[发明专利]通过控制硅的制造来改善直接工艺性能的一种方法

说明书

本发明涉及在制造硅时，使用某些不挥发的磷化合物，该硅是用于生产烷基卤硅烷的直接工艺中。当用一定量时，处在可还原态的磷，在直接工艺中起助触媒作用。如果在提纯时，控制硅中还原磷化合物的含量，则该含磷硅能用于直接工艺中。

本发明涉及改善生产烷基卤硅烷工艺性能的一种方法。本发明主要涉及用于生产烷基卤硅烷直接工艺中硅的处理。更详细地说，本发明涉及控制用于直接工艺的硅中磷助触媒含量的方法，目的在于提高使用已处理硅的直接工艺的反应性和选择性。

使用本发明得到的效益是：提高烷基卤硅烷的产额;与另一些不优选的烷基卤硅烷相比较，提高了某些烷基卤硅烷的选择性;提高直接工艺反应混合物所用原料的全面利用率。

自从Rochow首先宣布，在高温下，用烷基卤与硅接触，能够得到烷基卤硅烷的方法以来，这种生产烷基卤硅烷的直接工艺就已众所周知，并在许多方面得到完善和改进。由Roland    L.Halm，Oliver    K.Wilding，Jr和Regie    H.Zapp等人，在1985年11月12日提出的编号为797，372号正在共同审理中的申请书中，公开了有硅、铜和锡存在的直接工艺中，使用某些磷化合物，以提高生产烷基卤硅烷反应的反应性和选择性。该磷化合物选自元素磷、金属磷化物和能在直接工艺的反应物料中形成金属磷化物的磷化合物。

早期的研究者为解决提高直接工艺的反应性和选择性问题，是从原料的物理形状，原料的表面处理或在反应器炉料中，除硅和铜以外所包含的其它组分等方面研究这个问题。于是，在1954年1月16日发布的美国专利2，666，776号中，Nitzsche指示，如果同时使用活化剂（例如铜盐），还含有周期表中第五至第八族中的金属，例如，钴、镍、铁，或磷的硅和铜合金能增加该工艺的效能。

在1969年5月27日发布的美国专利3，446，829号中，Zoch指出一种含硅的直接工艺的接触物质，铜或银触媒及镉助触媒。能使用的组合物是粉末混合物或合金。

在德国ALS1，165，026号中，Rossmy指出用硅粉或硅铁粉与含有某些添加剂的铜合金粉烧结法来掺杂硅。已描述的添加剂有：锑、铟、铊、镓、磷、砷和铋。此外，在苏联发明，普通有机辑（1966年2月）的第2页，描述了Rossmy指出的锑和磷与硅和铜共同以合金的形式被使用。

最后，Lobusevich.N.P.等人从“Zhurnal    Obshchei    Khimii”（苏联普通化学杂志）34卷8期2706-2708页（1964年8月）翻译的文章“某些元素添加到硅-铜合金中对它们与氯代甲烷反应性的影响”中，叙述了为提高直接工艺性能，某些添加剂与硅-铜合金配合使用。该文表明磷的浓度为该合金的50至80ppm时，它是催化毒物。而且，在提要中提到，除了助触媒外，添加到合金中的磷相当大地改善了硅-铜合金的催化特性。然而，它未能给出哪些助触媒能或不能改善该特性。

总的来说，先有技术表明为了改变直接工艺的反应性和选择性，可以使用硅-铜合金与某些其他材料的组合物。这类组合物可以是合金或混合粉末等等，并且可直接用于该工艺中。全部先有技术都提到了合金，即某些组分熔融在一起，但是先有技术没有指出在为直接工艺使用的硅制备中，用已知量的磷投入直接工艺反应器，以控制硅中磷的含量。非常意外地发现，不仅在提纯期间硅能用某些磷化合物处理，而且有益的磷化合物经受住提纯时的严峻条件，并且这些化合物有助于提高直接工艺的反应性和选择性。

这样利用本发明的方法可节省成本、能耗和减少毒性烟气对操作人员的危害。

所以，在此本发明公开的是改善制造烷基卤硅烷工艺性能的一种方法，所说的工艺在于在有锡或锡化合物，和铜或铜化合物，其中至少还有磷助触媒（它占反应物料中硅的25～2500ppm）存在的情况下，在250～350℃，使烷基卤与硅接触;该方法包括，通过在提纯硅时在硅料中掺入一种不挥发的磷化合物的方法，来控制硅中磷助触媒的含量。

还公开了用在这里公开的本发明方法生产硅的配方。

本发明的关键是在硅的制备中使用磷化合物，该磷化合物是不挥发的，或者在提纯硅的条件下是可还原的，或者当它加入正在提纯的硅中时，已经处在还原态。

确信，在锡或锡的化合物影响下，在直接工艺中有效的磷化合物是磷化物。因此，在硅提纯的条件下，不挥发和处在还原态或能还原成磷化物的任何磷化合物都是本发明中所使用的优选化合物。有时，在提纯期间，最好是磷化物本身加到硅中;有时，加到硅中的磷化合物最好是它们某些其它元素的合金或是可还原形式。