光纤用高纯SiCl_4制备方法的研究
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光纤 用高纯 ８ ｉ Ｇ Ｉ ４ 制备 方法 的研 究
赵 雄 杜 俊平 。
（ １ ． 中国恩 菲工程 技 术有 限公 司 ， 北京 （ ２ ． 洛 阳中硅 高科技 有 限 公司 ， 河南
摘要 ： 本 文 对 比分析 了几 种光 纤 用高 纯 Ｓ ｉ Ｃ １ 的制 备 方法 ， 包括 精馏 法 、 吸 附一 精馏法、 部 分水 解法和 光 氯化 法 ， 得 出光氯 化 法为 目前为 止最合适 的制备光 纤用高纯 Ｓ ｉ Ｃｌ ￣ 的 方法。
（ ２ ）
提纯， 能得 到较 高的要 求 。有 些专利 介绍 了采用精 馏方 法提纯 Ｓ ｉ Ｃ １ ， 如专利 Ｃ Ｎ２ ０ ０ ５ １ ０ ０ １ ５ ８ ４ ８ １ Ｊ ｝ 艮 道 了通 过精 馏 ～ 水 处理 一 精 馏 三过 程 提纯 得 到光 纤级 Ｓ ｉ Ｃ １ 的 方法 。精 馏法 对极 性 杂 质的 去 除有 较好 的效果 ， 但 对含 氢杂 质（ 包 括一 甲基氯硅 烷 、 二 甲基 氯 硅烷 和 三 甲基氯 硅烷 等 ） 的去 除效 果较 为有 限 ， 原 因 为此 三
通 信技 术 的高速发 展 。制作光 纤所需 要的原 材料有 四氯 化硅 、
四氯 化 锗和 三 氯氧 磷 等 ， 而 四氯化 硅是 制 备光 纤 的 主要 原料 ， Ｓ ｉ Ｃ １ 中的硼杂 质效果 较为 显著 。与 固体 吸附有 些类似 ， 此 法可 其 占光纤成 分 总量 的 ８ ５ ％－ ９ ５ ％。光纤用 的高纯 Ｓ ｉ Ｃ １ 对纯 度要 有效 地应 用 于 Ｓ ｉ Ｃ １ 的提 纯 ， 但 进 行水处 理后 的 Ｓ ｉ Ｃ １ ， 会 使其 ｓ ｉ 求很高 ， 特 别是含氢 杂质 ， 目前 国内光 纤用高纯 Ｓ ｉ Ｃ １ ９ ０ ％以上依 （ ０ Ｈ ） Ｃ １ 含 量增 高 ， 在 后续 的提纯 工 艺 中不易 除去 ， 并 有可 能导 赖 进 口， 对 光纤 用高 纯 Ｓ ｉ Ｃ １ 制 备方 法的研 究 还处 于起 步阶 段 ，
１光纤用高纯 Ｓ ｉ Ｃ ｌ 制备方法
具体 流程为 来 自罐 区的粗 四氯化 硅与来 自高纯 氯气储罐 的 光 纤用 高纯 Ｓ ｉ Ｃ １ 的制 备方 法主 要包 括精 馏法 、 吸附 一 精馏 应 ， 氯 气在紫 外光 线 的 照射下 在光 化学 反应 器 中将 四氯化 硅 中的 法、 部 分水解 法和光氯 化法等 。 １ ． １精馏 法
水解 、 水 化或被水 络合 ， 形 成不挥 发的化 合物而 除去 ， 该法 脱除
关 键词 ： 光 纤； 高纯 Ｓ ｉ Ｃｈ 精馏 ； 光 氯化
光 纤是通 信技 术的 主要传输 媒 介 ， 光 纤技 术的发 展促 使 了 其他 含硼络 合物以及 钛 、 铝等一 些元素 的氯化）
２结语
本 文介绍 了几种光 纤用 高纯 Ｓ ｉ Ｃ Ｉ 的制备 方法 ， 通过对 比分
种 有 机 氯 硅烷 的 沸 点 与 四氯 化硅 比 较接 近 ， 且 容 易形 成 共 沸 析 ， 精馏 法 对精 馏杂 质 的去除 较 为有效 ， 但对 含氢 杂 质的去 除 物， 因此运用 传统 的精馏法将 粗四氯化 硅提纯 至光纤 用高纯 ｓ ｉ — 较为 有限 ， 精馏一 吸附 法和 部分 水 解法 在去 除金属 杂 质和含 氢 ｃ ｌ 的难度较 大 ， 尤其是 Ｐ Ｃ Ｖ Ｄ级高纯 Ｓ ｉ Ｃ １ 产 品。 杂 质都较 为有 效 ， 但 存在 引入 新 杂质 和操作 稳定 性差 的 问题 ， 而光氯 化法通 过光 氯化反应 和精馏 相结 合方式来 提纯 Ｓ ｉ Ｃ １ ， 较 好的避 免 了其 它方法 存在 的问题 ， 是 目前为止 最合适 的制备 光
