RU2393113C2 - Способ получения тетрафторида кремния и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ получения тетрафторида кремния и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2393113C2 RU2393113C2 RU2008117406/15A RU2008117406A RU2393113C2 RU 2393113 C2 RU2393113 C2 RU 2393113C2 RU 2008117406/15 A RU2008117406/15 A RU 2008117406/15A RU 2008117406 A RU2008117406 A RU 2008117406A RU 2393113 C2 RU2393113 C2 RU 2393113C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sulfuric acid
- acid
- silicon tetrafluoride
- silicon
- aqueous solution
- Prior art date
Links
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 142
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 34
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 title 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 317
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 164
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 74
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 74
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 67
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 46
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 66
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 43
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 10
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims description 7
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims description 7
- -1 silicon fluorosilicic acid Chemical compound 0.000 claims description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 6
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 6
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract description 21
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 19
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 9
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 abstract description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 abstract 4
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 abstract 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 63
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 63
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 49
- 239000000463 material Substances 0.000 description 32
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 23
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 22
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 14
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 13
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 12
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 11
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 description 10
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 7
- 239000010883 coal ash Substances 0.000 description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 7
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 7
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 6
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- XJKVPKYVPCWHFO-UHFFFAOYSA-N silicon;hydrate Chemical compound O.[Si] XJKVPKYVPCWHFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ARBIYISMVFAYHV-UHFFFAOYSA-N trifluoro(trifluorosilyloxy)silane Chemical compound F[Si](F)(F)O[Si](F)(F)F ARBIYISMVFAYHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N fluorosulfonic acid Chemical compound OS(F)(=O)=O UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012770 industrial material Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- IEPMHPLKKUKRSX-UHFFFAOYSA-J silicon(4+);tetrafluoride Chemical compound [F-].[F-].[F-].[F-].[Si+4] IEPMHPLKKUKRSX-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020177 SiOF Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012024 dehydrating agents Substances 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 description 1
- 229940104869 fluorosilicate Drugs 0.000 description 1
- ZHPNWZCWUUJAJC-UHFFFAOYSA-N fluorosilicon Chemical compound [Si]F ZHPNWZCWUUJAJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000011440 grout Substances 0.000 description 1
- 150000004761 hexafluorosilicates Chemical group 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000011172 small scale experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/08—Compounds containing halogen
- C01B33/10—Compounds containing silicon, fluorine, and other elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/08—Compounds containing halogen
- C01B33/107—Halogenated silanes
- C01B33/10705—Tetrafluoride
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
- B01D3/143—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column by two or more of a fractionation, separation or rectification step
- B01D3/146—Multiple effect distillation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
- B01D3/143—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column by two or more of a fractionation, separation or rectification step
- B01D3/148—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column by two or more of a fractionation, separation or rectification step in combination with at least one evaporator
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/08—Compounds containing halogen
- C01B33/107—Halogenated silanes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано при изготовлении оптического волокна, полупроводников, солнечных элементов. Исходное сырье, содержащее диоксид кремния, реагирует с раствором фтористоводородной и кремнефтористоводородной кислоты с получением водного раствора фторкремниевой кислоты (H2Si2F10) в реакционной емкости 3. Водный раствор фторкремниевой кислоты вводят в реакцию с серной кислотой до получения тетрафторида кремния в насадочной колонне 19. Фракцию серной кислоты, содержащую побочный продукт на стадии получения тетрафторида кремния - фтористый водород, подвергают отпарке до получения серной кислоты в отпарной колонне 28. Полученную серную кислоту концентрируют в испарителе 32 и возвращают на стадию получения тетрафторида кремния для повторного использования. Изобретение позволяет снизить затраты и отходы при производстве тетрафторида кремния, 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Description
Область техники
Настоящее изобретение относится к способу получения тетрафторида кремния (SiF4), используемого, например, в качестве материала исходного сырья для изготовления оптического волокна, полупроводника или солнечного фотоэлемента и тому подобного, и к устройству для осуществления способа.
Уровень техники
В качестве обычно используемого способа получения тетрафторида кремния известны следующие различные типы способов. (i) Способ проведения реакции между кремнием и фтором до получения тетрафторида кремния по формуле реакции (1) и способ проведения реакции между диоксидом кремния и фтористым водородом по формуле реакции (2). [Химическая формула 1]
(ii) Способ термического разложения гексафторсиликата до получения тетрафторида кремния по формуле (3).
[Химическая формула 2]
где М представляет собой элемент металл, такой как барий (Ва).
(iii) Способ получения тетрафторида кремния в результате проведения реакции между фторидом, таким как плавиковый шпат, диоксидом кремния и серной кислотой по формуле реакции (4).
[Химическая формула 3]
(iv) Способ получения также и тетрафторида кремния в качестве побочного продукта при получении фосфорной кислоты.
В способе получения, описывающемся формулой реакции (1), трудно обеспечить недорогое получение большого количества фтора. Таким образом, способ не предлагают для массового получения тетрафторида кремния. Известно, что вода, которая представляет собой побочный продукт, в способе получения, описывающемся химической формулой (2), гидролизует тетрафторид кремния до получения кремнефтористоводородной кислоты и диоксида кремния по формуле (5).
[Химическая формула 4]
Поэтому для того, чтобы в случае получения тетрафторида кремния в результате проведения реакции, продемонстрированной в химической формуле (2), удалить воду, которая является побочным продуктом, используют обезвоживающий реагент, такой как серная кислота. Конкретные примеры включают способ введения фтористого водорода в серную кислоту, в которой суспендирован диоксид кремния, до получения тетрафторида кремния и способ (следующая далее патентная ссылка 1) проведения реакции между диоксидом кремния и фтористоводородной кислотой для синтезирования кремнефтористоводородной кислоты и добавления концентрированной серной кислоты до получения тетрафторида кремния, как это продемонстрировано в следующих далее формулах (6) и (7). [Химическая формула 5]
В случае данных способов серную кислоту необходимо выдерживать при высокой концентрации для того, чтобы подавить образование гексафтордисилоксана в качестве примесей в тетрафториде кремния и растворение тетрафторида кремния в серной кислоте. Поскольку при получении в больших количествах тетрафторида кремния в виде жидких отходов в больших количествах образуется высококонцентрированный водный раствор серной кислоты (здесь и далее в настоящем документе называемый отработанной серной кислотой), содержащий фтористый водород, источником проблем становятся способ переработки сточных вод и затраты на него.
Ассоциированную влагу можно удалить в результате промывания образовавшегося тетрафторида кремния при помощи серной кислоты, используемой в качестве материала исходного сырья в способе, описывающемся формулой (4). Однако устройство подвергается интенсивной коррозии под действием воды, которая является побочным продуктом, и безопасное непрерывное проведение операции становится затруднительным.
Патентная ссылка 1: японская выложенная патентная заявка №2005-119956.
Целью настоящего изобретения является предложение способа получения тетрафторида кремния, который может обеспечить уменьшение затрат на получение тетрафторида кремния и количеств отходов производства, и аппаратуры для данного способа.
Раскрытие сущности изобретения
Для того чтобы разрешить вышеупомянутые обычно встречающиеся проблемы, изобретатели настоящего изобретения провели серьезные исследования в отношении способа получения тетрафторида кремния и устройство для осуществления данного способа. В результате изобретатели настоящего изобретения обнаружили то, что достижения данной цели можно добиться в результате использования следующей далее компоновки и сделали настоящее изобретение.
То есть имея целью разрешение проблем, настоящее изобретение относится к способу получения тетрафторида кремния, при этом способ включает следующие стадии:
стадия получения высококремнистой фторкремниевой кислоты, на которой материал исходного сырья, содержащий диоксид кремния, вводят в реакцию со смешанным раствором, содержащим фтористоводородную кислоту и кремнефтористоводородную кислоту, до получения водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты;
стадия получения тетрафторида кремния, на которой водный раствор высококремнистой фторкремниевой кислоты вводят в реакцию с серной кислотой до получения тетрафторида кремния, и
стадия получения серной кислоты, на которой фракцию серной кислоты, содержащую фтористый водород, который представляет собой побочный продукт на стадии получения тетрафторида кремния, подвергают отпарке до получения серной кислоты,
где серную кислоту, получаемую на стадии получения серной кислоты, повторно используют на стадии получения тетрафторида кремния.
