[發明專利]用于在制備氯硅烷時加工細粒狀固體的方法

有效

• 申請號: 201380066528.2
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN104854025A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: J.馬里納斯佩雷斯;E.米;H.勞萊德;F.克羅普夫岡斯
• 申請（專利權）人: 贏創德固賽有限公司
• 主分類號: C01B33/00
• 分類號: C01B33/00;C01B33/107
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周鐵;林森

本發明涉及通過液壓加工細粒狀固體的方法，所述細粒狀固體產生在氯硅烷的制備過程中，以及涉及根據本方法獲得的壓制品。

氯硅烷例如四氯化硅（SiCl₄，縮寫為STC）、三氯硅烷（HSiCl₃，縮寫為TCS）和二氯硅烷（H₂SiCl₂）為一種重要的具有廣泛應用范圍的物質種類。使用它們作為原材料以制備SiO₂，所謂的熱解法二氧化硅，作為有機硅烷和硅酸酯的起始材料以及作為光波導和半導體硅或者太陽能硅（Solar-Silizium）的反應物。

因此能夠成本低地并且安全地大量制備氯硅烷在技術和經濟上具有最高的重要性。

將硅（Si）和氯化氫（HCl）和/或氯（Cl）在一個反應器中，例如流化床反應器或固定床反應器或攪拌床反應器中反應，由此產生無機氯硅烷如SiCl₄和/或HSiCl₃和/或H₂SiCl₂或它們的混合物并且作為產物氣體從反應器中離開并且緊接著被進一步處理。

根據生產，所述產物氣體包含固體像例如含有硅、鐵、氯化鐵和/或氯化鋁的粉末和/或粉塵。例如氯化鐵和氯化鋁為反應副產物，這是由于，加入的原料硅含有為污染物的少量的這些金屬，其在產物氣體（所謂的蒸汽）的液化后，殘留在液相中并沉積在裝液相的容器中。由此它們可從已形成的氯硅烷混合物中分離出來。

在制備氯硅烷的反應器中也殘留了上述固體。特別在制備三氯硅烷和四氯化硅的流化床法中出現了以粉末、粉塵（例如濾塵）和/或灰（例如高溫氣體濾灰）形式的這些固體。在本發明的范圍內將這類固體歸納在“細粒狀固體”概念下。

所述細粒狀固體主要具有硅和鐵，并且它們還可含有氯化合物。所述細粒狀固體與在反應條件下為氣態反應產物（例如TCS和STC）的氯化合物一起從反應器中移出。

在流化床法中，將直徑為約500μm的磨細的冶金級硅與氯化氫反應。在反應的進行過程中，硅顆粒越來越小并最終能夠作為粉塵從反應器中離開。在所述反應產物TCS和STC冷凝之前，通常用過濾器或旋風分離器分離這些粉塵。因為它們非常細并且除了含有鐵還含有大量的硅部分，所以它們為富有價值的原材料。

其它含硅固體在由甲硅烷制備硅的過程中通過分離工藝產生。這類固體通常為由產物中粗的部分組成的混合物，其經過篩從所述工藝中分離出來，這類固體同樣也是分析殘留物并且不是符合規格要求的物質。硅含量通常超過99%。

專利文件DE?10?2009?037?155?B3設計了，將從流化床中移出的粉塵在相連的第二流化床反應器中轉化。這個方法具有缺點，即大部分的固體由于其極細狀也從第二反應器中移出，而沒有物質上的轉化。

DE?10?2009?020?143?A1公開了來自晶片生產的鋸廢棄物的后處理方法。在這種情況中將含有硅和有機化合物的鋸廢棄物在制粒機盤上制成顆粒并且應這樣提供進一步用于氯硅烷制備中。從其中分離出這些含硅鋸屑或粉塵的鋸漿料作為濾餅或作為在硅樹脂油或聚乙二醇中的這些廢料的懸浮液產生。但將各個組分分離開來是耗費大的，并且在該料流中除了硅以外的高含量的有機化合物導致在氯硅烷反應器中形成眾多非期望的副產物。此外，由結晶材料制得的顆粒機械上僅具有低的穩定性并很快再次裂解。

另一種可能性（上述固體再次結合為更大的聚集體或者團塊）在于將這些固體熔融或燒結。然而，在這種情況下由于高的熔融溫度所需的能量消耗是不利的。

因此存在任務，這樣改變細粒狀固體以致能將其再次輸送到氯硅烷制備過程中。

通過加工細粒狀固體的方法并且通過根據該方法獲得的壓制品解決所述任務。

本發明主題為用于在制備氯硅烷時加工細粒狀固體的方法，其特征在于，將細粒狀固體通過液壓壓制成具有增加密度的物體。通過液壓壓制細粒狀固體的操作方式在本發明的范圍內等同于在液壓機內壓制細粒狀固體。根據液壓原理運行的裝置為本領域技術人員已知的。

主要從以下看出所要求保護方法的優點：在實施所述方法后獲得壓制品，其能以更簡單的方式輸送回氯硅烷的制備過程中，而不需要如通常情況地必須操作極易起塵的粉末。例如能借助于傳輸帶或容器操作根據本發明獲得的壓制品，并將其輸送回氯硅烷制備過程中。防止危險的細粒狀固體起旋渦的氣密裝置或帶有過濾裝置的耗費大的吸濾就實施根據本發明的方法而言是多余的。

以下更詳細地描述本發明。