通过控制硅的制造来改善直接工艺性能的一种方法技术

本发明专利技术公开了一种用不挥发的磷化合物处理硅的方法，以使该硅能用在制造烷基卤硅烷的直接工艺中。用在提纯期间或以后，向硅中输送磷化合物的方法，实现对该硅的处理。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及在制造硅时，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。本专利技术涉及改善生产烷基卤硅烷工艺性能的一种方法。本专利技术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，本专利技术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。使用本专利技术得到的效益是：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，某些烷基卤硅烷的选择性超过其它烷基卤硅烷;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，在苏联专利技术，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硅化合物处理，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。所以，在此本专利技术公开的是改善制造烷基卤硅烷工艺性能的一种方法，所说的工艺包括在有锡或锡化合物，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）的情况下，在250～350℃，烷基卤与硅接触;该方法还包括提纯时，用加入并调节硅料中某些不挥发的磷化合物含量的方法，来控制硅中磷助触媒的含量。还公开了用在这里公开的本专利技术方法生产硅的配方。本专利技术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专利技术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与某些其它元素的合金或是可还原形式。在本专利技术中，有效的磷化合物的实例是磷酸三钙和磷化物，如磷化铝、二磷化三钙、磷化铜和磷化铁。还有某些合金在本专利技术中也是有效的，例如铜-磷合金，其中铜对磷的比例可在很宽范围改变。本专利技术的硅，除了在提纯期用磷化物外，可用跟大批生产硅和硅合金基本相同的方法来生产。在本专利技术的方法中，关键要点是控制进入提-->纯硅中磷化合物的数量，以便所得的硅含有对直接工艺有效的恰当量的还原磷量。该直接工艺已公开，并在797，372号正在共同审理的申请中已陈述，特别应该注意到，在使用本专利技术的方法生产的硅的直接工艺中，锌和/或锌化合物能成为部分触媒。而且，当直接工艺的炉料包含铝和铁时，锌和/或锌化合物也是有益的，因此，与用本专利技术方法生产的硅一起，可以用以硅为基准100～10000ppm锌，0.02～1%（按重量）铝，和多达1%（按重量）铁，以这些量以组合物中实际存在的金属为基准。在埋弧电炉中，通过二氧化硅（SiO2）与固态含磷还原剂的热碳还原反应是典型的制硅法。二氧化硅可以是石英，熔融或烟尘状的硅石，等等。含碳物料可以是焦炭、煤、木屑或含碳的其他材料。用常规方法，例如重力送料，与气体关闭伐门相配合的气压送料、螺旋送料机、风力输送机等等。实现往硅炉输送固态反应物料。可以交替地输送二氧化硅和还原剂，首先输送二氧化硅和还原剂的混合物，然后仅输送二氧化硅;或全部反应物同时输送。已知某些石英组分比其它石英含有较高磷含量。还已知，炉中的电极也给最终硅产品增加某些杂质。而且，在工艺中使用的还原剂成为另一个污染源。为制造硅，在本方法中所用的二氧化硅可以是粉末、颗粒、团块、卵石、小球和模块等形状;还原剂可以是粉末、颗粒、碎屑、块团、小球和模块等形状。可用从炉子反应区取出硅的各种常规方法，例如用分批浇铸法或连续浇铸法来实现回收提纯用的熔炼硅。本专利技术仔细考察向未提纯的熔融硅中添加磷化合物。然后，对在硅中磷化合物没有任何有害作用下，实现提纯。已用实验方法确定，本专利技术的氧气吹炼小于最佳结果，但是，磷的-->作用还是显著的。在提纯期间或以后，本专利技术还仔细考察往熔融硅中添加磷化合物。于是，提纯硅的任何方法都可被看作是处于本专利技术范围之内的。因为本专利技术没有发现任何提纯法对含磷硅是有害的。在硅提纯中，当用稻壳做为热绝缘体时，本专利技术还仔细考察向硅中添加磷。当照这样使用稻壳时，为了保温，稻壳放在熔融硅的顶部。在这期间，磷从稻壳中浸渗到硅中。恰当地调节稻壳的接触，能够控制硅中的磷量。该法是在提纯后把磷掺硅中，这是本专利技术范围内的一种方法。用硅中磷的保留量和在直接工艺中使用时硅的这一效果，来测定这种硅工艺的成绩。用所得（CH3）2SiCl2的重量百分率;CH3SiCl3对（CH3）2SiCl2的比率;硅转化为可用产品的百分率〔在这些实例中分别表示为Me2/重量百本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善制造烷基卤硅烷工艺性能的方法，该方法包括，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）的情况下，在２５０℃～３５０℃的温度，使烷基卤与硅接触；该方法还包括，在提纯硅时，通过掺入并调节硅料中某些不挥发，可还原的磷化合物含量的方法，来控制硅中磷助触媒的含量。

【技术特征摘要】
US 1986-12-22 944,3171、一种改善制造烷基卤硅烷工艺性能的方法，该方法包括，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)的情况下，在250℃～350℃的温度，使烷基卤与硅接触；该方法还包括，在提纯硅时，通过掺入并调节硅料中某些不挥发，可还原的磷化合物含量的方法，来控制硅中磷助触媒的含量。2、按照权利要求1要求的方法，其中掺入的磷化合物已处在还原态。3、按照权利要求2要求的方法，其中还原磷化合物是磷化物。4、按照权利要求3要求的方法，其中磷化物是二磷化三钙。5、按照权利要求3要求的方法，其中磷化物是磷化铜。6、按照权利要求3要求的方法，其中磷化物是磷化铝。7、按照权利要求3要求的方法，其中磷化物是磷化铁。8、按照权利要求1要求的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗兰德利哈姆，奥利沃K威尔丁格，
申请(专利权)人：陶氏康宁公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]