的杂质。b)将水洗后的催化剂用有机溶剂浸泡，通过有机溶剂替换掉催化剂中的水分，然 后30 80°C温度下去除有机溶剂，优选地，用氮气或氢气或惰性气体或前述混合气体在 30-80°C温度下对其进行吹扫，催扫时间12-7池。具体地，用 20%的HCl水溶液按为1 1 1 5的比例浸泡1 48h，然 后过滤掉水溶液，用二次去离子水清洗3 5遍；该步骤为进行酸洗，主要目的为溶解可被 酸性溶液溶解的杂质，然后用去离子水清洗多遍，洗掉该已经被酸溶解的杂质，最后清除酸 溶液。当然其浸泡时间1 4 显然不是必须的，水洗次数也可根据需要设定。只要能实 现酸洗，去除可在酸性溶液中溶解的杂质即可。然后再用1 20%的NaOH水溶液按固液比为1 1 1 5的比例浸泡1 48h，然后过滤掉水溶液，用二次去离子水清洗3 5遍。该步骤的目的为用碱溶液进行碱洗，主要目的为溶解可被碱性溶液溶解的杂质，然后用去离子水清洗多遍，洗掉该已经被碱 溶解的杂质，最后清除碱溶液。当然其浸泡时间1 4 显然不是必须的，水洗次数也可根 据需要设定。只要能实现碱洗，去除可在碱性溶液中溶解的杂质即可。该酸洗碱洗的步骤可在离子交换柱中实现，离子交换柱装填催化剂，然后分别用 20%的HCl水溶液、二次去离子水、1 20%的NaOH水溶液、二次去离子水采用压力通过的方式连续通过离子交换柱以去除催化剂的杂质。然后进行有机溶剂处理上述将水洗完后还是潮湿的催化剂用有机溶剂(丙酮、 丁酮、甲醇、乙醇、异丙醇、丙三醇、甲苯、乙苯中的一种或几种)按1 1 1 10的固液 比混合，在缓慢搅拌下浸泡1 48h，通过有机溶剂替换掉催化剂中的水分，更换新鲜的有 机溶剂使用相同方法处理1 3次，然后滤出溶剂，然后在氮气或氢气或惰性气体在30-80 度温度下吹扫催化剂虑出有机溶剂。其有机溶剂浸泡的时间并不受限制，且更换有机溶剂 的次数也不限于1-3次，我们的主要目的都是充分的去除里面的水分，因此只要达到去除 水分的目的即可，上述描述只是我们提供的一种方式，其他任何能实现本步骤目的的方法 都可。去除水分的过程中，优选采用多次新鲜有机溶剂替换的方法去除水分。步骤b)的步骤可在反应釜中进行，如图1所示，在溶剂储罐A2中装入丙酮、丁酮、 甲醇、乙醇、异丙醇、丙三醇、甲苯、乙苯等有机溶剂，打卡阀门K4、K5，加热溶剂储罐A2，使 沸腾溶剂从反应釜Al底部进入经过催化剂，在反应釜Al上部的冷凝器冷凝回收流入溶剂 储罐A2，如此连续加热回流1 Mh，后换入新鲜有机溶液进行1 5次的加热回流操作。 关闭阀门K4、K5，打开阀门Kl、K2、K3、K7，然后用N2、氢气、氦气等在30 80度温度下从 Al底部连续吹扫12 72h，以去除催化剂中的有机溶剂。酸溶液可选自硫酸，盐酸(即HCl水溶液)等常见酸溶液，碱溶液可选自Na0H、K0H 等常见碱溶液，优选地，酸溶液为HCl水溶液，碱溶液为NaOH水溶液。上述的水洗最好是采用二次去离子水清洗。该水洗优选进行3-5次。浸泡时间为l_48h。有机溶剂为丙酮、丁酮、甲醇、乙醇、异丙醇、丙三醇、甲苯、乙苯中的一种或几种。优选地，在使用该催化剂前，用干燥的卤化氢气体，在30 80度下连续通过催化 剂，后再用氮气或惰性气体吹扫催化剂。优选地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种歧化硅烷催化剂的预处理方法，其特征在于，包括如下步骤：ａ）将催化剂用１％～２０％的ｐＨ值为１－４的酸溶液浸泡，然后过滤，水洗；然后再用１～２０％的ｐＨ值为１１－１４的碱溶液浸泡，然后过滤，水洗；ｂ）然后将催化剂用有机溶剂浸泡，去除催化剂中的水分，然后在３０～８０℃温度下去除有机溶剂。

【技术特征摘要】
1.一种歧化硅烷催化剂的预处理方法，其特征在于， 包括如下步骤a)将催化剂用 20%的pH值为1-4的酸溶液浸泡，然后过滤，水洗； 然后再用1 20%的pH值为11-14的碱溶液浸泡，然后过滤，水洗；b)然后将催化剂用有机溶剂浸泡，去除催化剂中的水分，然后在30 80°C温度下去除 有机溶剂。2.如权利要求1所述的歧化硅烷催化剂的预处理方法，其特征在于，步骤a)中所述酸 溶液为HCl水溶液，所述碱溶液为NaOH水溶液。3.如权利要求3所述的歧化硅烷催化剂的预处理方法，其特征在于，步骤b)中还包括 用氮气或氢气或惰性气体或前述混合气体对该催化剂进行吹扫的步骤。4.如权利要求1所述的催化剂的预处理方法，其特征在于，步骤a)中浸泡时间为 l-48h0...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁显波，周勇，姜占锋，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]