[發明專利]一種硅烷和氟化氫的生產方法

無效

• 申請號: 200910094270.2
• 申請日: 2009-03-30
• 公開（公告）號: CN101638415A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 梁雪松;梅毅;肖勇;楊亞斌;吳立群;王汝春
• 申請（專利權）人: 云南省化工研究院
• 主分類號: C07F7/18
• 分類號: C07F7/18;C01B7/19
• 代理公司: 昆明合眾智信知識產權事務所
• 代理人: 張媛德;范嚴生

技術領域：

本發明涉及一種利用四氟化硅生產硅烷和無水氟化氫的方法，尤其是對磷肥產業副產四氟化硅進行氟、硅資源高效率和高效益綜合利用的方法。

背景技術：

四氟化硅是生產濕法磷酸和普鈣的副產品。目前，我國磷肥產業副產的四氟化硅都是用水吸收后以氟硅酸(約560kt折100％H₂SiF₆)的形式回收，仍以生產氟硅酸鈉等低附加值產品為主。因為經濟效益低下影響了生產廠家回收氟硅酸的積極性，造成寶貴的氟、硅戰略資源流失，同時也嚴重破壞和污染了生態環境。磷礦石中含有約2～5％的氟，在濕法磷酸生產中約有60％的氟進入氣相，隨著濕法磷酸和磷肥行業生產規模的不斷發展壯大，副產四氟化硅數量驚人，高效率和高效益綜合開發利用好磷肥副產的氟、硅資源迫在眉睫。

目前，國內外對于磷肥副產四氟化硅的綜合利用可以分為氟和硅兩個部分。氟資源的綜合利用主要是將四氟化硅用水吸收生成氟硅酸，然后將其轉化為氟化物，如氟化鈉、氟化鉀、冰晶石、氟化鋁、氟化銨、氟化氫銨、氫氟酸和無水氟化氫等。其中將氟硅酸加工成氫氟酸和無水氟化氫，雖然技術難度較大，但因其附加值高，用途廣泛，市場需求持續穩定增長，因而一直是行業研究開發的熱點課題。

磷肥產業副產氟硅酸制備氟化氫的工藝路線可以概括為兩種方法：直接法和間接法。直接法是指由氟硅酸通過一步反應生成四氟化硅和氟化氫，分離凈化后得到氫氟酸。間接法是指將氟硅酸先轉化為含氟化合物后，再通過強酸酸化生成氟化氫。但是，直接法制備氟化氫的工藝處于試驗研究階段，且此法對氟硅酸濃度要求較高，濕法磷肥(酸)副產氟硅酸濃度難以達到，同時設備材質和工藝條件要求苛刻，能耗較大；采用間接法制備氟化氫工藝：I.氟氫化鈉(鉀)中間法熱解能量消耗較大；II.氟化鈣中間法的缺點是工藝路線長，產品成本較高；III.氟硅酸鹽中間法的工藝路線長、產品成本較高、能耗較大。

磷肥產業對于硅資源的綜合利用主要是將四氟化硅用水吸收生成氟硅酸，然后將其轉化為將其轉化為白炭黑、水玻璃和硅膠。其中由氟硅酸制備白炭黑的工藝路線也可以概括為兩種方法：直接法和間接法。直接法是指在氟硅酸制備氟化物的反應過程中直接將氟硅酸中的硅轉化為白炭黑的方法；間接法是指在氟硅酸制備氟化物過程中先生成含氟硅膠，然后將其轉化為白炭黑的方法。純堿法和氨化法直接制備白炭黑工藝的缺點是反應中產生大量二氧化碳氣體，酸化操作產生大量的酸性廢水，處理負擔較重。此外，生成的氟化鈉與二氧化硅采用重力分離效果有限，氟損失較高，所得白炭黑質量不高。間接法制備白炭黑的工藝是目前國內白炭黑廠普遍采用的沉淀法工藝，只是水玻璃原料由含氟硅膠制備，成本較低。但是該法生產的白炭黑產品較水玻璃法相比其比表面積偏低，在應用試驗中，力學性能指標不高。

以上所述是目前我國磷肥產業對副產的氟、硅資源綜合利用的傳統工藝和產品狀況，可以明顯看出，無論采用何種工藝路線，均存在如下弊端：對于硅資源的綜合利用附加值低，產品品種極少，經濟效益低下；各種工藝路線都會產生大量廢水，處理負荷較大，環境效益差。且對于氟資源的綜合利用主要是生產氟化氫，但前述各種工藝路線都存在工藝流程復雜、設備材質和工藝條件要求苛刻、能耗較大廢水量多、產品成本較高等問題?？偠灾?，磷肥產業對副產氟、硅資源的傳統利用方法未能做到高效率和高效益綜合利用。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供了一種利用磷肥產業副產四氟化硅氣體通過簡短工藝流程及簡單設備，過程中不會產生難以處理的廢棄物，高效環保的綜合利用磷肥產業副產的氟、硅資源生產硅烷和氟化氫的方法。

本發明所述的硅烷和氟化氫的生產方法，其方法如下：

a.四氟化硅氣體或者含四氟化硅的混合氣體經過預處理；

b.預處理后，通入裝有醇及混合醇的帶攪拌醇解反應器中；

c.四氟化硅與醇及混合醇的摩爾比控制在1∶3.5-4.5之間；

d.控制醇解反應器中的反應溫度在25℃至130℃之間，壓力控制在200mbar至1bar之間進行醇解反應；

e.反應時間控制在20-130min之間，得到不同的烴氧基硅烷產品和氟化氫。

f.通過四氟化硅醇解反應得到不同的烴氧基硅烷產品和氟化氫。

步驟a所述的預處理為除塵、脫水，凈化分離。

步驟b所述的醇及混合醇為甲醇、乙醇，乙醇和水的混合溶劑，甲醇和乙醇的混合溶劑。

本發明所述的硅烷和氟化氫的生產方法，可通過控制反應條件獲得多種烴氧基硅烷產品，烴氧基硅烷可用如下通式表示：