[发明专利]一种有机溶剂中四氯化硅水解制备氯化氢和二氧化硅的方法

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，涉及一种有机溶剂中四氯化硅水解制备氯化氢和二氧化硅的方法。

背景技术

随着我国光伏产业的超规模发展，多晶硅的生产能力达9万吨/年。而每生产1吨多晶硅将副产产10-20吨的四氯化硅。未经处理回收的四氯化硅是一种具有强腐蚀性的有毒有害液体，对安全和环境危害很大。如何处理数量庞大的副产物四氯化硅已成为多晶硅生产企业的一大难题。

目前四氯化硅的消化途径主要有三种：一是制备高附加值的气相法白炭黑；二是通过氢化制备三氯氢硅；三是水解生成稀盐酸和二氧化硅。气相法白炭黑附加值高，用途广，用四氯化硅制备气相法白炭黑技术是有效利用四氯化硅的理想方法。但白炭黑市场容量有限，单纯采用气相法白炭黑技术无法消化数量庞大的四氯化硅。氢化还原四氯化硅制备三氯氢硅的工艺技术存在着一次转化率低等缺点大大限制其应用。水解法是将四氯化硅与水反应生成氯化氢气体和二氧化硅。中国专利CN101591018A提出的水解法处理四氯化硅工艺，将四氯化硅和稀盐酸及新鲜水在反应器中反应，生成氯化氢气体和二氧化硅。该工艺具有流程简单，四氯化硅处理量大的优点，但该工艺新鲜水耗用量大；生成的二氧化硅凝胶化严重，且含水量高达80％，干燥得到二氧化硅粉体需要消耗大量的热量，能耗高，同时由于二氧化硅凝胶化严重而影响产品的质量和档次。

发明内容

本发明针对现有技术中的缺点提供一种有机溶剂中四氯化硅水解制备氯化氢和二氧化硅的方法，该方法可充分利用副产物，生成的氯化氢气体可回收利用，且可直接得到凝胶化低的二氧化硅粉体，克服了传统水解法中新鲜水用量大，干燥二氧化硅凝胶化严重和能耗高等缺点。

本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明一种有机溶剂中四氯化硅水解制备氯化氢和二氧化硅的方法，它包括以下步骤：

在0～50℃温度下，将四氯化硅和有机溶剂及表面活性剂配制成混合溶液，将水在搅拌下加入到所述混合溶液中，进行水解反应，生成二氧化硅和氯化氢气体，然后将二氧化硅沉淀过滤后再用甲醇或乙醇洗涤、干燥后得到二氧化硅粉体。

所述的有机溶剂为含6-8个碳的芳烃卤代物中的一种或两种混合。

所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)中的一种。

所述的表面活性剂与四氯化硅的重量比为0.1～1∶10。

所述的四氯化硅和有机溶剂体积比为1.0～6.0∶10.0，所述水和四氯化硅摩尔比为2～2.5∶1。

优选的，所述的一种有机溶剂中四氯化硅水解制备氯化氢和二氧化硅的方法，反应过程还包括，将过滤醇洗后的滤液循环使用10～15次，然后进行精馏得到甲醇或乙醇后，再返回重复使用。

优选的，所述的一种有机溶剂中四氯化硅水解制备氯化氢和二氧化硅的方法，反应过程还包括，所述水解反应过程中产生的氯化氢气体被引入后续的干燥装置干燥后进行回收。

优选的，所述的一种有机溶剂中四氯化硅水解制备氯化氢和二氧化硅的方法，所述的回收的氯化氢气体用于生产三氯氢硅或PVC。

优选的，所述的一种有机溶剂中四氯化硅水解制备氯化氢和二氧化硅的方法，所述的甲醇或乙醇为无水甲醇或无水乙醇。

优选的，所述的一种有机溶剂中四氯化硅水解制备氯化氢和二氧化硅的方法，所述的甲醇或乙醇为95％的甲醇或95％的乙醇。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

①工艺流程简单，原料易得，投资规模小。

②对四氯化硅的资源化处理过程中，使用有机溶剂和水进行水解反应，其中有机溶剂可循环使用，工业运行成本低。

③本发明利用多晶硅副产四氯化硅与水反应生成氯化氢和二氧化硅的原理，将有机溶剂作为反应介质，水与四氯化硅在有机溶剂与水界面按化学计量比进行反应生成固体二氧化硅，避免了传统水解过程中过量水的存在造成二氧化硅凝胶的生成。该工艺克服了传统水解法生产的二氧化硅凝胶干燥过程中凝胶化严重和能耗高的缺点，且生成的氯化氢气体可回收利用点。

另外，表面活性剂的加入消弱了二氧化硅颗粒的团聚。本发明生产的二氧化硅质量符合行业标准要求，回收氯化氢完全能满足三氯氢硅或PVC生产的要求。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明：

实施例1