究开发 的方 向。
致反应 装置堵 塞的现 象 ， 对后 续的精 馏提纯 的运行 稳定性 带来 １ ． ４光氯 化法
光 氯化法 是 在光作 用下将 粗 Ｓ ｉ Ｃ １ 与高纯氯 气进行 氯化反
以下 通过 对 比几种 光 纤用 高纯 Ｓ ｉ Ｃ １ 的制备 方 法来 确定 以后研 了很大 的隐患 。
ｉ Ｃ １ 。 塔 塔釜排 出 ， 高纯 Ｓ ｉ Ｃ １ 从２ ＃ 塔塔顶排 出。１ ＃ 塔 主要 分离轻组 分 采 出光纤 用高纯 Ｓ Ｓ ｉ ＨＣ １ ｃ １ ２ — ÷ Ｓ ｉ Ｃ ｌ ＋ ＨＣ １ 杂质， ２ ＃ 塔 主要 分 离重 组分 杂 质 。一 般来 说 ， 原 料 经过 两塔 的 （ １ ）
１ ０ ０ ０ ３ ８ ） ４ ７ １ ０ ０ ０ ）
洛阳
新 的污染 ， 因此 在 吸附操 作 中 ， 制备 超纯 吸 附剂和 避 免沾 污是
一
个十 分关键 问题 。
１ ． ３部分水解法
部 分 水解 法提 纯 Ｓ ｉ Ｃ ｈ 的基 本 原理 是利 用 卤化 硼 、 Ｂ Ｏ Ｃ １ 和
精 馏法 的 原理 为利 用 混合 物组 分 间沸 点 的差异 来 提纯 分 三 氯氢 硅 和其 它 甲基 氯 硅烷 反应 掉 ， 反应 方程 式 见式 （ １ ） 一 式 （ ４ ） ， 反应后物 料进 入气提 塔 ， 通过 在气提塔 底部通 入高纯 氮气
气提 后 的物 料 离 。工艺 流程 为传 统的两 塔流 程 ， 粗Ｓ ｉ Ｃ １ 从１ ＃ 塔 中部 进入 ， 低 来脱除 反应产 生的 氯化氢 气体和未 反应 的氯气 ， ＃ 塔塔 顶 沸物从 塔顶 排 出 ， 塔釜 液通过 泵从 ２ ＃ 塔 中部 进入 ， 高沸 物从 ２ ＃ 从 气提塔 底部 采 出进入一 组精 馏塔 脱轻 和 脱重后 从 ２
Ｃ Ｈ Ｓ ｉ Ｃ １ ３ ＋Ｃ １ —｝ Ｃ Ｈ Ｃ １ Ｓ ｉ Ｃ １ ＨＣ １
Ｃ ２ Ｈ６ Ｓ ｉ Ｃ １ ２ ＋Ｃ ｌ ２ —｝ Ｃ ２ Ｈ ５ Ｃ １ Ｓ ｉ Ｃ １ ＋ Ｈ Ｃ ｌ
Ｃ ３ Ｈ９ Ｓ ｉ Ｃ Ｉ ＋Ｃ ｌ 厂＋ Ｃ ３ Ｈ８ Ｃ １ Ｓ ｉ Ｃ Ｉ ＋ ＨＣ １
赵 雄 杜 俊平 。
（ １ ． 中国恩 菲工程 技 术有 限公 司 ， 北京 （ ２ ． 洛 阳中硅 高科技 有 限 公司 ， 河南
摘要 ： 本 文 对 比分析 了几 种光 纤 用高 纯 Ｓ ｉ Ｃ １ 的制 备 方法 ， 包括 精馏 法 、 吸 附一 精馏法、 部 分水 解法和 光 氯化 法 ， 得 出光氯 化 法为 目前为 止最合适 的制备光 纤用高纯 Ｓ ｉ Ｃｌ ￣ 的 方法。
（ ２ ）
提纯， 能得 到较 高的要 求 。有 些专利 介绍 了采用精 馏方 法提纯 Ｓ ｉ Ｃ １ ， 如专利 Ｃ Ｎ２ ０ ０ ５ １ ０ ０ １ ５ ８ ４ ８ １ Ｊ ｝ 艮 道 了通 过精 馏 ～ 水 处理 一 精 馏 三过 程 提纯 得 到光 纤级 Ｓ ｉ Ｃ １ 的 方法 。精 馏法 对极 性 杂 质的 去 除有 较好 的效果 ， 但 对含 氢杂 质（ 包 括一 甲基氯硅 烷 、 二 甲基 氯 硅烷 和 三 甲基氯 硅烷 等 ） 的去 除效 果较 为有 限 ， 原 因 为此 三
