[发明专利]用于制备硅烷的方法和系统

权利要求书

1.由碱或碱土金属卤化物盐来源制备硅烷的方法，所述方法包括：

将碱或碱土金属卤化物盐电解以产生金属碱或碱土金属和卤素气体；

使金属碱或碱土金属与氢气接触以产生碱或碱土金属氢化物；

通过使卤素气体与至少一种如下组分接触而制备包含至少一种选自四卤化硅、三卤硅烷、二卤硅烷和一卤硅烷的卤代硅烷的卤化硅进料气体：

(1)与硅接触以产生四卤化硅；和

(2)与氢气接触以产生卤化氢，其中使卤化氢与硅进一步接触以产生包含四卤化硅和三卤硅烷的混合物；和

使卤化进料气体与碱或碱土金属氢化物接触以产生硅烷和碱或碱土金属氢化物盐。

2.根据权利要求1的方法，其包括在卤化进料气体与碱或碱土金属氢化物接触以前将卤化硅进料气体引入歧化系统中。

3.根据权利要求1或权利要求2的方法，其中使金属碱或碱土金属与氢气在选自甲苯、二甲醚、二甘醇二甲醚、NaAlCl₄及其混合物的溶剂中接触。

4.根据权利要求3的方法，其中将金属碱或碱土金属加入含有溶剂的反应容器中以形成反应混合物，且其中使氢气鼓泡通过反应混合物。

5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中使碱或碱土金属氢化物与卤化硅进料气体在选自甲苯、二甲醚、二甘醇二甲醚、NaAlCl₄及其混合物的溶剂中接触。

6.根据权利要求5的方法，其中溶剂含有催化剂。

7.根据权利要求6的方法，其中催化剂选自三乙基铝、各种路易斯酸、痕量碱金属及其混合物。

8.根据权利要求3-7中任一项的方法，其中当碱或碱土金属氢化物与卤化硅进料气体接触时产生包含卤化物盐和溶剂的废溶剂，所述方法包括通过将卤化物盐与溶剂分离而使溶剂再生。

9.根据权利要求8的方法，其中卤化物盐与溶剂通过将溶剂从盐中蒸发并在蒸发以后将溶剂冷凝而分离。

10.根据权利要求1-9中任一项的方法，其中卤化硅进料气体包含一种或多种金属卤化物杂质，所述方法包括冷却卤化硅进料气体以使金属卤化物杂质沉淀。

11.根据权利要求1-10中任一项的方法，其中卤化物盐通过如下步骤电解：

将盐引入容器中，所述容器包含阴极、置于阴极内的阳极和置于阴极与阳极之间的隔离物；

将电流施加于阴极和阳极上以产生卤素气体和金属碱或碱土金属；和

将卤素气体和金属碱或碱土金属从容器中排出。

12.根据权利要求11的方法，其中将至少一种选自氯化钙、氯化铝和碳酸钠的化合物加入容器中以降低卤化物盐的熔点。

13.根据权利要求1-12中任一项的方法，其中将颗粒硅以及卤素气体和卤化氢中的至少一种引入流化床反应器中，其中卤素气体或卤化氢将反应器中的颗粒硅流化。

14.根据权利要求1-13中任一项的方法，其中将通过使卤化硅进料气体与碱或碱土金属氢化物接触而制备的碱或碱土金属盐电解以产生金属碱或碱土金属和卤素气体。

15.根据权利要求1-14中任一项的方法，其中碱或碱土金属选自锂、钠、钾、镁、钡、钙及其混合物。

16.根据权利要求1-14中任一项的方法，其中碱或碱土金属为钠。

17.根据权利要求1-16中任一项的方法，其中碱或碱土金属卤化物盐包含选自氟、氯、溴、碘及其混合物的卤素。

18.根据权利要求1-16中任一项的方法，其中碱或碱土金属卤化物盐包含氯。

19.在关于碱或碱土金属的基本闭环系统中制备硅烷的方法，所述方法包括：

使卤化硅进料气体与碱或碱土金属氢化物接触以产生硅烷和碱或碱土金属卤化物盐；

将卤化物盐电解以产生金属碱或碱土金属和卤素气体；

使金属碱或碱土金属与氢气接触以产生碱或碱土金属氢化物；和

使通过金属碱或碱土金属和氢气接触而产生的碱或碱土金属氢化物与卤化硅进料气体接触以产生硅烷和碱或碱土金属卤化物盐。