[发明专利]生产六氯乙硅烷的方法

说明书

发明领域

本发明涉及生产六氯乙硅烷(Si₂Cl₆)的方法，其中六氯乙硅烷可从生产高纯度多晶硅的方法排放的废气中有效地回收。并且，本发明优选涉及回收四氯乙硅烷(Si₂H₂Cl₄)与六氯乙硅烷的生产方法。

发明背景

六氯乙硅烷(Si₂Cl₆)可用作无定形硅薄膜、用于光学纤维的原料玻璃和乙硅烷等的原料。作为生产六氯乙硅烷的方法，已知的是下述方法：其中将含硅的合金粉末氯化为多氯硅烷的混合气体，并使该混合气体冷却和凝结，然后进一步蒸馏分离六氯乙硅烷(日本专利特开昭59-195519)。此外，还已知一种方法，其中用搅拌混合卧管反应器使高硅铸铁与氯气反应(日本专利特开昭60-145908)。然而，这些生产方法都使用金属硅级的硅粗品作为原料，并且原料的污染无法避免，因此难以获得高纯度的产品。尤其是，当混有钛和铝时，由于这些氯化物，即TiCl₄和AlCl₃的沸点接近六氯乙硅烷，因而通常难以蒸馏精制。

本发明公开

本发明解决了生产六氯乙硅烷方法中的上述常见问题，并提供了这种可有效获得高纯度的六氯乙硅烷的方法。也就是说，在本发明中，通过考虑其中使用高纯度原料气体的生产多晶硅的方法，发现在含未反应的氢气、三氯硅烷和副产物四氯化硅的废气中包含一种高纯度的聚合物，例如六氯乙硅烷，其中具有高于四氯化硅沸点的组分被称为聚合物，然后可容易地从该废气中回收六氯乙硅烷。此外，由于这类聚合物中也包含较多的四氯乙硅烷，本发明还提供在回收六氯乙硅烷的同时回收四氯乙硅烷的方法。

因此，本发明提供一种生产六氯乙硅烷的方法，包括以下构成。

[1]一种生产六氯乙硅烷的方法，其中六氯乙硅烷是由通过在高温下热裂解或氢化还原氯硅烷来沉积多晶硅的硅反应体系排放的废气制得，该方法包括：

冷却废气得到冷凝物；和

蒸馏该冷凝物以回收六氯乙硅烷。

[2]按照上述[1]的生产六氯乙硅烷的方法，该方法还包括：

冷却多晶硅反应体系排放出的废气，以使冷凝物与氢气分离；

蒸馏该冷凝物以分离未反应的氯硅烷和副产物四氯化硅；和

回收蒸馏出的六氯乙硅烷。

[3]按照上述[1]或[2]的生产六氯乙硅烷的方法，该方法还包括：

第一蒸馏过程，其中蒸馏与氢气分离的冷凝物，以分离未反应的氯硅烷；

第二蒸馏过程，其中蒸馏第一蒸馏过程残留的液体，以分离四氯化硅；和

第三蒸馏过程，其中蒸馏第二蒸馏过程残留的液体，以分离六氯乙硅烷。

[4]按照上述[1]或[2]的生产六氯乙硅烷的方法，该方法还包括：

一次蒸馏过程，其中蒸馏与氢气分离的冷凝物，以连续分离未反应的氯硅烷和四氯化硅；和

一次蒸馏过程，其中蒸馏所述蒸馏过程残留的液体，以分离六氯乙硅烷。

[5]按照上述[1]-[4]任一项的生产六氯乙硅烷的方法，该方法还包括：在六氯乙硅烷的蒸馏过程中，分流初馏分；和

在高温下回收主要组分为六氯乙硅烷的馏分。

[6]按照上述[1]-[4]任一项的生产六氯乙硅烷的方法，该方法还包括：在六氯乙硅烷的蒸馏过程中，分流初馏分；

回收具有四氯乙硅烷作为主要组分的中间馏分；和

在高温下回收主要组分为六氯乙硅烷的馏分。

[7]按照上述[1]-[6]任一项的生产六氯乙硅烷的方法，其中通过使用各个蒸馏塔连续进行氯硅烷、四氯化硅和六氯乙硅烷的蒸馏过程。

[8]按照上述[1]-[7]任一项的生产六氯乙硅烷的方法，其中在氯硅烷蒸馏过程与四氯化硅的蒸馏过程之间、四氯化硅的蒸馏过程与六氯乙硅烷的蒸馏过程之间、在四氯化硅的蒸馏过程中或者在六氯乙硅烷的蒸馏过程中引入氯。

[9]按照上述[8]的生产六氯乙硅烷的方法，该方法包括：

在各蒸馏过程中引入氯以进行氯化，将残余液体中残存的氯脱气。

[10]按照上述[9]的生产六氯乙硅烷的方法，该方法包括：

将惰性气体引入残留的液体中；和

通过鼓泡将氯脱气。

[11]按照上述[8]、[9]或[10]的生产六氯乙硅烷的方法，该方法还包括：

在氯硅烷、四氯化硅或六氯乙硅烷的蒸馏过程中的至少一个蒸馏过程之后，向残余液体中引入氯以促进氯化；

将残存的氯脱气；