[發明專利]氯代硅烷的綜合利用方法

有效

• 申請號: 201010158767.9
• 申請日: 2010-04-29
• 公開（公告）號: CN101830495A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 沈俊;趙燕
• 申請（專利權）人: 寧夏勝藍化工環保科技有限公司
• 主分類號: C01F11/24
• 分類號: C01F11/24;C01B33/24
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技術領域

本發明涉及一種氯代硅烷的綜合利用方法，更具體的，涉及一種利用氯代硅烷尤其是利用有機硅、三氯氫硅及多晶硅生產過程副產的氯代硅烷為原料生產氯化鈣及硅酸鈣的方法。

背景技術

有機硅、三氯氫硅及多晶硅的生產都副產大量的副產氯代硅烷，尤其是隨著多晶硅裝置的不斷投產，隨之而來的是以SiCl₄為主的副產氯代硅烷數量的急劇增加。據統計每生產1噸多晶硅將副產以SiCl₄為主的氯代硅烷10～15噸，大量副產氯代硅烷已經成為制約多晶硅產業發展的瓶頸，同時也對環境造成潛在的危害。

國際上對多晶硅副產的以SiCl₄為主的氯代硅烷的處理開發了數種工藝，其中針對SiCl₄的處理開發了冷氫化還原及熱氫化還原兩種工藝。冷氫化還原工藝是在較低的溫度及較高的壓力下利用氫氣將SiCl₄還原為SiHCl₃，如專利CN85107465、CN1436725公開了在鎳催化劑及硅粉存在情況下，用氫氣在400～500℃，1～2MPa壓力情況下還原SiCl₄為SiHCl₃的方法。該方法由于需要使用硅粉，而目前尚未解決高壓下硅粉連續加料問題，因此國內只有少數企業采用這類方法。此外，其他多晶硅企業從國外引進了另外一種被稱為熱氫化還原的工藝，即在高達1000℃以上的溫度進行氫化還原。現有生產實踐表明，熱氫化還原工藝存在單次轉化率低、副產物復雜等缺點。生產數據表明，每得到1噸SiHCl₃將副產0.1～0.2噸更難處理的Si₂H₂Cl₄、Si₂Cl₆、Si₃Cl₈等氯代硅烷，且能耗高、成本也高。

對氯代硅烷的另外一種處理方式是用于生產下游產品，如氣相法白炭黑，光導纖維，有機硅等。中國專利CN1686791公開了以有機硅生產中的副產物為原料(其中也包括SiCl₄和SiHCl₃)生產氣相法白炭黑的工藝；中國專利CN1208016公開了以SiCl₄為原料生產氣相法白炭黑的工藝。對白炭黑的市場調研表明，氣相法白炭黑消費量不及白炭黑總消費量的5％，市場容量極為有限。另外一種用SiCl₄生產的重要下游產品是有機硅中的硅酸乙酯，利用SiCl₄生產硅酸乙酯是成熟的工藝，但硅酸乙酯同樣存在市場容量小的問題。因此，無論是氣相法白炭黑還是硅酸乙酯，都難以消耗多晶硅企業副產的以SiCl₄為主的氯代硅烷。

另外，氣相法白炭黑和硅酸乙酯的生產利用的都是氯代硅烷中的硅元素，以SiCl₄為例，硅元素只占到其分子質量的16.5％，其余83.5％的氯元素都沒有被充分利用。因此，從資源利用，原子經濟的角度出發，如何有效利用氯代硅烷中的氯元素，同時得到市場容量大，附加值高的含氯產品顯得更為重要。

與此同時，氯化鈣是一種重要的含氯化工產品，市場容量大，被廣泛應用于冷凍、道路除雪、采油助劑、污水處理、水泥抗凍劑等方面。氯化鈣的生產以往多使用鹽酸與石灰石反應的工藝制得，如中國專利CN91106411.7公布了一種用鹽酸和石灰石礦漿反應制備液體氯化鈣的方法，該法制得的氯化鈣產品質量高，但單成本也高。近幾年使用氨堿廢液法制取氯化鈣成為主流，但氨堿廢液法制得的氯化鈣產品中堿金屬氯化物含量較高，尤其是氯化鈉的含量高達7％，限制了該類產品的品質與用途。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種氯代硅烷綜合利用的方法，既安全又有效。即利用有機硅、三氯氫硅及多晶硅生產過程副產的氯代硅烷為原料生產氯化鈣及硅酸鈣，提高了氯代硅烷的綜合利用價值。

本發明的技術方案：以氯代硅烷為原料，與含鈣原料反應制備氯化鈣及硅酸鈣。氯代硅烷和含鈣物料于30～350℃、常壓～5MPa條件，水或水蒸汽介質中發生氣-固-液或固-液反應(10～200min)；反應所得產物經過液固分離得到氯化鈣及硅酸鈣。氯化鈣在液相、硅酸鈣在固相。

其中，所述的氯代硅烷為Si_nH_mCl_2n+2-m，其中m＝0、1或2；n＝1、2或3。