Способ обеспечивает получение тетрафторида кремния при использовании серной кислоты в качестве обезвоживающего реагента для водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты. В случае введения водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты (H2Si2F10), образованного на стадии получения высококремнистой фторкремниевой кислоты, в реакцию с серной кислотой для получения тетрафторида кремния на стадии получения тетрафторида кремния способа в качестве побочного продукта также образуется и серная кислота (отработанная серная кислота), содержащая фтористый водород. Данную отработанную серную кислоту подвергают отпарке на стадии получения серной кислоты для выделения и удаления из отработанной серной кислоты фтористого водорода до получения серной кислоты. Кроме того, данную серную кислоту повторно используют на стадии получения тетрафторида кремния. То есть способ может обеспечить уменьшение затрат, необходимых для получения серной кислоты, и количеств отходов производства, а также может обеспечить получение тетрафторида кремния в больших количествах.
Предпочтительно, чтобы стадия получения серной кислоты включала бы стадию обезвоживания и концентрирования полученной серной кислоты вплоть до достижения концентрацией серной кислоты специфической концентрации, которую можно использовать на стадии получения тетрафторида кремния.
Предпочтительно использовать кварцевый песок, в котором уровень содержания диоксида кремния в качестве материала исходного сырья составляет 80 мас.% и более.
Предпочтительно, чтобы уровень содержания водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты, полученного на стадии получения высококремнистой фторкремниевой кислоты и присутствующего в продукте, составлял бы 42 мас.% и более.
Предпочтительно, чтобы концентрация серной кислоты, используемой на стадии получения тетрафторида кремния, составляла бы 85 мас.% и более. Концентрация серной кислоты после получения тетрафторида кремния достигает своего меньшего предела. Однако увеличение количества серной кислоты, используемой для получения тетрафторида кремния, можно подавить в результате установки концентрации серной кислоты на уровне 85 мас.% и более, как описывалось ранее. В результате этого можно ограничить размер устройства и энергии, необходимой для воспроизводства серной кислоты, что приведет к снижению производственной себестоимости.
Предпочтительно, чтобы температура серной кислоты, применяемой на стадии получения тетрафторида кремния, составляла бы 60°С и менее. Тетрафторид кремния получают в результате реакции разложения водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты. Однако количества фтористого водорода и воды, которые ассоциируются с тетрафторидом кремния, можно уменьшить, если температура использования серной кислоты будет на уровне 60°С и менее.
Предпочтительно, чтобы концентрацию серной кислоты, содержащей фтористый водород, образовавшийся на стадии получения тетрафторида кремния, выдерживали бы равной 80 мас.% и более, исходя из количеств только серной кислоты и воды при исключении фтористого водорода. Это может обеспечить подавление образования в качестве примеси гексафтордисилоксана, а также может предотвратить повторное растворение в отработанной серной кислоте образовавшегося тетрафторида кремния, что приведет к получению тетрафторида кремния в достаточном количестве и в хорошем состоянии.
Предпочтительно, чтобы уровень содержания фтористого водорода, присутствующего в серной кислоте, на стадии получения серной кислоты составлял бы 1 ч./млн. (мас.) и менее.
Имея целью разрешение проблем, настоящее изобретение также относится к устройству для получения тетрафторида кремния, которое включает:
реакционную емкость, в которой материал исходного сырья, содержащий диоксид кремния, вводят в реакцию со смешанным раствором, содержащим фтористоводородную кислоту и кремнефтористоводородную кислоту, до получения водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты;
насадочную колонну, в которой водный раствор высококремнистой фторкремниевой кислоты вводят в реакцию с серной кислотой до получения тетрафторида кремния;
отпарную колонну, в которой серную кислоту, содержащую фтористый водород, который является побочным продуктом в насадочной колонне, подвергают отпарке для удаления фтористого водорода до получения серной кислоты, и
испаритель, в котором концентрируют серную кислоту, полученную в отпарной колонне,
где серную кислоту, сконцентрированную в испарителе, подают в насадочную колонну.
В данной компоновке в насадочной колонне водный раствор высококремнистой фторкремниевой кислоты (H2Si2F10), полученный в реакционной емкости, вводят в реакцию с серной кислотой до получения тетрафторида кремния. Из отработанной серной кислоты, полученной в качестве побочного продукта по отношению к данному тетрафториду кремния, в отпарной колонне выделяют и удаляют фтористый водород до получения серной кислоты. Кроме того, серную кислоту, которую концентрируют в испарителе, подают в насадочную колонну. То есть такая компоновка может обеспечить уменьшение затрат, необходимых для получения серной кислоты, и количеств отходов производства, а также может обеспечить получение тетрафторида кремния в больших количествах.
Предпочтительно, чтобы испаритель обеспечивал бы обезвоживание и концентрирование серной кислоты, полученной в отпарной колонне, вплоть до достижения концентрацией серной кислоты специфической концентрации, которую можно использовать в насадочной колонне.
Предпочтительно, чтобы испаритель был бы изготовлен из металла или с использованием стеклянной футеровки. Разумеется, что для изготовления испарителя могут быть использованы фтористая смола и высококачественный материал, такой как коррозионностойкий сплав. Однако с точки зрения затрат испаритель предпочтительно изготавливать из металла или с использованием стеклянной футеровки. Поскольку фтористый водород выделяют и удаляют в отпарной колонне, в качестве материала испарителя для концентрирования серной кислоты можно будет использовать недорогой промышленный материал общего назначения, такой как металл или стеклянная футеровка, не прибегая к использованию высококачественного материала.
Настоящее изобретение демонстрирует получение описываемых далее результатов благодаря использованию описываемых ранее средств.
То есть в настоящем изобретении в качестве обезвоживающего реагента для водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты используют серную кислоту, обеспечивают удаление фтористого водорода из отработанной серной кислоты, обычно отбрасываемой при получении тетрафторида кремния, и используют полученную серную кислоту в цикле с циркуляцией. В результате можно обеспечить уменьшение затрат, необходимых для получения серной кислоты, и количеств отходов производства, а также обеспечить получение тетрафторида кремния в больших количествах.
Краткое описание чертежа, который представляет собой блок-схему заявленного технологического процесса и устройство для получения тетрафторида кремния в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.
Описание позиций на чертеже:
1: материал исходного сырья
2: первый канал для материала исходного сырья
3: реакционная емкость
4: канал для газа
5: первый абсорбер
6: холодильник
7: сепаратор для разделения твердой и жидкой фаз
8: канал для сырого водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты
9: канал для твердых примесей
10: первая дистилляционная колонна
11: конденсатор
12: емкость для разделения газообразной и жидкой фаз
13: первый рибойлер
14: сепаратор для разделения твердой и жидкой фаз
15: канал для кремнефтористоводородной кислоты
16: канал для твердых примесей
17: канал для тетрафторида кремния
18: канал для очищенного водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты
19: газогенерирующая колонна (насадочная колонна)
20: первый канал для концентрированной серной кислоты
21: канал для тетрафторида кремния
22: канал для отработанной серной кислоты
23: промывная колонна
24: второй канал для концентрированной серной кислоты
25: концентрированная серная кислота
26: канал для сырого тетрафторида кремния
27: водяной пар
28: отпарная колонна
29: канал для серной кислоты
30: канал для фтористоводородной кислоты
32: испаритель
33: рибойлер
34: сточные воды
35: четвертый канал для концентрированной серной кислоты
36: промывная колонна
37: олеум
38: сушилка
39: первый канал для паров
40: реактор
41: канал для газа
42: сульфат
43: второй канал для паров
44: безводная плавиковая кислота
45: второй абсорбер
46: канал для газа
47: второй канал для материала исходного сырья
48: газ
49: адсорбер
50: теплообменник
51: вторая дистилляционная колонна
52: второй рибойлер
53: конденсатор
54: очищенный тетрафторид кремния
Наилучший способ реализации изобретения
Вариант реализации настоящего изобретения далее будет описываться со ссылкой на чертеж, который представляет собой блок-схему технологического процесса и устройство для получения тетрафторида кремния в соответствии с данным вариантом реализации. Однако части, не требующие объяснения, опускаются, и для лучшего понимания некоторые части проиллюстрированы увеличенными или уменьшенными.
