[发明专利]一种由四氯化硅制备氯硅烷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由四氯化硅制备氯硅烷的方法。

背景技术

多晶硅是电子工业和光伏产业所需的主要原料。随着全球能源危机的日益加剧，太阳能作为一种清洁、可持续再生的能源，在全球范围内越来越受到关注，并带动了多晶硅产业的发展。然而，生产多晶硅产业上游单体生产过程就会产生大量的副产物四氯化硅。四氯化硅是一种高毒性物质，对眼睛及上呼吸道有强烈刺激作用，并严重污染环境。因此，如何有效利用四氯化硅变废为宝，提高多晶硅生产能力，实现可持续发展的多晶硅产业成为近年来企业和学者的热门课题。

目前比较成熟的处理四氯化硅技术如下：

1)将四氯化硅转化为白炭黑，此技术主要有气相法和沉淀法，气相法缺点在于高温高压高耗能而受到限制，沉淀法需要严格控制工艺参数，而此法的关键技术被国外垄断。

2)将四氯化硅转化为三氯氢硅，该工艺主要有高温氢化技术和低温氢化技术。高温氢化技术存在温度高，工艺复杂，加热器采用碳-碳复合材料，只能从国外进口，原料纯度要求高，转化率低等缺点使其在国内的发展受到限制，而发达国家目前已经淘汰此技术；低温氢化技术次技术仅在国外几家大企业使用，国内还没有引进此技术。

3)将四氯化硅用于光纤生产，此技术以四氯化硅为原料生产光纤对提纯技术的要求十分苛刻；即使有了高纯度四氯化硅用PECVD方法合成光纤，技术要求也十分严格，不是一般企业所能掌握的。

4)将四氯化硅转化为有机硅产品，如硅酸乙酯、四丁酮肟基硅烷和四乙酰氧基硅烷，但是很少有人开拓思维，将四氯化硅转化为氯硅烷-有机硅单体，回到有机硅产业源头，实现资源真正循环利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种由四氯化硅制备氯硅烷的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种由四氯化硅制备氯硅烷的方法，它包括以下工艺步骤：

(1)将镁屑、氯代烃按摩尔配比1∶1～1∶2加入反应器，控制反应温度为0～180℃和压力0.1～0.6MPa，当反应启动后滴加溶剂，滴加时间为0.5～2h，反应时间为1～3h，反应完全后过滤除去杂质得到氯代烃格氏试剂。

(2)根据制备的目标产物氯硅烷来确定四氯化硅与氯代烃格氏试剂的配比范围。将四氯化硅加入反应器，同时加入溶剂，控制反应温度为25～70℃，然后缓慢滴加氯代烃格氏试剂，滴加时间为1～6h，滴加完后再反应1～2h生成氯硅烷。

(3)将氯硅烷加入高效精馏塔塔釜，分别控制精馏温度在溶剂沸点，氯烃沸点以及氯硅烷沸点，通过分馏回收溶剂、氯烃，然后通过调节回流比精馏出符合客户需求的优质氯硅烷产品；副产物氯化镁烘干包装后可销往镁合金厂作为生产原料。

(4)整个反应系统通2L/min氮气保护。

(1)步骤中的化学反应方程式为：

其中

(2)步骤中的化学方程式为：

其中

n＝1，2，3

对于本发明的制备方法优势在于：

1、本发明开拓了副产物四氯化硅应用的新渠道，为多晶硅产业链的资源综合利用和可持续发展起到一定的作用。

2、本发明制备氯硅烷中，采用无引发剂自行启动制备氯代烃格氏试剂，收率可以提高到82.7％，氯硅烷产品收率≥70％，主产品含量可到99.0％，达到国际先进水平。

3、本发明采用自主研发的高效精馏塔，整个过程采用梯度蒸馏对资源进行循环利用，实现清洁生产。

附图说明：

附图为一种由一种由四氯化硅制备氯硅烷的方法的工艺装置流程图。

具体实施方案：

以四氢呋喃为溶剂，由四氯化硅制备二苯基二氯硅烷的具体方案来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此。

实例1：

(1)将镁屑、氯苯按摩尔配比1∶1.2压入格氏密闭搅拌反应器，然后开始加热搅拌，控制密闭反应器内反应温度为120℃，压力0.1MPa，当反应液变色后开启高位槽滴加四氢呋喃，滴加时间为1h，反应时间为2h，反应完全后苯基氯化镁氯苯溶液过滤除去杂质，滤液压入高位槽。

(2)根据制备的目标产物二苯基二氯硅烷的反应机理，确定四氯化硅与苯基氯化镁氯苯溶液的配比为1∶2。将四氯化硅加入耦合密闭搅拌反应器，同时加入四氢呋喃，控制反应温度为25℃，然后启动搅拌，开启高位槽阀门开始滴加苯基氯化镁氯苯溶液，滴加时间为3h，滴加完后再反应1h生成二苯基二氯硅烷；