[发明专利]制备高纯度六氯乙硅烷的方法

说明书

本发明涉及通过蒸馏制备高纯度六氯乙硅烷的方法。

EP-A 1264798描述了通过从其它氯硅烷和工业废气中馏出而由多晶 硅沉积产生的废气制备六氯乙硅烷。GB 923784描述了通过在200-600℃的 温度范围内热裂解三氯硅烷制备六氯乙硅烷，所述反应必须在保护气体下 或在氢气下进行。DE 1142848同样描述了通过在电子炉中加热三氯硅烷至 200-1000℃得到高纯度六氯乙硅烷。这个反应也是在保护气体下或用氢气作 为运输气体进行。WO-A 06109427描述了通过用活性炭处理，而后通过蒸 馏从六氯乙硅烷中去除硅烷醇。在V.A.Schaligin等人的Ultrareine Stoffe No. 4(1994)中描述了在六氯乙硅烷的蒸馏中，不应超过产物的沸点，因为否则 会发生六氯乙硅烷的分解。

本发明提供一种通过蒸馏包含六氯乙硅烷的混合物来制备六氯乙硅烷 的方法，其特征在于在蒸馏中水的存在量不超过10ppbw(以重量计十亿分 之一份)。

依据本发明使用的包含六氯乙硅烷的混合物除了六氯乙硅烷外还包含 四氯硅烷以及可能的痕量三氯硅烷。

依据本发明使用的包含六氯乙硅烷的混合物优选包括由HCl与硅化钙 反应、氯与硅反应、或由多晶硅沉积产生的工业废气得到的氯硅烷混合物， 更优选包括多晶硅沉积中得到的工业废气(以下称为工业废气)。依据本发 明使用的这些氯硅烷混合物在纯化前或期间可以用氯处理以将氢氯硅烷转 化为氯硅烷，因为尤其是具有较高氢含量的氢氯硅烷可以自燃。

依据本发明使用的氯硅烷混合物还可以与其它物质混合，例如活性炭 或优选热解或通过沉淀法产生的二氧化硅。

特别是，依据本发明使用的氯硅烷混合物的硅烷醇，如果有，其含量 仅最多＜1ppbw。例如由水与氯硅烷反应形成硅烷醇是不期望的，因为其可 以缩合成二硅氧烷。六氯二硅氧烷的形成尤其是不利的，因为其沸点与六 氯乙硅烷的沸点仅有略微差别，因而难于去除。

依据本发明使用的氯硅烷混合物优选是液体。如果氯硅烷混合物包含 工业废气，其优选在蒸馏之前冷凝，例如通过简单冷却至优选＜20℃，更优 选冷却至10-20℃。

本发明的蒸馏可以在标准压力下、加压下或减压下实施。这基本上由 氯硅烷混合物的组成来决定的。例如，当不存在杂质如氯化钛或六氯二硅 氧烷时，可以在减压下蒸馏。

然而，优选在标准压力下或最小程度的加压下进行本发明的蒸馏。相 反，减压是不优选的，因为在减压的情况下，用于实施本发明的方法的设 备中存在的任何渗漏都可能导致环境中的具有一定含水量的空气与氯硅烷 混合物接触。

本发明的蒸馏更优选在周围大气压的压力下，即900-1100hPa下，尤其 是980-1020hPa下进行。

本发明的蒸馏可以在存在或不存在保护气体如氮气、氦气或氩气下进 行；然而，也可以在空气下进行，条件是含水量不超过10ppbw。仅仅从成 本上考虑，优选蒸馏在氮气存在下进行。

在本发明的蒸馏中，水存在的量优选不超过5ppbw，更优选不超过1 ppbw；特别是，在蒸馏中不存在水。这例如通过对进料的氯硅烷混合物进 行干燥而实现，所述干燥可以通过迄今已知用于干燥气体和液体的任何方 法来进行。在工业条件下，在蒸馏期间稳定供给的保护气体可能不停地添 加新的湿气。为了防止这种情况，可以用压力平衡阀密封设备，其向外部 释放任何产生的加压，而不允许任何由外向内的压力平衡。在加热设备时 产生的加压放出，直到设备处于平衡状态。当设备被冷却时，再次产生减 压，其必须被抵消。压力平衡阀或者可以是在加压下开启并且在减压下供 给保护气体的机械阀，或者是可以简单地是充满隔离液体的计泡器。然而， 后者在冷却情况下不能进行减压的平衡。

本发明的蒸馏可以通过任何迄今已知的方法进行，例如通过真空蒸馏 或在标准压力下蒸馏。优选压力为300-600mbar，应避免压力＜10mbar， 因为那样六氯乙硅烷即使在室温下也会挥发。

在本发明的上下文中的术语“减压”应理解为本发明技术人员已知的 所有类型的减压，例如低真空和高真空。

在依据本发明的方法中，柱顶温度优选为146-149℃，更优选 147-148℃，每种情况下在周围大气的压力下，即优选990-1020hPa下。

在所谓的真空蒸馏中，使用调速膜式泵是有利的，因为其维持真空在 确定的水平上而无需气镇。