Способ получения тетрафторида кремния в соответствии с данным вариантом реализации в основном включает стадию получения высококремнистой фторкремниевой кислоты, которая обеспечивает а) получение водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты; стадию, которая обеспечивает b) очищение водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты; стадию получения тетрафторида кремния, которая обеспечивает с) получение тетрафторида кремния; стадию получения серной кислоты, которая обеспечивает d) получение серной кислоты; стадию, которая обеспечивает е) извлечение фтористого водорода и тетрафторида кремния; стадию, которая обеспечивает f) получение кислоты, используемой для получения водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты на стадии (а), и стадию, которая обеспечивает g) удаление из тетрафторида кремния компонентов воздуха. Далее в настоящем документе данный вариант реализации будет описываться подробно в порядке технологических стадий.
На стадии получения высококремнистой фторкремниевой кислоты (а) материал исходного сырья 1, содержащий диоксид кремния, в реакционной емкости 3 вводят в реакцию со смешанным раствором (здесь и далее в настоящем документе называемым кислотным водным раствором материала исходного сырья), содержащим фтористоводородную кислоту и кремнефтористоводородную кислоту, до получения водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты (смотрите следующую далее химическую формулу (8)). С реакционной емкостью 3 соединяют первый канал для материала исходного сырья 2, предназначенный для подачи кислотного водного раствора материала исходного сырья. Как только кислотный водный раствор материала исходного сырья из описанного далее второго абсорбера 45 подадут в первый абсорбер 5, его после этого из первого абсорбера 5 сразу же подают в реакционную емкость 3.
[Химическая формула 6]
Реакция между диоксидом кремния и фтористым водородом химической формулы (8) и реакция между примесями за исключением диоксида кремния, содержащимися в материале исходного сырья 1, и фтористым водородом представляют собой экзотермические реакции. Теплота реакции увеличивает температуру реакционной жидкости до температуры кипения. Кроме того, избыточное тепло приводит к выпариванию из реакционной жидкости тетрафторида кремния, фтористого водорода и воды. Это в результате приводит к уменьшению концентрации высококремнистой фторкремниевой кислоты в реакционной жидкости. Для того чтобы избежать данного уменьшения концентрации, смешанный газ, который через канал для газа 4 подают в первый абсорбер 5, в целях проведения извлечения абсорбируют в кислотном водном растворе материала исходного сырья, циркулирующем в первом абсорбере. Кислотный водный раствор материала исходного сырья, который абсорбировал смешанный газ, можно подавать в реакционную емкость 3, обеспечивая поддержание в реакционной жидкости высокой концентрации высококремнистой фторкремниевой кислоты. Абсорбция смешанного газа в кислотном водном растворе материала исходного сырья приводит к выделению тепла. Однако данное тепло отводят при помощи холодильника 6. Поэтому предпочтительно, чтобы площадь поверхности теплопередачи у холодильника 6 и температура и количество и тому подобное для использованного хладагента были бы достаточными для отвода того количества тепла, которое получают в результате вычитания количества тепла, необходимого для нагревания реакционной жидкости до температуры кипения под действием теплоты реакции. Предусмотрены способы проведения реакции между материалом исходного сырья 1 и кислотным водным раствором материала исходного сырья при одновременном охлаждении реакционной емкости 3 извне или изнутри. Однако в случае низкой температуры реакционной жидкости реакция может и не пройти до полного завершения. В альтернативном варианте для части реакционной емкости 3, находящейся в контакте с жидкостью, необходимо использовать материал коррозионностойкой смолы, такой как фтористая смола. Однако, поскольку в общем случае теплопроводность материала смолы невелика и, кроме того, в реакционной емкости 3, описанной далее, перемешивающее устройство не устанавливают, косвенное охлаждение реакционной жидкости неэффективно.
На технологической схеме после реакционной емкости 3 предусматривается сепаратор для разделения твердой и жидкой фаз 7, предназначенный для удаления фторидов и фторсиликатов, в виде примесей, содержащихся в реакционной жидкости, полученной в реакционной емкости 3. С сепаратором для разделения твердой и жидкой фаз 7 соединяют канал для сырого водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты 8, который обеспечивает выпуск водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты, и канал для твердых примесей 9, который обеспечивает выпуск фторидов и фторсиликатов.
Примеры материалов исходного сырья 1 включают кварцевый песок, содержащий диоксид кремния. Говоря более конкретно, может быть использован недорогой кварцевый песок, применяемый в качестве абразивного материала для пескоструйной обработки, формовочного песка и заполнителя для цементного раствора и тому подобного. Уровень содержания диоксида кремния, присутствующего в материале исходного сырья, предпочтительно составляет 80 мас.% и более, а более предпочтительно 95 мас.% и более. Уровень содержания диоксида кремния, равный менее чем 80 мас.%, может привести к увеличению количеств серной кислоты и олеума, потребляемых на стадии (е), и количеств выпускаемых отходов производства, что повлечет за собой увеличение затрат. Угольная зола, отгружаемая с тепловой электростанции, содержит диоксид кремния в диапазоне от приблизительно 50 мас.% до приблизительно 70 мас.%. Часть угольной золы эффективно используют в качестве добавки к бетонной смеси, материала наполнителя, такого как для пластмассы и каучука, искусственного цеолита и улучшенного материала садовой почвы и тому подобного. Однако основную ее часть, утилизируя, захоранивают. В качестве эффективного варианта использования угольной золы также предусматривается и использование угольной золы в качестве источника Si в данной системе. Однако использование угольной золы приводит к возникновению большого количества фторидных и фторсиликатных шламов. Данный шлам вводят в реакцию с концентрированной серной кислотой на описанной далее стадии (е), и количество сульфатов, полученных при извлечении ценных компонентов в виде тетрафторида кремния и фтористого водорода, может превысить количество угольной золы в качестве материала исходного сырья. Поскольку в результате количества отходов производства, захораниваемых для утилизации, увеличиваются, едва ли можно будет сказать, что угольная зола используется эффективно. Если уровень содержания диоксида кремния будет равен 100 мас.%, то тогда отходы производства не появятся вообще и стадии (b) и (е) станут излишними. Поэтому данный уровень содержания является наиболее идеальным. Однако поскольку уровень содержания, равный приблизительно 100 мас.%, существует только в случае искусственной очистки, при больших количествах недорогое получение уровня содержания, равного приблизительно 100 мас.%, обеспечить затруднительно. Поэтому с точки зрения цели настоящего изобретения при недорогом получении тетрафторида кремния в больших количествах предпочтительным является природный кварцевый песок, который можно недорого получать и который характеризуется по возможности наибольшим уровнем содержания диоксида кремния. Несмотря на отсутствие конкретных ограничений, накладываемых на диаметр частиц используемого кварцевого песка, диаметр частиц может находиться в диапазоне от 0,01 до 10 мм.
Материал исходного сырья 1 предпочитается вводить в реакцию с кислотным водным раствором материала исходного сырья при использовании периодической операции вследствие проведения операции переключения для множества реакционных емкостей 3. Это обуславливается тем, что питатель непрерывного действия, который обеспечивает непрерывную подачу материала исходного сырья 1 в реакционную емкость 3, не требуется, и можно предотвратить возникновение протечки газообразных тетрафторида кремния и фтористого водорода во внешнюю среду. В случае периодической операции после подачи материала исходного сырья 1 в реакционную емкость 3 реакция между твердой и жидкой фазами может быть проведена до полного завершения в результате подачи кислотного водного раствора материала исходного сырья со дна реакционной емкости 3 и без установки в реакционной емкости 3 перемешивающего устройства. Кроме того, для синтезирования водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты удобным является состояние, при котором диоксид кремния имеется в избытке по отношению к фтористому водороду. Поскольку перемешивающее устройство не используют, можно избежать износа футеровки реакционной емкости из коррозионностойкой смолы или перемешивающей лопасти. В результате добиваются достижения более продолжительного срока службы аппаратуры и уменьшения количества операций по техническому обслуживанию.
Уровень содержания водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты, полученного на данной стадии и присутствующего в продукте, составляет предпочтительно 42 мас.% и более, а более предпочтительно 48 мас.% и более и 54 мас.% и менее. Если уровень содержания будет меньшим, чем 42 мас.%, а высококремнистая фторкремниевая кислота будет описываться формулой H2SiF6·nSiF4 (n=0-1), то тогда значение n будет приближаться к величине в диапазоне от 0 до 1. Поэтому количество тетрафторида кремния, полученного на стадии (b), уменьшится. Для того чтобы получить очищенную высококремнистую фторкремниевую кислоту, необходимую для получения на стадии (с) тетрафторида кремния в указанном количестве, количество дистиллятной жидкости в первой дистилляционной колонне 10 (описанной далее) на стадии (b) должно быть увеличено, и увеличится энергия, подаваемая в первую дистилляционную колонну 10. Количество серной кислоты, используемой для того, чтобы на стадии (с) получить тетрафторид кремния в указанном количестве, увеличится. Поэтому может быть увеличена и энергия, необходимая для концентрирования серной кислоты на стадии (d), что приведет к увеличению производственной себестоимости.
