Способ получения четыреххлористого кремния Советский патент 1979 года по МПК C01B33/08 

1

. Изобретение относится к области технологии неорганических веществ, в частности к получению четыреххлористого кремния, который используется для получения аэросила и различных кремнийорганических соединений.

Известен способ непрерывного получения четыреххлористого кремния путем взаимодействия кремния с хлором при температуре . Избыточное тепло реакции отводят путем продувания реактора охлажденными парами получаемого галогенида.

Основным недостатком способа является малая производительность печи хлорирования (1,2 т/сутки).

Известен способ получения четыреххлористого кремния путем хлорирования хлорсодержап-1,им агентом кремния или кремнийсодержап.его соединения, в частности ферросилиция, в противотоке при температуре 1100-1250С. Способ осуществляют в вертикальной двухконусной печи, снабженной водоохлаждаемыми рубашками для съема тепла реакции. Хлор со скоростью 40-50 подают в нижнюю часть печи под слой кускового графита, служащего распределителем хлора. Температура в нижней части печи составляет 100-150°С. Температура в реакционной зоне 1100- 1250 С. При хлорировании кремния и ферросилиция из содержащихся в них примесей металлов образуются хлориды металлов (СаСЬ, СгС1з, МпСЬ), находящиеся в реакционной зоне в расплавленном состояНИИ. Стекая вниз хлориды попадают на графит, имеющий температуру 150°С, где застывают, образуя с графитом и с частью непрореагировавщего кремния шлаковую корку, затрудняющую доступ хлора в реактор. Это приводит к необходимости периодически (через каждые 2 ч) разбивать шлаковую корку. Образующийся огарок накапливается в печи и периодически (через 10-12 суток) его необходимо выгружать с кусками битого графита. Производительность способа 2,5-3 т/сутки.

Основным недостатком известного способа является низкая производительность процесса.

С целью повышения производительности процесса, предлагается способ, по которому хлорирование кремния или кремнийсодержащего соединения ведут в противотоке при температуре 1100-1250°С и хлор подают в аппарат хлорирования четырьмя равными потоками по высоте аппарата, разделяющими объем аппарата на четыре равные реакционные зоны, при поддержании весового соотношения количества подаваемого хлора в каждом потоке и количества кремния, находящегося в каждой реакционной зоне, равным 1 : 0,15-1.

Предложенный сиособ осуществляют в аппарате с секционной подачей хлора диаметром 1 м, высотой 3,5 м, высота одной зоны 0,5 м, в нижней части аппарата размещена решетка и футерованный приемник для вывода расплава. Температура в реакционной зоне 1100-1250°С. Количество зон хлорирования - 4. Количество хлора, подаваемого в каждую зону составляет 20- 120 (или 60-400 кг/ч). В каждой зоне хлор разбавляется парами из нижних зон. Образующиеся в процессе хлорирования хлориды металлов (CaClg, MnCla, CrCls) при температуре процесса 1100- 1250°(3 в расплавленном состоянии выводят через решетку в Приемник расплава, что избавляет от необходимости останавливать процесс для щуровок. При этом производительность процесса увеличивается в несколько раз по сравнению с известным и составляет 15-25 т/сутки в зависимости от соотношения количества хлора в каждом потоке к количеству кремния в каждой реакционной зоне.

Пример. В указанный аппарат, загруженный кремнием на высоту 2 м, подают хлор четырьмя равными потоками по высоте аппарата со скоростью 60, 222 и 400 кг/ч, Соотношение количества хлора к кремнию соответственно составляет 0,15, 0,55, 1,0. Процесс ведут при температуре соответственно 1000, 1150 и 1250°С. Через 30 мин в верхнюю часть аппарата добавляют кремник В количестве-, ряЕн-ем- прорбЯГЕгроеагпгему.

Из верхней части аппарата выводят четЫрехХЛористый кремний, Ka4ectB6 которого указано ниже. Внешний вид

Прозрачная, бесцветная или жёЛтбьа ая ЖВДк§й ь.

Плотность при 20°С, г/см

1,49 Температурные пределы Яёрегонки при давлений

57

760 мм рт. ст.

Остаток после перегонки, % Не более 2,5 Содержание железа, %Не более

0,0008 Содержание свободногоНе более 0,2

хлора, %

За час получено четыреххлорйстого кремния соответственно 288, 1150 и 1920 кг.

По известному способу получают в час 115 кг четыреххлорйстого кремния, т. е. в 2,5-15 раз меньще, чем по предложенному.

Формула изобретения

Способ получения чefьIpexxЛopиCfdIo кремния Путем хлорирования кремния или кремнийсодержащего соединения в противотоке при температуре 1100-1250°С, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, хлор подают в аппарат хлорирования четырьмя равными потоками по высоте аппарата, разделяющими объем аппарата на четыре равные реакционные зоны, при поддержании весового соотнощения количества подаваемого хЛбра В каждом потоке и кЬличестВа кремний, нйхоДящегбся в каждой реакционной зойе, равньш 1:0,Г5-1.