[发明专利]光纤用高纯四氯化硅连续精馏方法

说明书

技术领域

本发明属于高纯化合物分离提纯领域，特别涉及光纤用OVD和VAD工艺四氯化硅、PCVD和MCVD工艺四氯化硅产品连续精馏方法。

背景技术

四氯化硅(SiCl4)用途较为广泛，可用于制备硅酸酯、有机硅单体、有机硅油、高温绝缘漆、硅树指、硅橡胶等。高纯度SiCl4可用于制作光纤预制棒和高纯石英以及用于硅外延等，是一种具有高附加值产品。制造光纤预制棒的高纯度SiCl4一般分为光纤级和普通级。普通纯度等级的SiCl4原料主要用于OVD和VAD工艺制作光纤预制棒外包层的原料。光纤级SiCl4是生产光纤预制棒的主要关键原料，它主要用于OVD和VAD工艺制作芯棒、MCVD和PCVD工艺制棒的原料。在光线传输中不可避免地存在损耗，造成光纤传输损耗的原因很多，诸如瑞利散射，在红外、紫外区的固有吸收，光纤结构不完善所产生的辐射和散射，杂质吸收等等，其中杂质吸收是关键因素。因此，低损耗光导纤维研究和光纤制造技术的水平与原材料的纯度有着最密切的关系，也就是说光纤用SiCl4的纯度对光纤传递损耗影响最大，将直接影响到光纤的质量。为了降低光纤损耗，作为光纤的主要原料SiCl4必须经过严格提纯，以除去有害的金属元素(Cu、Fe、Co、Ni、Mm、Cr、V等离子)、含氢化合物和碳氢化合物等有害组分杂质。

目前，国内光纤生产用高纯SiCl4大部分是从国外进口，导致光纤行业生产成本高，使光纤用SiCl4急需国产化。除此，在我国多晶硅生产中每一吨多晶硅就副产10吨左右的SiCl4，虽然有些厂家在利用副产SiCl4生产三氯氢硅、白炭黑，但副产SiCl4还是不能很好地得到利用，这也阻碍了多晶硅行业的发展，副产SiCl4急需寻找出路。

目前国际上报道的光纤用SiCl4的提纯方法有：

精馏法——利用SiCl4与各种氯化物和其他杂质之间的相对挥发度的差异而进行分离。

吸附法——基于化合物中各组分化学键极性不同，采用吸附剂来进行吸附分离。

部分水解法——利用某些元素的氯化物比SiCl4更容易水解、水化或被水络合，形成不挥发的化合物而除去。

络合法——利用某些物质与络合剂形成络合物，将杂质分离。

吸附法、部分水解法和络合法都要在系统中加入其它物质，而易对SiCl4带来污染，相对而言，采用精馏法对高纯化合物的制备比较有效。专利200910068887.7报道了光纤级高纯SiCl4连续共沸脱轻精馏方法，该工艺为加压操作，且脱轻塔分上、下塔，工艺复杂。专利200510015848.2报道了光纤级高纯度SiCl4生产方法，该工艺为：精馏-水处理-精馏三过 程，该工艺复杂，且第二步为化学过程，有水的加入。专利200310122893.9报道了光纤用高纯SiCl4生产方法，该方法为间歇过程，不适合大规模工业生产。

发明内容

本发明提供了一种光纤用高纯四氯化硅连续精馏方法，该工艺可同时得到光纤用普通级SiCl4产品和高纯级SiCl4产品，这两个级别产品中金属杂质含量均达到ng/g(ppb)级；采用傅立叶红外仪器分析光纤用普通级SiCl4产品中非金属含氢杂质的含量，含量最大的杂质三氯氢硅透过率大于30％、采用傅立叶红外仪器分析光纤用高纯级SiCl4产品中非金属含氢杂质的含量，含量最大的三氯氢硅透过率大于99％且无三甲基氯硅烷吸收峰。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

光纤用高纯四氯化硅连续精馏方法，其不同之处在于：包括以下步骤：

步骤11)、将含SiCl4的重量百分数为80～95％的工业级SiCl4原料先进入脱轻组分塔中脱掉轻组分三氯氢硅和原料中存在的共沸物；

步骤12)、将步骤11)得到的塔釜采出物进入脱重组分塔，脱掉重组分；

步骤13)、将步骤12)得到的塔顶采出物采出即得光纤用普通级SiCl4产品，剩余的塔顶采出物继续进入减压精馏塔，进一步分离出难分离的轻组分，侧线采出光纤用高纯级SiCl4产品；所述的脱轻组分塔为常压操作塔，理论级为150，釜温为60～90℃，顶温为58～60℃，回流比为10～30∶1；所述的脱重组分塔为常压操作塔，理论级为150，釜温为60～80℃；顶温为57～58℃，回流比为10～30∶1；所述的减压精馏塔为减压塔，压力为0.095～0.098MP，理论级为100，釜温为45～65℃，顶温为35～50℃，回流比为10～20∶1。

按以上方案，所述步骤13)中减压精馏塔中的微量重组分返回脱轻组分塔中进行回收利用。

光纤用高纯四氯化硅连续精馏方法，其不同之处在于：包括以下步骤：