Способ одновременного получения трихлорсилана и четыреххлористого кремния

 

№ 120510

Класс 121, 38; .:

СССР

*" 4 Еп„:

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М. И. Кафыров, К. А. Андрианов, И. В. Трофимова, К. К Солодкина, С. А. Голубцов, В. К. Бялко, P. Л. Дарашкевич и И. Е. Балабин

СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОГО ПОЛУЧЕНИЯ ТРИХЛОРСИЛАНА

И ЧЕТЫРЕХХЛОРИСТОГО КРЕМНИЯ

Заявлено 6 мак 1958 г. за Хо 598959/23 в Комитет по «елам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Рост потребления кремнийорганических соединений в народном хозяйстве приводит к увеличению потребности в исходных продуктах для их синтеза, в частности, в трихлорсилане и четыреххлористом кремнии.

В литературе описано получение смеси этих продуктов путем взаимодействия кремния или его сплавов с хлористым водородом. При этом контакт между реагентами осуществляют в трубках без перемешивания, результатом чего являются невысокие показатели процесса, а именно: низкие выход и процент и,"пользования кремния.

Предлагается способ одновременного получения трихлорсилана и четыреххлористого кремния путем взаимодействия кремния или его сплавов с хлористым водородом, отличительной особенностью которого является то, что процесс осуществляют в кипящем слое.

Преимуществом предлагаемого способа является эффективный контакт между реагентами, что обеспечивается перемешиванием частиц контактной массы током хлористого водорода. Другим преимуществом этого "пособа является сохранение одинаковой температуры во всех точках реакционной массы и высокий коэффициент теплопередачи от указанной массы к стенке аппарата или к другой поверхности теплосъема; эти факторы обеспечивают эффективный отвод тепла из зоны реакции и хорошую моделируемость процесса Важным преимуществом является также отсутствие побочных продуктов реакции: конденсат содержит только два технически ценных продукта: трихлорсилан и четыреххлористый кремний, соотношение между которыми может быть по желанию изменено за счет изменения температуры в реакционной зоне.

Предлагаемый способ позволяет также увеличить производительность аппаратуры и обеспечить практически количественное использование кремния Для осуществления этого способа можно использовать хлористый водород-отход и ферросилиций, технический, кремний или кремнемедный сплав, отработанный на получении органохлорсиланов прямым синтезом. № 120510

Предмет изобретения

Способ одновременного получения трихлорсилана и четыреххлористого кремния путем взаимодействия кремния или его сплавов с хлористым водородом, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения производительности аппаратуры и облегчения управления процессом, последний осуществляют в кипящем слое.

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Редактор Л. Г. Голандский Гр. 45

Поди. к печ. 16.IV-59 г., Тираж 680 Цена 25 коп.

Информационно-издательский отдел.

Объем 0,17 п. л. Зак. 2413

Типография Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Петровка, 14.

При проведении процесса на сырье с высоким содержанием кремния (например, на техниче ком кремнии Кр.-1) количество отработанной массы крайне незначительно, а ее удельный вес во много раз меньше, чем удельный вес исходной массы. Это дает возможность вывести отработанную массу из реакционного объема путем отдувки ее хлористым водородом, что обеспечивает простоту конструкции аппарата непрерывного действия.

Пример 1. В реактор загружают 100 г техничеокого ферросилиция (Сп — 90) .в виде порошка с размером частиц 0,075 — 0,25 мм. Массу высушивают в токе азота при 350 — 400 в течение 3 час. после чего в реактор подают снизу вверх со скоростью 0,7 л!мин сухой хлористый водород, получаемый, например, в качестве отхода при взаимодействии четыреххлористого кремния со спиртом Синтез проводят при температуре в реакторе 690 — 700 . Продукты реакции, пройдя холодильник, конденсируются в ловушке, охлаждаемой смесью твердой СО и ацетона. Непрореагировавший хлористый водород улавливают титрованной щелочью, а газообразные продукты реакции (водород) собирают в газометре.

3а 6 час, работы получают 276 г конденсата;и улавливают 165 г непрореагировавшего хлористого водорода. По анализу конденсат содержит 14,5% трихлорсилана. При ректификации его на колонне эффективностью 20 теоретических тарелок выделяют фракцию 30 — 32 — 3,1% (100% трихлорсилана); фракцию 32 — 56 — 7,3% (41% трихлорсилана) и фракцию 56 — 57 — 78% (5% трихлорсилана). Кубовый остаток—

8,4%, потери — 3,2%.

При разгонке кубового остатка из колбы с дефлегматором получают

5,8% (от веса первоначальной загрузки на ректификацию) фракции, кипящей при 56 — 58,;и 2 6% кубового остатка. Таким образом, в конденсате практически отсутствуют высококипящие продукты реакции. Состав конденсата по данным ректификации: 10,6% трихлорсилана и 86,3% четыреххлористого кремния Производительность — 460 г смеси с 1 кг массы в час

Пр,и мер 2. Работу ведут по методике, описанной в примере 1, с загрузкой в реактор 100 г кремне-медного сплава, отработанного на получении метилхлорсиланов и содержащего 22,9% меди. В течение 5 ча1. получают 200 г конденсата, содержащего по анализу 70% трихлорсилана и 28% четыреххлористого кремения, и улавливают 85 г непрореагировавшего хлористого водорода и 7 г водорода. Производительность—

406 г смеси с 1 кг массы в час.