[发明专利]一种以氟硅酸盐为原料生产四氟化硅的方法

说明书

本发明涉及一种以氟硅酸盐为原料生产四氟化硅的方法，其特征在于：将氟硅酸盐与含氟化氢的液体进行反应，得到四氟化硅和含氟化盐的氟化氢溶液。四氟化硅通过气体分离纯化操作得到四氟化硅产品，含氟化盐的氟化氢溶液通过固液分离操作得到氟化盐固体产品与氟化氢。

技术领域

本发明涉及一种生产四氟化硅的方法，尤其是以氟硅酸盐为原料生产四氟化硅的方法，属于无机氟化工技术领域。

背景技术

四氟化硅是无机氟化工行业和半导体行业的重要原材料。电子级的四氟化硅可用于蚀刻剂、掺杂剂、外延沉积扩散硅源等，以及制备电子级硅烷、纯硅、高纯石英玻璃等；工业级的四氟化硅则广泛用在制备氟化氢、白炭黑，氟硅酸和氟化铝等。目前用氟硅酸盐生产四氟化硅的方法主要有氟硅酸盐浓硫酸分解法与氟硅酸盐热解法。

1、氟硅酸盐浓硫酸分解法：将氟硅酸盐和浓硫酸反应，得到硫酸盐、四氟化硅和氟化氢气体。四氟化硅气体经除尘、冷却、干燥、精制、压缩制得高纯气体；氟化氢气体经除尘、精馏、冷却等制得无水氟化氢。该方法的优点：氟硅酸盐和浓硫酸一步反应可同时得到高附加值的四氟化硅和无水氟化氢气体。该方法的缺点：副产低附加值的硫酸盐、工况苛刻、对设备要求较高。如公开号为CN 101948114 A公开的一种硫酸酸化氟硅酸钠制备四氟化硅和无水氟化氢的方法的专利中，氟硅酸钠和过量硫酸反应后，除了所得到的四氟化硅和氟化氢气体外，还得到硫酸钠固体残渣。

2、氟硅酸盐热解法之一：将氟硅酸盐在高温，微负压下加热分解，制备四氟化硅并联产氟化盐。该方法的优点：生产工艺简单、反应单一、四氟化硅产品纯度高。该方法的缺点：热解温度较高。例如，公开号为CN104843713 A公开的一种高温分解氟硅酸钠制备四氟化硅的方法及其装置的专利中，记载了氟硅酸钠的分解温度需控制在500℃~900℃的温度范围内进行分解反应；又例如公开号为CN106865500 A公开了一种用氟硅酸制备氟化氢的循环生产工艺，该专利中记载了氟硅酸锂、氟硅酸钙、氟硅酸锶、氟硅酸钡的分解反应温度范围在250℃~550℃，由此可见氟硅酸盐热解法制备四氟化硅并联产氟化盐的方法其热解温度较高，生产工况要求苛刻，设备要求高。由于氟硅酸盐热解反应的反应温度过高，容易使副产物氟化盐在高温时产生发粘、结壁现象，使反应较难进行，严重时甚至使反应无法进行。另一方面，热解反应对系统的密封性要求严格，工业化大生产中较难保证，因此不利于规模生产。

3、氟硅酸盐热解法之二：为了解决副产物氟化盐在高温时易于发粘，造成结壁的现象，影响热分解反应的问题，申请号公开号为CN 102317201 A公开了一种用于在流化床中由氟硅酸盐生产四氟化硅的方法和体系，其方法为将部分热解后得到的四氟化硅气体循环加热至400~800℃返回流化床，使氟硅酸盐在流态化状态下热解。该方法部分解决了氟硅酸盐热解法的问题，即热解后的副产物氟化盐在高温时易于发粘，造成结壁的现象，但未解决热解温度较高、生产工况要求苛刻、设备要求高等问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种以氟硅酸盐为原料生产四氟化硅的方法，解决了现有技术中采用氟硅酸盐热解法制备四氟化硅的分解反应温度高、设备要求高的问题；同时，也解决了氟硅酸盐浓硫酸分解法中副产低附加值硫酸盐固体的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种以氟硅酸盐为原料生产四氟化硅的方法，包括如下步骤：将氟硅酸盐与含氟化氢的液体进行反应，得到四氟化硅和含氟化盐的氟化氢溶液；将四氟化硅通过气体分离纯化操作得到四氟化硅产品；将含氟化盐的氟化氢溶液通过固液分离操作得到氟化盐固体产品与氟化氢。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：将氟硅酸盐浓硫酸分解法中不能循环利用的硫酸原料变为易于分离再生并可循环利用的氟化氢，整个反应过程可循环进行，无多余副产物。

本发明具有的另一个有益效果是：因为氟化氢液体的低沸点物理性质，使得氟硅酸盐分解温度相较于氟硅酸盐浓硫酸分解法进一步降低，工况更温和，对设备要求更低。