Патент ссср 162516

Союз Советских

СО4 й. АИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСА НИЕ

ИЗО Б РETKH ИЛ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ № 162516

Класс

l2i, 38вт

МПК

С 01Ь

Заявлено 24,Ч.1962 (№ 792061/23-4) ГОСИА1 СтВЕННЫИ

0MNTET ПО ДЕЛАМ изо51 неннй и Открып14

СССР

Опубликовано 08.Ч,1964. Бюллетень № 10

УДК

Подписная группа № Зб

Г. С. Иванов, А. В. Егоров, И. Г. Кондрахов и Ю, А. Заколодкин

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧЕТЫРЕХХЛОРИСТОГО КРЕМНИЯОдним из способов получения четыреххлористого кремния является хлорирование шихты, состоящей из кремнеземистого материала и восстановителя, например угля. Такой процесс может проводиться по-разному, например путем подачи шихты из указанных компонентов в солевой расплав, нагретый до высоких температур.

Предметом настоящего изобретения является способ получения четыреххлористого кремния непрерывным хлорированием слоя шихты, состоящей из двуокиси кремния и угля и разогретой до температуры 800 — 900 С. Разогревают шихту электрическим током, подводимым при помощи графитовых электродов, погруженных в толщу шихты. По мере выработки в реактор непрерывно или порциями догружают шихту.

Хлорирование ведут в вертикальных цилиндрических реакторах, футерованных графитовыми блоками и имеющих хорошую тепловую изоляцию.

В качестве исходного сырья используют кварцевый песок и древесный уголь или нефтяной кокс. Применение кварцевого песка обеспечивает получение продукта с минимальным содержанием посторонних загрязнений, При этом песок и уголь предварительно прокаливают для удаления влаги. Соотношение компонентов шихты — уголь: двуокись кремния дол>кпо быть в пределах 0,35 —: 0,5: 1 (предпочтительно 0,4: 1) .

Взаимодействие двуокиси кремния, угля и хлора протекает согласно уравнениям

Si0»+ С+ 2Сlв в— — SiCI + СОв

ЯОв+ 2С+ 2СI» = SICI< + 2СО

Кроме того, возможна побочная реакция образования фосгена

СО+ С12 = СОСI, 3а счет остаточной влаги, содержащейся в исходном сь1рье, возможно образование хлористого водорода, В результате хлорирования примесей, содержащихся в сырье образуется некоторое количество хлористого железа и иногда хлористого аммония.

Состав реакционных газов следующий, в %:

SiCl . . . . . . . . . 30 — 35

Сlв . 0 — 05

СОСI........ следы

НС1......... 10 — !5

СО+ СОв>....... 40 — 45

РеС1в...,.... 1 — 2

Реакционные газы направляют на конденсацию при температуре минус 25 — минус 30 C.

Полученный четыреххлористый кремний-сырец очищают от примесей путем ректнфикации.

Процесс непрерывен и может быть полностью автоматизирован. Применение чистой двуокиси кремния и чистого угля исключает образование твердых побочных продуктов, забивающих системы газоходов и реакционное пространство, благодаря чему исключается необходимость вскрытйя реакторов, что улучшает санитарные условия производства.

На чертеже изображена схема технологического процесса, поясняющая предложенный способ.

Древесный уголь или нефтяной кокс загружают в электропечь 1, где его прокаливают при температуре 750 — 770 С для освобождения от влаги и других примесей, содержащих водород. Остаточное содержание этих примесей не должно превышать 0,5%.

Кварцевый песок сушат в сушилке 8 при температуре 110 — 150 С.

В реактор 2 загружают шихту из угля и кварцевого песка на 0,8 высоты, и затем разогревают реакционную массу, подавая через электроды электрический ток напряжением

20 — 25 в и силой тока 2000 †25 а.

По достижении температуры 800 С подают хлор, определяя одновременно проскок его в выходящих газах. Постепенно увеличивают подачу хлора до 22 м /час. При этом содержание хлора в выходящих газах не должно превышать 0,5%. Примерно через 3,5 — 4 час после начала подачи хлора регулярно подают шихту, уровень которой в реакторе поддерживают на заданной отметке, что контролируют электрическим контактом-сигнализатором.

Реакционные газы поступают в «мокрый» пылеуловитель 4, рубашка которого охлаждается водой. Здесь происходит частичная конденсация четыреххлористого кремния, который смачивает твердые части (хлористый алюминий, хлорное железо и т. д.). Затем газы поступают в нижнюю конусную часть аппарата, а оттуда в отстойник 5. Очищенные от твердых частиц газы проходят последовательно холодильники б и 7, где поддерживают температуру минус 20 — минус 30 С, там же происходит конденсация чстыреххлор истого кремния, а также хлора и фосгена. Конденсат собирают в сборнике 8, куда поступает также осветленная жидкость из отстойника 5.

Несконденсировавшиеся газы из холодильников б и 7, состоящие из окиси и двуокиси углерода, хлористого водорода, следов четыреххлористого кремния и хлора, помещают в скруббер 9, орошаемый водой, где соляная кислота и хлор растворяются, а четыреххлористый кремний разлагается. Промытые и обезвреженные газы выбрасываются в атмосферу.

Сырец из сборника 8 через фильтр 10 подают в ректификационную колонну 11, в кипятильнике 12 поддерживают температуру 55—

80 С, а в дефлегматоре 25 — 30 С. В колонне происходит отгонка хлора и фосгена or четыреххлористого кремния. Флегму частично возвращают в колонну на орошение, а остальное количество собирают в промежуточных емкостях 18 и И, откуда по мере накопления передают в испаритель 15. Из испарителя хлор и фосген поступают в реактор 2 для повторного использования.

B схеме предусматривается выгрузка непрореагировавшей двуокиси кремния из реактора в бункер 1б.

Производительность предложенной ус гановки 50 кг четыреххлористого кремния в час, Предмет изобретения

Способ получения четыреххлористого кремния хлорированием шихты, содержащей двуокись кремния и уголь, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, хлорированию подвергают непосредственно шихту, предварительно нагретую до 800- — 900 С электрическим током. № 162516

Составитель И. А. Франчук

Редактор Л. К. Ушакова Текред Л. К. Ткаченко Корректор М. П. Ромашова

Поди. к печ, 25/VI — 64 г. Формат бум, 60 90 /з Объем 024 изz. Jt.

?аказ 1458/7 Тираж г 75 Е1еня 5 кon.

Ц!-1ИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2