Кислотный водный раствор материала исходного сырья характеризуется составом, включающим фтористоводородную кислоту, кремнефтористоводородную кислоту и воду. Тетрафторид кремния и фториды или тетрафторид кремния и фторсиликаты получают в результате проведения реакции между фтористоводородной кислотой и диоксидом кремния и оксидами элементов за исключением кремния, содержащимися в кварцевом песке. Кремнефтористоводородная кислота абсорбирует полученный тетрафторид кремния или вступает в реакцию с тетрафторидом кремния до получения водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты. Вода обеспечивает стабильное существование полученного водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты.
Как продемонстрировано на чертеже, стадия (b) обеспечивает удаление примесей и очистку от них для водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты, содержащего примеси (фториды и фторсиликаты) и полученного на стадии (а), и получение тетрафторида кремния и концентрирование водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты. Водный раствор высококремнистой фторкремниевой кислоты очищают в первой дистилляционной колонне 10 в результате отделения кремнефтористоводородной кислоты, в которой концентрируются примеси. Первый рибойлер 13 оснащают первой дистилляционной колонной 10. Кремнефтористоводородную кислоту, в которой сконцентрированы примеси, при помощи сепаратора для разделения твердой и жидкой фаз 14 разделяют на кремнефтористоводородную кислоту и смесь фторидов и фторсиликатов. Данную кремнефтористоводородную кислоту через канал для кремнефтористоводородной кислоты 15 подают в описанный далее второй абсорбер 45. Фториды и фторсиликаты в качестве примесей через канал для твердых примесей 16 подают в описанную далее сушилку 38. В альтернативном варианте тетрафторид кремния, фтористый водород и воду, которые отбирают из верха первой дистилляционной колонны 10, конденсируют и охлаждают в конденсаторе 11, а после этого подают в емкость для разделения газообразной и жидкой фаз 12. В емкости для разделения газообразной и жидкой фаз 12 водный раствор высококремнистой фторкремниевой кислоты концентрируют еще больше в сопоставлении с тем, который подают в первую дистилляционную колонну 10, а тетрафторид кремния, который нельзя было абсорбировать, отделяют (здесь и далее в настоящем документе водный раствор высококремнистой фторкремниевой кислоты, из которого были удалены примеси, называют очищенным водным раствором высококремнистой фторкремниевой кислоты). Тетрафторид кремния и очищенный водный раствор высококремнистой фторкремниевой кислоты соответственно через канал для тетрафторида кремния 17 и канал для очищенного водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты 18 подают в описанную далее газогенерирующую колонну 19. Тетрафторид кремния получают в результате проведения реакции, как это продемонстрировано в следующей далее химической формуле (9). [Химическая формула 7]
Количество очищенного водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты, полученного на данной стадии, предпочтительно устанавливают таким, чтобы уровень содержания воды в очищенном водном растворе высококремнистой фторкремниевой кислоты был бы равен совокупному количеству воды, полученной в результате проведения реакции между кварцевым песком и фтористым водородом, и воды, извлеченной вместе с фтористым водородом из водяного пара, подаваемого на описанной далее стадии (d) для того, чтобы удалить фтористый водород, содержащийся в серной кислоте. Таким образом, может быть выдержан водный баланс в системе.
Как это продемонстрировано в следующей далее химической формуле (10), на стадии получения тетрафторида кремния (с) очищенный водный раствор высококремнистой фторкремниевой кислоты в газогенерирующей колонне 19 вводят в реакцию с серной кислотой до получения тетрафторида кремния
[Химическая формула 8]
Концентрированную серную кислоту через первый канал для концентрированной серной кислоты 20 подают в газогенерирующую колонну 19. В качестве примера газогенерирующей колонны 19, например, можно упомянуть десорбционную колонну. Полученный тетрафторид кремния через канал для тетрафторида кремния 21 подают в газопромывную колонну 23. С другой стороны, концентрированная серная кислота, используемая для проведения реакции, абсорбирует фтористый водород и в виде отработанной серной кислоты образуется в качестве побочного продукта. В отработанной серной кислоте часть фтористого водорода и серная кислота вступают в реакцию с образованием фторсульфоновой кислоты (HSO3F), как это продемонстрировано в следующей далее химической формуле (11). Отработанную серную кислоту выпускают из канала для отработанной серной кислоты 22.
[Химическая формула 9]
Тетрафторид кремния, подаваемый в газопромывную колонну 23, подвергают обезвоживанию и промыванию при помощи концентрированной серной кислоты, циркулирующей в газопромывной колонне 23. Концентрированную серную кислоту в основном подают через второй канал для концентрированной серной кислоты 24. Однако, для того чтобы скомпенсировать количество, потребляемое на стадии (е), также производят подачу и свежей концентрированной серной кислоты 25. Тетрафторид кремния (здесь и далее в настоящем документе называемый сырым тетрафторидом кремния), содержащий компоненты воздуха, после обезвоживания и промывания через канал для сырого тетрафторида кремния 26 подают в описанную далее вторую дистилляционную колонну 51. С другой стороны, концентрированную серную кислоту, используемую для обезвоживания и промывания, через первый канал для концентрированной серной кислоты 20 подают в газогенерирующую колонну 19.
Концентрация серной кислоты, используемой в газогенерирующей колонне 19 и газопромывной колонне 23 данной стадии, составляет предпочтительно 85 мас.% и более, более предпочтительно 90 мас.% и более, а в особенности предпочтительно 95 мас.% и более и 98 мас.% и менее. Поскольку концентрация серной кислоты, меньшая чем 85% (мас.), приводит к уменьшению обезвоживающей способности серной кислоты, количество серной кислоты, подаваемой в газогенерирующую колонну 19, должно быть увеличено. Это может привести к увеличению размера аппаратуры и энергии, необходимой для воспроизводства серной кислоты, что приведет к увеличению затрат. В альтернативном варианте предпочтительно, чтобы температура использования серной кислоты, применяемой в газогенерирующей колонне 19 и газопромывной колонне 23, была бы равна 10°С и более и 60°С и менее. Таким образом, сопровождение тетрафторида кремния водой и фтористым водородом может быть подавлено. Кроме того, предпочтительно, чтобы концентрация серной кислоты в отработанной серной кислоте выдерживалась бы на уровне 80 мас.% и более при проведении вычисления концентрации, исходя только из количеств серной кислоты и воды при исключении фтористого водорода. Таким образом, образование гексафтордисилоксана в качестве примесей, содержащихся в тетрафториде кремния, может быть подавлено и может быть подавлено и растворение полученного тетрафторида кремния в серной кислоте.
В случае непосредственного примыкания устройства, в котором можно будет использовать отработанную серную кислоту, то есть серную кислоту, содержащую фтористый водород, например аппаратуры для получения фтористого водорода или аппаратуры для получения фосфорной кислоты и тому подобного, отработанную серную кислоту можно будет потреблять в данном устройстве. Однако в случае отсутствия такого потребляющего устройства или в случае значительного превышения количеством отработанной серной кислоты, выпускаемой из устройства для получения тетрафторида кремния, величины потребления в потребляющем устройстве отработанную серную кислоту с точки зрения фазы затрат и экологического аспекта необходимо будет повторно использовать в устройстве для получения тетрафторида кремния без ее забраковывания. Предпочтительно, чтобы уровень содержания фтористого водорода, присутствующего в водном растворе серной кислоты после проведения для отработанной серной кислоты отпарки в целях удаления фтористого водорода, был бы равен 1 ч./млн./мас. и менее. Таким образом, для изготовления испарителя 32 и тому подобного, где концентрируют серную кислоту, можно будет использовать недорогой промышленный материал общего назначения, такой как металл или стеклянная футеровка. В альтернативном варианте в саму отпарную колонну, емкость и тому подобное, что предусматривают на технологической схеме перед отпарной колонной, добавляют высокочистый диоксид кремния. Диоксид кремния может вступать в реакцию с фтористым водородом, содержащимся в отработанной серной кислоте, с образованием тетрафторида кремния, что уменьшит нагрузку при отпарке. В альтернативном варианте высокочистый диоксид кремния можно добавлять в испаритель 32. В зависимости от рабочих условий это может подавить коррозию испарителя 32, а также может уменьшить коррозию устройства, если концентрация фтористоводородной кислоты, содержащейся в серной кислоте из дистилляционной колонны по отгонке водяных паров, будет большей чем 1 ч./млн. (мас).
