[发明专利]高纯度SiCl4提纯方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种SiCl₄提纯方法。

背景技术

电子信息产业是21世纪的重要产业，而光纤通信以其传输容量大，传输距离长、衰减小、抗干扰能力强等特点逐步成为信息传输的重要方式，是未来信息产业的支柱之一。近几年来中国的光纤需求量已超过英国，是继美国、日本之后的第三大国，中国已成为光纤制造第一大国。光纤预制棒是光纤的原料，对光纤的性能、质量起着至关重要的作用。2007年国内光纤预制棒的需求量已达2000万公里，2009年8000万公里，2012年达到1.5亿公里左右。随着IP-TV的互联网的发展，和小城镇建设的发展，光纤到户已经成为必然，3G、4G网络的快速发展对光纤及光纤预制棒的需求将大幅度增长。

光纤级四氯化硅是制备光纤预制棒的主要原料，占预制棒成本的30～40％。全球各个国家所使用的高纯度四氯化硅大多来自德国默克、德固萨公司。德固萨公司是世界最有名的专门生产PCVD、VAD、MCVD光棒工艺用高纯四氯化硅的生产企业。目前，我国光纤预制棒的生产已经处于快速发展的阶段，但是，国内光纤预制棒企业高纯四氯化硅原料80％～90％依靠进口。所以，企业要突破瓶颈，推动整个行业的发展，必须做到高纯度四氯化硅国产化。

高纯度SiCl₄可用于制备光纤预制棒、高纯石英以及硅外延片等，是一种具有高附加值的硅源材料。制备光纤预制棒的高纯度SiCl₄一般分为光纤级和普通级。普通级SiCl₄主要用于OVD和VAD工艺制作光纤预制棒外包层的原料。光纤级SiCl₄是生产光纤预制棒的主要关键原料，它主要用于OVD和VAD工艺制作芯棒、MCVD和PCVD工艺制作的原料。在光纤传输过程中不可避免的存在损耗，造成光纤传输损耗的原因很多，诸如瑞利散射，在红外、紫外区的固有吸收，光纤结构不完整造成的辐射和散射，杂质吸收等等。其中杂质吸收是关键因素。因此，低损耗光导纤维研究和光纤制造技术的水平与原材料的纯度有着密切的关系，光纤用SiCl₄的纯度对光纤传递损耗影响最大，直接影响光纤的质量。为降低光纤损耗，光纤的主要原材料SiCl₄必须经过严格提纯，以除去有害金属元素(Cu、Fe、Co、Ni、Mn、Cr、V等离子)、含氢化合物和碳氢化合物等有害组分杂质。

目前国内，光纤级四氯化硅生产企业仅有几家，上海翔骏光纤电子材料有限公司为最早的企业，目前和富通集团合资成立富通翔骏新材料科技有限公司，他们采用的工艺为精馏提纯，共沸物杂质难以彻底去除。第二家是武汉新硅科技有限公司，采用三塔精馏法，二塔连续精馏生产光纤用OVD、VAD级产品，三塔连续特殊精馏工艺生产光纤用PCVD级产品，产品中共沸物杂质难以分离，产品质量并不稳定。天津茂通精细化工技术有限公司专利报道工艺为：精馏——水处理——精馏三过程，该工艺复杂，且第二步为化学过程，有水的加入，生产无水峰产品比较困难。国内厂家生产技术及成本控制水平距离国外公司还有很大差距。国内同类产品纯度一般达到99.999％～99.99999％。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有方法制备的高纯度SiCl₄中共沸物、含硼磷以及OH化合物杂质难以分离的技术问题，提供了一种高纯度SiCl₄提纯方法。

高纯度SiCl₄提纯方法如下：

一、将粗SiCl₄、氯化亚铜或者氯化锌与无机盐加入反应釜中，粗SiCl₄中共沸物与无机盐在氯化亚铜或者氯化锌催化下反应20-60min，所述的无机盐为Na₂CO₃或K₂CO₃，氯化亚铜或者氯化锌投加量为粗SiCl₄质量的0.01％-0.1％，无机盐的加入量按照粗SiCl₄中共沸物含量确定为共沸物质量的100.1％-102％，反应得到高沸点混合物；

二、步骤一的产物通过屏蔽泵打入到常压精馏塔1中，从塔釜排掉重组分，从塔顶排出轻组分，SiCl₄粗精馏产物从常压精馏塔侧线采出，回流比为5～20∶1，精馏温度为60℃～90℃；

三、SiCl₄粗精馏产物以0.03～0.15m/min流速从吸附柱的底部进料口进入吸附柱中，SiCl₄吸附后产物从吸附柱顶部出料口出来；