[發(fā)明專利]反應(yīng)裝置及使用該反應(yīng)裝置制備最終產(chǎn)物的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110281394.2
• 申請(qǐng)日: 2021-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN113019265B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉見華;趙雄;萬燁;趙宇;嚴(yán)大洲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司;洛陽中硅高科技有限公司
• 主分類號(hào): B01J8/04
• 分類號(hào): B01J8/04;B01D3/14;B01D3/32;C01B33/107
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 杜德海

本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體涉及一種反應(yīng)裝置，還涉及一種使用該反應(yīng)裝置制備最終產(chǎn)物的方法。所述反應(yīng)裝置包括中間產(chǎn)物制備器和最終產(chǎn)物制備器，中間產(chǎn)物制備器具有第一容納腔、原料進(jìn)口和中間產(chǎn)物出口，其中，第一容納腔內(nèi)設(shè)有第一催化劑層和第一精餾層，第一精餾層位于第一催化劑層的上方，中間產(chǎn)物出口位于第一精餾層的上方；最終產(chǎn)物制備器具有第二容納腔、中間產(chǎn)物進(jìn)口和第一最終產(chǎn)物出口，中間產(chǎn)物進(jìn)口與中間產(chǎn)物出口連通，第二容納腔內(nèi)設(shè)有第二催化劑層和第二精餾層，第二精餾層位于第二催化劑層的上方，第一最終產(chǎn)物出口位于第二精餾層的上方。本發(fā)明實(shí)施例的反應(yīng)裝置具有反應(yīng)條件寬松、反應(yīng)容易控制、雜質(zhì)生成少、反應(yīng)成本低等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體涉及一種反應(yīng)裝置，還涉及一種使用該反應(yīng)裝置制備最終產(chǎn)物的方法。

背景技術(shù)

一氯硅烷在半導(dǎo)體制造工藝中主要用于氮化膜的沉積，與三氯氫硅、二氯二氫硅等無機(jī)硅相比，其具有沉積溫度低、硅含量高和沉積過程消耗低的優(yōu)點(diǎn)，此外，一氯硅烷也是合成三甲硅烷基的原材料。半導(dǎo)體行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)一氯硅烷的需求迅速增加。一氯硅烷是三氯氫硅歧化制備硅烷的中間產(chǎn)品，三氯氫硅歧化反應(yīng)制備硅烷包括以下三個(gè)平衡反應(yīng)：

上述第一反應(yīng)為：三氯氫硅歧化反應(yīng)生成二氯二氫硅和四氯化硅，第二反應(yīng)為：二氯二氫硅歧化反應(yīng)生成三氯氫硅和一氯硅烷，第三反應(yīng)為：一氯硅烷歧化反應(yīng)生成二氯二氫硅和硅烷，三個(gè)平衡反應(yīng)均為可逆反應(yīng)。

申請(qǐng)公布號(hào)為CN103354802A的發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種一氯硅烷的制備方法和裝置，采用二氯二氫硅和硅烷作為原料在催化劑作用下反應(yīng)生成一氯硅烷，即利用上述的第三反應(yīng)的逆反應(yīng)制備一氯硅烷。一方面，受反應(yīng)平衡的限制，導(dǎo)致最終產(chǎn)物一氯硅烷轉(zhuǎn)化率較低、產(chǎn)量低，規(guī)模化制備難度大。另一方面，需要通過調(diào)整原料的配比來控制反應(yīng)產(chǎn)物，而在反應(yīng)過程中不可避免的會(huì)通過其他反應(yīng)生成二氯二氫硅，導(dǎo)致原料配比難以控制。此外，二氯二氫硅價(jià)格昂貴，來源受限，導(dǎo)致一氯硅烷制備成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是基于發(fā)明人對(duì)以下事實(shí)和問題的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)做出的：

上述三氯氫硅歧化反應(yīng)制備硅烷的三個(gè)反應(yīng)均為可逆反應(yīng)，當(dāng)某一反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，通過將該反應(yīng)的產(chǎn)物分離出，能促使該反應(yīng)向生成該產(chǎn)物的方向繼續(xù)進(jìn)行。

三氯氫硅的沸點(diǎn)為31.8℃，二氯二氫硅的沸點(diǎn)為8.3℃，四氯化硅的沸點(diǎn)為57.6℃，一氯硅烷的沸點(diǎn)為-30.4℃，硅烷的沸點(diǎn)為-111.9℃，上述五種產(chǎn)品的沸點(diǎn)相差較大。

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明一方面提供了一種反應(yīng)裝置，以提高最終產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)最終產(chǎn)物的規(guī)模化制備。

本發(fā)明另一方面提供了一種利用反應(yīng)裝置制備最終產(chǎn)物的制備方法。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的反應(yīng)裝置，所述反應(yīng)裝置包括：

中間產(chǎn)物制備器，所述中間產(chǎn)物制備器具有第一容納腔以及與所述第一容納腔連通的原料進(jìn)口和中間產(chǎn)物出口，其中，所述第一容納腔內(nèi)設(shè)有第一催化劑層和第一精餾層，所述第一精餾層位于所述第一催化劑層的上方，所述中間產(chǎn)物出口位于所述第一精餾層的上方；和

最終產(chǎn)物制備器，所述最終產(chǎn)物制備器具有第二容納腔以及與所述第二容納腔連通的中間產(chǎn)物進(jìn)口和第一最終產(chǎn)物出口，所述中間產(chǎn)物進(jìn)口與所述中間產(chǎn)物出口連通，其中，所述第二容納腔內(nèi)設(shè)有第二催化劑層和第二精餾層，所述第二精餾層位于所述第二催化劑層的上方，所述第一最終產(chǎn)物出口位于所述第二精餾層的上方。