Стадия получения серной кислоты (d) обеспечивает получение серной кислоты для повторного использования на стадии получения тетрафторида кремния. На данной стадии проводят вдувание водяного пара 27 в отработанную серную кислоту, подаваемую из канала для отработанной серной кислоты 22 в отпарную колонну 28. Таким образом, фторсульфоновую кислоту, отчасти содержащуюся в отработанной серной кислоте, гидролизуют до получения фтористого водорода и серной кислоты, а для эффективного удаления фтористого водорода парциальное давление фтористого водорода в отпарной колонне уменьшают. Кроме того, при конденсации паров из верха отпарной колонны получают фтористоводородную кислоту. Таким образом, фтористый водород легко извлекают. Водяной пар 27 используют потому, что фтористый водород едва ли будет достаточно удален из отработанной серной кислоты только в результате нагревания отработанной серной кислоты, в результате нагревания при одновременном продувании вместо водяного пара такого газа, как азот и кислород, или в результате нагревания после добавления воды к отработанной серной кислоте.
Предпочтительно, чтобы количество подаваемого водяного пара 27 было бы установлено равным в совокупности количеству, необходимому для разбавления отработанной серной кислоты вплоть до достижения отработанной серной кислотой концентрации серной кислоты, соответствующей температуре кипения при рабочей температуре в отпарной колонне, и количеству влаги, необходимому для получения композиции кислотного водного раствора материала исходного сырья, используемого на стадии (а). Таким образом, может быть выдержан водный баланс в системе.
Отделенный фтористый водород в виде фтористоводородной кислоты через канал для фтористоводородной кислоты 30 подают во второй абсорбер 45. С другой стороны, полученную серную кислоту через канал для серной кислоты 29 подают в испаритель 32 и в испарителе 32 концентрируют. Сточные воды 34, полученные в результате концентрирования, из испарителя 32 выпускают, а после этого отбрасывают. В испарителе 32 предусматривается рибойлер 33. Полученную концентрированную серную кислоту через второй канал для концентрированной серной кислоты 24 подают в газопромывную колонну 23 на стадии (с) и используют для промывания тетрафторида кремния. После этого концентрированную серную кислоту через первый канал для концентрированной серной кислоты 20 подают в газогенерирующую колонну 19 и повторно используют для получения тетрафторида кремния. В альтернативном варианте концентрированную серную кислоту через четвертый канал для концентрированной серной кислоты 35 подают в промывную колонну 36 на следующей стадии (е).
Для изготовления испарителя 32 настоящего изобретения может быть использован недорогой промышленный материал общего назначения, такой как металл или стеклянная футеровка. Это обуславливается тем, что коррозию испарителя 32 можно подавить, поскольку в серной кислоте, подаваемой из канала для серной кислоты 29, фтористый водород не содержится.
Настоящее изобретение обеспечивает удаление фторидов и фторсиликатов в качестве примесей на стадии (b) таким образом, чтобы в водном растворе высококремнистой фторкремниевой кислоты, используемом на стадии (с), примеси бы не содержались. Поэтому можно предотвратить перенос примесей в отработанную серную кислоту, получаемую на стадии (с). В результате при удалении фтористого водорода и влаги из отработанной серной кислоты на стадии (d) удаление фтористого водорода облегчается. Кроме того, во время концентрирования серной кислоты можно предотвратить осаждение примесей в виде твердого содержимого, что делает возможным проведение стабилизированной непрерывной операции.
Стадия (е) обеспечивает извлечение фтористого водорода и тетрафторида кремния. Выпускаемые на стадии (а) фториды и фторсиликаты, которые содержат какой-либо элемент за исключением кремния, и фториды и фторсиликаты, выпускаемые на стадии (b), высушивают в сушилке 38. Фтористый водород, тетрафторид кремния и воду, которые получают в результате данного высушивания, через первый канал для паров 39 подают во второй абсорбер 45 на следующей стадии (f). Сухую твердую фазу подают в реактор 40 и вводят в реакцию с концентрированной серной кислотой, концентрацию которой регулируют в результате добавления олеума 37 к серной кислоте, подаваемой из промывной колонны 36. В качестве примера реакторов 40 можно упомянуть вращающуюся обжиговую печь. Олеум 37 добавляют для того, чтобы иметь концентрацию серной кислоты, выпускаемой из абсорбера 36, равной 98 мас.% и более. Таким образом, получают фтористый водород, тетрафторид кремния и сульфаты 42 (смотрите следующие далее химические формулы (12) и (13)). Фтористый водород и тетрафторид кремния через канал для газа 41 подают в промывную колонну 36. Фтористый водород и тетрафторид кремния в промывной колонне 36 подвергают обезвоживанию и промыванию при помощи концентрированной серной кислоты. После обезвоживания и промывания фтористый водород и тетрафторид кремния через второй канал для паров 43 подают во второй абсорбер 45 на следующей стадии (f).
[Химическая формула 10]
где M представляет собой элемент металл, такой как кальций (Ca) и магний (Mg).
Стадия (f) обеспечивает получение кислоты, используемой для получения водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты, используемого на стадии (а). То есть в результате абсорбирования фтористоводородной кислоты, выпускаемой на стадии (d), фтористого водорода, тетрафторида кремния и воды, выпускаемых на стадии (е), и тетрафторида кремния, выпускаемого на стадии (g), и безводной плавиковой кислоты 44 в кремнефтористоводородной кислоте, выпускаемой на стадии (b), получают смешанный раствор (кислотный водный раствор материала исходного сырья), содержащий фтористоводородную кислоту и кремнефтористоводородную кислоту. Газ 48, такой как компоненты воздуха, ассоциированные с жидкостью, парами и газом, извлеченными на данных стадиях, отбрасывают. Кремнефтористоводородную кислоту, выпускаемую на стадии (b), подают из канала для кремнефтористоводородной кислоты 15. Фтористоводородную кислоту, выпускаемую на стадии (d), подают из канала для фтористоводородной кислоты 30. Фтористый водород, тетрафторид кремния и воду, которые выпускают на стадии (е), подают из первого канала для паров 39. Тетрафторид кремния, выпускаемый на стадии (g), подают из канала для газа 46. Кислотный водный раствор материала исходного сырья, полученный на данной стадии, через второй канал для материала исходного сырья 47 подают на стадию (а).
Стадия (g) обеспечивает удаление компонентов воздуха из сырого тетрафторида кремния. Сырой тетрафторид кремния, получаемый на стадии (с), через канал для сырого тетрафторида кремния 26 подают в адсорбер 49. Адсорбер 49 заполняют молекулярными шнеками, цеолитом, активированным углем или активированным оксидом алюминия и тому подобным, и он обеспечивает удаление присутствующих в тетрафториде кремния высококипящих компонентов, таких как диоксид углерода. Тетрафторид кремния, из которого высококипящие компоненты были удалены, подают в теплообменник 50. При помощи теплообменника 50 сырой тетрафторид кремния охлаждают и ожижают. А после этого в результате дистилляции из сырого тетрафторида кремния удаляют компоненты воздуха. Удаленные компоненты воздуха через канал для газа 46 подают в адсорбер 49. Компоненты воздуха из адсорбента в адсорбере 49 удаляют высококипящие компоненты, такие как диоксид углерода, и вместе с удаленными высококипящими компонентами их подают во второй адсорбер 45 на стадии (f). Тетрафторид кремния, из которого компоненты воздуха были удалены, выпускают из куба второй дистилляционной колонны 51 и при помощи теплообменника 50 нагревают и превращают в пар. После этого тетрафторид кремния выпускают в виде очищенного тетрафторида кремния 54.
Тетрафторид кремния, полученный по данному способу, можно использовать, например, для изготовления кремниевого солнечного фотоэлемента, для изготовления SiOF (пленки из диоксида кремния, допированного фтором) в качестве материала с пониженной диэлектрической проницаемостью в полупроводниковом устройстве и в качестве газа для изготовления оптического волокна.
