[发明专利]小型生产装置中生产热解硅酸

说明书

技术领域

本发明涉及生产气相二氧化硅的方法和设备。

背景技术

热解金属氧化物(pyrogenic metal oxide)，例如气相二氧化硅，是通过在氢气-氧气火焰中高温水解卤代硅(halosilicon)化合物获得的，如在Ullmann的Encyclopedia of Industrial Chemistry(Wiley-VCH Verlag GmbH&Co.KGaA，20oxygen)中所描述的。

对于许多应用，不仅二氧化硅的内在质量，而且其纯度的重要性都高。在气相二氧化硅应用于表面涂覆工业，在密封剂应用中，例如在硅酮密封剂和聚氨酯密封剂时特别是这样，这些密封剂在室温下在水分的作用下交联，并在电子半导体元件，如处理器、存储器、控制器和集成电路制造中用作消耗品。

已知问题的一个例子是气相二氧化硅在诸如硅酮密封剂的硅酮材料，和诸如聚氨酯的含聚氧化烯烃密封剂中可分散性不足。

其另一个常被描述的问题是当二氧化硅用于半导体表面和晶片上电子元件化学机械抛光和平面化应用时出现的划痕(scratch)缺陷。

对于大型生产装置中生产二氧化硅，实现所需产品质量方面有限制。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，更特别地提供生产气相二氧化硅的方法和设备，以及具有高质量的气相二氧化硅。

本发明提供火焰反应器，其特征在于火焰反应器具有体积在1m³到10m³、高度在1m到10m的反应器腔室以及供应反应物的反应器喷嘴。

用于生产气相二氧化硅的本发明设备包括反应器、用于反应气体的送料设备、用于反应气体的混料设备、反应器喷嘴、用于供应空气的进一步的送料设备。

用于生产气相二氧化硅的本发明设备优选具有下列单元：(a)硅烷供应、硅烷蒸发器、可选的气体混合系统、可选的空气处理，(b)反应器，(c)能量回收和冷却，(d)可选的初步移出二氧化硅SiO₂，优选通过一个旋流器、或多个旋流器，(e)移出二氧化硅SiO₂，优选通过过滤器、优选筛网过滤器、更优选表面过滤器，(f)在干燥器中提纯二氧化硅从而除去最后的痕量氯化氢HCl，优选滚筒干燥器，优选具有优选实现组合的径向和垂直运动的内部装置，或优选在流化床中或移动床中，优选供应诸如空气或氮气或惰性气体的气体，优选在高于100℃的温度、更优选高于300℃、最优选高于500℃，其中表面气体速率为0.1-100cm/s、优选1-10cm/s，且(g)优选例如通过在特别限定量的二氧化硅的料仓(筒仓，silo)中混合和流化以匀质化为均匀批料(batch)，例如1-20吨，优选5-15吨，(h)储存在料仓中，以及(i)可选以轧辊压制器(roll compactor)、螺旋压制器(screw compactor)、活塞压制器(piston compactor)压实，优选用轧辊压制器，(j)转移到容器，例如5-20kg的料袋(sack)，到50-500kg的大袋子，或容量为500-5000kg的大容器，如料仓货车(散装汽车，silo truck)、料仓容器(silotainer)。

优选生产气相二氧化硅的设备具有用于燃烧气体的送料设备，该送料设备至少在不同于反应器腔室中反应器喷嘴的一个位置。

优选，火焰反应器的高度在1到10m，优选在3到6m，更优选在4到5m，且反应空间的长度在0.7到9m，优选2到5m，更优选在3.5到4.5m。

火焰反应器优选横截面积为0.1m²到1m²，更优选0.2m²到0.9m²，更优选0.35m²到0.75m²。

火焰反应器优选体积在1m³到10m³，更优选在0.5m³到7m³之间，更优选在1.5m³到4m³之间。

火焰反应器的体积对高度比优选在0.1m²到1m²之间，更优选在0.2m²到0.9m²之间，更优选在0.35m²到0.75m²之间。