[Пример]
Далее в настоящем документе в качестве иллюстрации будет подробно описан подходящий для использования пример настоящего изобретения. Однако материалы и смешиваемые количества, что описываются в данном примере, не предполагают ограничения диапазона настоящего изобретения только данными материалами и смешиваемыми количествами до тех пор, пока конкретно не будет представлено описание ограничения, и должны восприниматься просто как описание примера.
(Пример 1)
Данный пример реализовали при использовании устройства для получения тетрафторида кремния, показанного на чертеже. Сначала в реакционной емкости 3 на стадии (а) вводили 454,5 г кварцевого песка, характеризующегося уровнем содержания диоксида кремния 95,3 мас.% в реакцию с 2334,1 г кислотного водного раствора материала исходного сырья, характеризующегося уровнями содержания фтористого водорода 35,1 мас.% и кремнефтористоводородной кислоты 22,5 мас.%. Полученную реакционную жидкость подавали в сепаратор для разделения твердой и жидкой фаз 7 для удаления твердой фазы (фториды и фторсиликаты). Данную операцию проводили в четырех партиях и реакционные жидкости из всех партий перемешивали до получения 10684,4 г водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты, характеризующегося составом, включающим 48,6 мас.% высококремнистой фторкремниевой кислоты и 5,7 мас.% свободного фтористого водорода.
После этого при использовании аппаратуры со стадий (b) и (с), продемонстрированной на чертеже, проводили дистилляционную очистку сырого водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты и получение газа в результате обезвоживания серной кислоты. Серную кислоту с концентрацией 95 мас.% подавали в газопромывную колонну 23 и при использовании насоса проводили операцию циркуляции. Сырой водный раствор высококремнистой фторкремниевой кислоты при помощи насоса на стадии (b), продемонстрированного на чертеже, подавали в первую дистилляционную колонну 10 и начинали дистилляцию. Отходы, то есть кремнефтористоводородную кислоту, выпускали в резервуар для хранения (не показан), который отдельно изготавливали таким образом, чтобы уровень жидкости в кубе первой дистилляционной колонны 10 был постоянным. Тетрафторид кремния, выпускаемый из верха емкости для разделения газообразной и жидкой фаз 12, через газогенерирующую колонну 19 перепускали в газопромывную колонну 23. Очищенный водный раствор высококремнистой фторкремниевой кислоты при помощи насоса подавали в газогенерирующую колонну 19 после дистиллятной жидкости, то есть очищенный водный раствор высококремнистой фторкремниевой кислоты достигал указанного уровня жидкости в емкости для разделения газообразной и жидкой фаз 12. Очищенный водный раствор высококремнистой фторкремниевой кислоты подавали в газогенерирующую колонну 19. В то же самое время из внешнего источника подачи в газопромывную колонну 23 подавали серную кислоту с концентрацией 95 мас.%. Кроме того, одновременно начинали подачу серной кислоты с концентрацией 95 мас.% из газопромывной колонны 23 в газогенерирующую колонну 19, и в газогенерирующей колонне 19 начиналось образование тетрафторида кремния. Тетрафторид кремния, полученный в газогенерирующей колонне 19, перепускали через газопромывную колонну 23. После этого тетрафторид кремния извлекали в результате абсорбирования в разбавленной фтористоводородной кислоте в промывной колонне, в которой проводили охлаждение и циркуляцию разбавленной фтористоводородной кислоты. Часть тетрафторида кремния, выходящего из газопромывной колонны 23, периодически отбирали в качестве образцов и концентрацию компонентов воздуха, содержащихся в них, анализировали по методу газовой хроматографии. Отработанную серную кислоту, полученную в виде побочного продукта в газогенерирующей колонне 19, выпускали из куба газогенерирующей колонны 19 в отдельно приготовленный приемник (не показан). Серную кислоту с концентрацией 95 мас.%, используемую в данном примере, предварительно подвергали деаэрирующей переработке. Температуру использования серной кислоты устанавливали равной 45°С.
Дистилляцию сырого водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты и операцию получения тетрафторида кремния проводили в течение 4,5 часов. В результате совокупное количество сырого водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты, подаваемого в первую дистилляционную колонну 10, составило 4273,8 г, а количество кремнефтористоводородной кислоты, извлеченной из куба первой дистилляционной колонны 10, составило 2236,7 г. Кремнефтористоводородная кислота характеризовалась составом, включающим 33,6 мас.% кремнефтористоводородной кислоты и 9,4 мас.% свободного фтористого водорода. В емкости для разделения газообразной и жидкой фаз 12 осталось 344,3 г очищенного водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты, который характеризовался составом, включающим 52,4 мас.% водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты и 2,2 мас.% свободного фтористого водорода. В результате проведения вычислений, исходя из используемых в операции расхода и времени работы насоса, используемого для перепускания очищенного водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты, и удельной массы очищенного водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты, было установлено, что объем жидкости в виде водного раствора высококремнистой фторкремниевой кислоты, перепускаемого в газогенерирующую колонну 19 из емкости для разделения газообразной и жидкой фаз 12, соответствовал 1149,2 г. Кроме того, перед началом проведения операции в извлекающую промывную колонну подавали 3004,1 г фтористоводородной кислоты с концентрацией 20,0 мас.%. Поскольку после завершения газообразования количество жидкости в промывной колонне составило 4024,9 г, а жидкость характеризовалась составом, включающим 36,1 мас.% кремнефтористоводородной кислоты и 5,0 мас.% фтористого водорода, совокупное количество тетрафторида кремния, абсорбированного в промывной колонне, составило 1020,8 г. Совокупное количество серной кислоты с концентрацией 95 мас.%, подаваемой в газогенерирующую колонну 19 через газопромывную колонну 23, составило 3665,9 г. Количество отработанной серной кислоты, выпускаемой из куба газогенерирующей колонны 19, составило 4502,9 г, и отработанная серная кислота характеризовалась составом, включающим 77,3 мас.% серной кислоты и 3,5 мас.% фтористого водорода.
В результате проведения анализа на содержание примесей металлов в сыром водном растворе высококремнистой фторкремниевой кислоты, очищенном водном растворе высококремнистой фторкремниевой кислоты и кремнефтористоводородной кислоте, извлеченной при помощи промывной колонны, было подтверждено то, что очищенный водный раствор высококремнистой фторкремниевой кислоты являлся очищенным и что примеси в полученном тетрафториде кремния не содержались. Примеси металлов анализировали при использовании аппаратуры для метода АЭС-ИСП (атомная эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой). В таблице продемонстрированы результаты.
| Концентрация примеси [ч./млн.] | Сырой водный раствор высококремнистой фторкремниевой кислоты | Очищенный водный раствор высококремнистой фторкремниевой кислоты | Извлекающая жидкость промывной колонны |
| Алюминий | 290 | <0,05 | <0,05 |
| Железо | 693 | <0,005 | <0,005 |
| Натрий | 104 | <0,05 | <0,05 |
| Калий | 271 | <0,05 | <0,05 |
| Кальций | 24 | <0,005 | <0,005 |
| Магний | 0,34 | <0,01 | <0,01 |
| Марганец | 90 | <0,005 | <0,005 |
| Титан | 52 | <0,01 | <0,01 |
| Мышьяк | 0,58 | <0,05 | <0,05 |
| Бор | 1,7 | <0,05 | <0,05 |
| Фосфор | 16 | <0,05 | <0,05 |
| Сера | <0,05 | <0,05 | <0,05 |
Компоненты воздуха в полученном тетрафториде кремния анализировали по методу газовой хроматографии. Концентрация компонентов воздуха, содержащихся в тетрафториде кремния, с течением времени уменьшалась, начиная с момента газообразования. Концентрация была приблизительно постоянной по истечении 120 минут от начала операции. Среднее значение концентрации кислорода составило 382 ч./млн. (об.), а среднее значение концентрации азота составило 710 ч./млн. (об.). Другие компоненты обнаружены не были.
После этого отработанную серную кислоту и водяной пар подавали в отпарную колонну 28 на стадии (d), продемонстрированную на чертеже. Вследствие невозможности дозирования в маломасштабном эксперименте небольшого количества водяного пара высокого давления при помощи косвенного нагрева теплоносителем производили кипячение чистой воды, дозируемой насосом, которую и подавали в виде водяного пара. Поскольку температура водяного пара была невелика, и водяной пар подавали в состоянии насыщения, куб отпарной колонны 28 обогревали извне при помощи теплоносителя для того, чтобы восполнить количество тепла. В отпарной колонне 28 предусматривали наличие тефлоновых колец Рашига, имеющих внешний диаметр 6 мм, таким образом, чтобы высота насадки была бы установлена равной 2000 мм. Рабочую температуру в кубе отпарной колонны 28 устанавливали равной 155°С. В результате концентрация серной кислоты, извлеченной из куба отпарной колонны 28, составила 65,6 мас.%, а концентрация содержащегося в ней фтористого водорода составила 0,9 ч./млн. Из верха отпарной колонны 28 извлекали фтористоводородную кислоту с концентрацией 38,3 мас.%.
После этого серную кислоту с концентрацией 65,6 мас.%, полученную в отпарной колонне 28, подавали в испаритель 32 на стадии (d), продемонстрированный на чертеже, и подвергали обезвоживанию и концентрированию при 32 торр и 189°С. Было подтверждено то, что серную кислоту можно было сконцентрировать до концентрации 95,3 мас.%.
После этого 58,8 г сухой твердой фазы, которая содержала фториды и фторсиликаты, вводили в реакцию с 74,5 г серной кислоты с концентрацией 98 мас.% в реакторе 40 на стадии (е), продемонстрированном на чертеже. Таким образом, извлекали 14,5 г фтористого водорода и 8,2 г тетрафторида кремния.
Тетрафторид кремния получали в той же самой операции, что и в приведенном выше описании, а полученный газ извлекали в цилиндре без абсорбирования газа с использованием промывной колонны. Для тетрафторида кремния, извлеченного в цилиндре, проводили операции увеличения давления при помощи компрессора, охлаждения и ожижения. Тетрафторид кремния дистиллировали в результате подачи во вторую дистилляционную колонну 51, продемонстрированную на стадии (g) чертежа. Концентрацию компонентов воздуха в тетрафториде кремния до и после дистилляции анализировали по методу газовой хроматографии. Концентрация кислорода в тетрафториде кремния до дистилляции составила 405 ч./млн. (об.), а концентрация азота составила 752 ч./млн. (об.). Концентрация кислорода в тетрафториде кремния после дистилляции составила 0,5 ч./млн. (об.) и менее, а концентрация азота составила 1 ч./млн. (об.) и менее.
Claims (11)
1. Способ получения тетрафторида кремния, который содержит следующие стадии:
исходное сырье, содержащее диоксид кремния, вводят в реакцию со смешанным раствором, содержащим фтористо-водородную кислоту и кремнефтористо-водородную кислоту, до получения водного раствора фторкремниевой кислоты (H2Si2F10);
водный раствор фторкремниевой кислоты вводят в реакцию с серной кислотой до получения тетрафторида кремния и фракцию серной кислоты, содержащую фтористый водород, который представляет собой побочный продукт на стадии получения тетрафторида кремния, подвергают отпарке до получения серной кислоты, полученную серную кислоту возвращают на стадию получения тетрафторида кремния для повторного использования.
исходное сырье, содержащее диоксид кремния, вводят в реакцию со смешанным раствором, содержащим фтористо-водородную кислоту и кремнефтористо-водородную кислоту, до получения водного раствора фторкремниевой кислоты (H2Si2F10);
водный раствор фторкремниевой кислоты вводят в реакцию с серной кислотой до получения тетрафторида кремния и фракцию серной кислоты, содержащую фтористый водород, который представляет собой побочный продукт на стадии получения тетрафторида кремния, подвергают отпарке до получения серной кислоты, полученную серную кислоту возвращают на стадию получения тетрафторида кремния для повторного использования.
2. Способ по п.1, в котором на стадии получения серной кислоты ее обезвоживают до достижения концентрации серной кислоты, которую можно использовать на стадии получения тетрафторида кремния.
3. Способ по п.2, в котором используют исходное сырье, представляющее собой кварцевый песок, имеющий содержание диоксида кремния 80 мас.% и более.
4. Способ по п.3, в котором концентрация водного раствора фторкремниевой кислоты (H2Si2F10) составляет 42 мас.% и более.
5. Способ по п.4, в котором концентрация серной кислоты, используемой на стадии получения тетрафторида кремния, составляет 85 мас.% и более.
6. Способ по п.5, в котором температура серной кислоты на стадии получения тетрафторида кремния составляет 60°С и менее.
7. Способ по п.6, в котором концентрацию серной кислоты, содержащей фтористый водород, образовавшийся на стадии получения тетрафторида кремния, выдерживают равной 80 мас.% и более, исходя из количеств только серной кислоты и воды при исключении фтористого водорода.
8. Способ по п.7, в котором содержание фтористого водорода, присутствующего в серной кислоте на стадии получения серной кислоты, составляет 1 ч./млн по весу и менее.
9. Устройство для осуществления процесса получения тетрафторида кремния по пп.1-8, которое содержит:
реакционную емкость, в которой исходное сырье, содержащее диоксид кремния, вводят в реакцию со смешанным раствором, содержащим фтористо-водородную кислоту и кремнефтористо-водородную кислоту, до получения водного раствора фторкремниевой кислоты (H2Si2F10);
насадочную колонну, в которой водный раствор фторкремниевой кислоты реагирует с серной кислотой до получения тетрафторида кремния;
отпарную колонну, в которой серную кислоту, содержащую фтористый водород, который является побочным продуктом в насадочной колонне, подвергают отпарке для удаления фтористого водорода до получения серной кислоты, и
испаритель, в котором концентрируют серную кислоту, полученную в отпарной колонне, и затем подают в насадочную колонну.
реакционную емкость, в которой исходное сырье, содержащее диоксид кремния, вводят в реакцию со смешанным раствором, содержащим фтористо-водородную кислоту и кремнефтористо-водородную кислоту, до получения водного раствора фторкремниевой кислоты (H2Si2F10);
насадочную колонну, в которой водный раствор фторкремниевой кислоты реагирует с серной кислотой до получения тетрафторида кремния;
отпарную колонну, в которой серную кислоту, содержащую фтористый водород, который является побочным продуктом в насадочной колонне, подвергают отпарке для удаления фтористого водорода до получения серной кислоты, и
испаритель, в котором концентрируют серную кислоту, полученную в отпарной колонне, и затем подают в насадочную колонну.
10. Устройство по п.9, в котором испаритель обеспечивает обезвоживание и концентрирование серной кислоты, полученной в отпарной колонне, вплоть до достижения концентрации серной кислоты, которую можно использовать в насадочной колонне.
11. Устройство по п.10, в котором испаритель изготавливают из металла или с использованием стеклянной футеровки.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005289836A JP4576312B2 (ja) | 2005-10-03 | 2005-10-03 | 四フッ化ケイ素の製造方法、及びそれに用いる製造装置 |
| JP2005-289836 | 2005-10-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008117406A RU2008117406A (ru) | 2009-11-10 |
| RU2393113C2 true RU2393113C2 (ru) | 2010-06-27 |
Family
ID=37906226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008117406/15A RU2393113C2 (ru) | 2005-10-03 | 2006-09-29 | Способ получения тетрафторида кремния и устройство для его осуществления |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20090274606A1 (ru) |
| EP (1) | EP1947057A4 (ru) |
| JP (1) | JP4576312B2 (ru) |
| KR (1) | KR101269254B1 (ru) |
| CN (1) | CN101291875B (ru) |
| AU (1) | AU2006298109B2 (ru) |
| GE (1) | GEP20104907B (ru) |
| RU (1) | RU2393113C2 (ru) |
| WO (1) | WO2007040185A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA200803616B (ru) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5341425B2 (ja) | 2008-08-08 | 2013-11-13 | ステラケミファ株式会社 | フッ化物ガスの製造方法 |
| KR101168942B1 (ko) * | 2010-04-27 | 2012-08-02 | 주식회사 케이씨씨 | 결정성 규사를 사용한 사불화규소의 제조방법 |
| KR101215490B1 (ko) * | 2010-06-11 | 2012-12-26 | 주식회사 케이씨씨 | 다양한 플루오라이드 원료들과 비정질 실리카 및 황산을 이용한 사불화규소의 연속 제조방법 |
| US20110305621A1 (en) * | 2010-06-11 | 2011-12-15 | Kyung Hoon Kang | Method Of Continuously Producing Tetrafluorosilane By Using Various Fluorinated Materials, Amorphous Silica And Sulfuric Acid |
| CN101863478B (zh) * | 2010-06-22 | 2012-07-18 | 佛山市华特气体有限公司 | 高纯四氟化硅的制备方法 |
| CN102134078A (zh) * | 2011-01-14 | 2011-07-27 | 浙江中宁硅业有限公司 | 一种硫酸石英砂闭环生产四氟化硅的方法 |
| KR20130015596A (ko) * | 2011-08-04 | 2013-02-14 | 주식회사 케이씨씨 | 실리카와 불화수소를 이용한 사불화규소의 연속제조방법 |
| DE102011111316B4 (de) * | 2011-08-26 | 2017-10-19 | Plinke Gmbh | Verfahren zur Reinigung und Konzentrierung HF-haltiger Schwefelsäure |
| CN102351198A (zh) * | 2011-09-20 | 2012-02-15 | 六九硅业有限公司 | 四氟化硅的制备方法 |
| JP6370684B2 (ja) * | 2014-11-14 | 2018-08-08 | エドワーズ株式会社 | 除害装置 |
| CN108658081B (zh) * | 2018-08-02 | 2023-08-22 | 浙江中宁硅业有限公司 | 利用氟硅酸钠作为原料生产四氟化硅的方法及其生产设备 |
| MA56293B1 (fr) | 2022-04-12 | 2024-04-30 | Univ Mohammed Vi Polytechnique | Silice purifiee a partir de sous-produit industriel et son utilisation comme composant d’anode pour batteries lithium-ion |
| US11891344B2 (en) | 2022-04-20 | 2024-02-06 | Chtem Limited | Methods for graded utilization of fluorine and silicon resources in phosphate ores |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005119956A (ja) * | 2003-09-25 | 2005-05-12 | Showa Denko Kk | テトラフルオロシランの製造方法 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS451887Y1 (ru) * | 1965-09-28 | 1970-01-27 | ||
| JPS451887B1 (ru) * | 1967-03-17 | 1970-01-22 | ||
| US3615195A (en) * | 1968-12-11 | 1971-10-26 | Simplot Co J R | Fluosilic acid recovery |
| US3969485A (en) * | 1971-10-28 | 1976-07-13 | Flemmert Goesta Lennart | Process for converting silicon-and-fluorine-containing waste gases into silicon dioxide and hydrogen fluoride |
| US3856673A (en) * | 1973-04-02 | 1974-12-24 | Air Prod & Chem | Purification of spent sulfuric acid |
| US4062930A (en) * | 1973-05-31 | 1977-12-13 | Bohdan Zawadzki | Method of production of anhydrous hydrogen fluoride |
| US4163045A (en) * | 1976-12-27 | 1979-07-31 | Kemira Oy | Process for producing hydrogen fluoride from an aqueous solution of hydrogen fluoride and sulfuric acid |
| JPS604127B2 (ja) * | 1981-08-06 | 1985-02-01 | セントラル硝子株式会社 | 四弗化珪素ガスの精製法 |
| US4470959A (en) * | 1983-06-20 | 1984-09-11 | Allied Corporation | Continuous production of silicon tetrafluoride gas in a vertical column |
| CN85102344A (zh) * | 1985-04-01 | 1986-10-29 | 斯瓦罗夫斯基公司 | 生产四氟化硅的方法 |
| IT1196983B (it) * | 1986-07-23 | 1988-11-25 | Enichem Agricoltura Spa | Procedimento per la produzione di tetrafluoruro di silicio |
| JPH06293510A (ja) * | 1993-04-08 | 1994-10-21 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | ハイシリカケイフッ化水素酸の製造法 |
| TW200512159A (en) * | 2003-09-25 | 2005-04-01 | Showa Denko Kk | Method for producing tetrafluorosilane |
-
2005
- 2005-10-03 JP JP2005289836A patent/JP4576312B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-09-29 GE GEAP200610665A patent/GEP20104907B/en unknown
- 2006-09-29 AU AU2006298109A patent/AU2006298109B2/en not_active Ceased
- 2006-09-29 RU RU2008117406/15A patent/RU2393113C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2006-09-29 CN CN2006800369062A patent/CN101291875B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-09-29 WO PCT/JP2006/319542 patent/WO2007040185A1/ja not_active Ceased
- 2006-09-29 US US12/088,817 patent/US20090274606A1/en not_active Abandoned
- 2006-09-29 EP EP06810921A patent/EP1947057A4/en not_active Withdrawn
-
2008
- 2008-04-24 ZA ZA200803616A patent/ZA200803616B/xx unknown
- 2008-05-02 KR KR1020087010760A patent/KR101269254B1/ko not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005119956A (ja) * | 2003-09-25 | 2005-05-12 | Showa Denko Kk | テトラフルオロシランの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GEP20104907B (en) | 2010-02-25 |
| AU2006298109A1 (en) | 2007-04-12 |
| KR20080070813A (ko) | 2008-07-31 |
| ZA200803616B (en) | 2009-02-25 |
| EP1947057A4 (en) | 2011-11-09 |
| RU2008117406A (ru) | 2009-11-10 |
| CN101291875B (zh) | 2011-04-13 |
| WO2007040185A1 (ja) | 2007-04-12 |
| EP1947057A1 (en) | 2008-07-23 |
| CN101291875A (zh) | 2008-10-22 |
| JP4576312B2 (ja) | 2010-11-04 |
| US20090274606A1 (en) | 2009-11-05 |
| AU2006298109B2 (en) | 2011-03-17 |
| KR101269254B1 (ko) | 2013-05-29 |
| JP2007099550A (ja) | 2007-04-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101269254B1 (ko) | 사불화규소의 제조 방법 및 그것에 이용하는 제조 장치 | |
| CN1030305C (zh) | 由磷酸盐岩和氟硅酸生产磷酸和氟化氢的方法 | |
| US4349524A (en) | Process for producing purified hydrochloric acid | |
| CN104843712B (zh) | 一种工业氟硅酸的提纯并联产白炭黑的方法 | |
| CA1308232C (en) | Method for the continuous chemical reduction and removal of mineral matter contained in carbon structures | |
| US20160264425A1 (en) | Method for producing polycrystalline silicon | |
| US4062930A (en) | Method of production of anhydrous hydrogen fluoride | |
| CN105314599A (zh) | 一种利用氟硅酸生产无水氟化氢和白炭黑的方法 | |
| CN101274795A (zh) | 丙溴磷合成废水处理方法 | |
| CN220090988U (zh) | 一种六氟磷酸锂含氟尾气回收利用的生产线 | |
| WO2003072501A1 (en) | Process for the preparation of pure silica | |
| CN110054190A (zh) | 一种氟硅酸钠生产污水用于湿法磷酸氟吸收补水的方法 | |
| EA015477B1 (ru) | Способ получения поликристаллического кремния из раствора кремнефтористо-водородной кислоты и установка для получения поликристаллического кремния | |
| JP3955092B2 (ja) | 解離されたジルコンを処理する方法 | |
| CN111017930A (zh) | 一种去除氟硅酸中碘的方法 | |
| CN104495893A (zh) | 冰晶石的制备方法 | |
| KR102274386B1 (ko) | 불화수소를 포함하는 공정폐수로부터 불화칼슘을 형성하는 공정폐수 재활용방법 및 그를 포함하는 불화칼슘블록성형방법 | |
| JP5566290B2 (ja) | ハロゲン化水素、水素およびハロゲン化ケイ素を含む混合ガスから水素ガスを生産する方法、その水素ガスを用いたケイ素化合物の生産方法、およびその方法のためのプラント | |
| KR101229593B1 (ko) | 동위체 농축 방법 | |
| RU2356834C2 (ru) | Способ получения поликристаллического кремния в виде гранул сферической формы | |
| CN104445210A (zh) | 氟硅酸钠的制备方法 | |
| CN103553059A (zh) | 氟硅酸处理方法及其系统 | |
| CN116081575B (zh) | 以废氢氟酸液为原料制备电子级无机酸的方法 | |
| CN1286217A (zh) | 以无水氟化氢副产氟硅酸为原料生产氟硅酸钠 | |
| CN213416277U (zh) | 氟硅酸制取氟化氢的污水回用系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150930 |