通 信技 术 的高速发 展 。制作光 纤所需 要的原 材料有 四氯 化硅 、
四氯 化 锗和 三 氯氧 磷 等 ， 而 四氯化 硅是 制 备光 纤 的 主要 原料 ， Ｓ ｉ Ｃ １ 中的硼杂 质效果 较为 显著 。与 固体 吸附有 些类似 ， 此 法可 其 占光纤成 分 总量 的 ８ ５ ％－ ９ ５ ％。光纤用 的高纯 Ｓ ｉ Ｃ １ 对纯 度要 有效 地应 用 于 Ｓ ｉ Ｃ １ 的提 纯 ， 但 进 行水处 理后 的 Ｓ ｉ Ｃ １ ， 会 使其 ｓ ｉ 求很高 ， 特 别是含氢 杂质 ， 目前 国内光 纤用高纯 Ｓ ｉ Ｃ １ ９ ０ ％以上依 （ ０ Ｈ ） Ｃ １ 含 量增 高 ， 在 后续 的提纯 工 艺 中不易 除去 ， 并 有可 能导 赖 进 口， 对 光纤 用高 纯 Ｓ ｉ Ｃ １ 制 备方 法的研 究 还处 于起 步阶 段 ，
１光纤用高纯 Ｓ ｉ Ｃ ｌ 制备方法
具体 流程为 来 自罐 区的粗 四氯化 硅与来 自高纯 氯气储罐 的 光 纤用 高纯 Ｓ ｉ Ｃ １ 的制 备方 法主 要包 括精 馏法 、 吸附 一 精馏 应 ， 氯 气在紫 外光 线 的 照射下 在光 化学 反应 器 中将 四氯化 硅 中的 法、 部 分水解 法和光氯 化法等 。 １ ． １精馏 法
水解 、 水 化或被水 络合 ， 形 成不挥 发的化 合物而 除去 ， 该法 脱除
关 键词 ： 光 纤； 高纯 Ｓ ｉ Ｃｈ 精馏 ； 光 氯化
光 纤是通 信技 术的 主要传输 媒 介 ， 光 纤技 术的发 展促 使 了 其他 含硼络 合物以及 钛 、 铝等一 些元素 的氯化）
２结语
本 文介绍 了几种光 纤用 高纯 Ｓ ｉ Ｃ Ｉ 的制备 方法 ， 通过对 比分
种 有 机 氯 硅烷 的 沸 点 与 四氯 化硅 比 较接 近 ， 且 容 易形 成 共 沸 析 ， 精馏 法 对精 馏杂 质 的去除 较 为有效 ， 但对 含氢 杂 质的去 除 物， 因此运用 传统 的精馏法将 粗四氯化 硅提纯 至光纤 用高纯 ｓ ｉ — 较为 有限 ， 精馏一 吸附 法和 部分 水 解法 在去 除金属 杂 质和含 氢 ｃ ｌ 的难度较 大 ， 尤其是 Ｐ Ｃ Ｖ Ｄ级高纯 Ｓ ｉ Ｃ １ 产 品。 杂 质都较 为有 效 ， 但 存在 引入 新 杂质 和操作 稳定 性差 的 问题 ， 而光氯 化法通 过光 氯化反应 和精馏 相结 合方式来 提纯 Ｓ ｉ Ｃ １ ， 较 好的避 免 了其 它方法 存在 的问题 ， 是 目前为止 最合适 的制备 光
究开发 的方 向。
致反应 装置堵 塞的现 象 ， 对后 续的精 馏提纯 的运行 稳定性 带来 １ ． ４光氯 化法
光 氯化法 是 在光作 用下将 粗 Ｓ ｉ Ｃ １ 与高纯氯 气进行 氯化反
以下 通过 对 比几种 光 纤用 高纯 Ｓ ｉ Ｃ １ 的制备 方 法来 确定 以后研 了很大 的隐患 。
ｉ Ｃ １ 。 塔 塔釜排 出 ， 高纯 Ｓ ｉ Ｃ １ 从２ ＃ 塔塔顶排 出。１ ＃ 塔 主要 分离轻组 分 采 出光纤 用高纯 Ｓ Ｓ ｉ ＨＣ １ ｃ １ ２ — ÷ Ｓ ｉ Ｃ ｌ ＋ ＨＣ １ 杂质， ２ ＃ 塔 主要 分 离重 组分 杂 质 。一 般来 说 ， 原 料 经过 两塔 的 （ １ ）
１ ０ ０ ０ ３ ８ ） ４ ７ １ ０ ０ ０ ）
洛阳
新 的污染 ， 因此 在 吸附操 作 中 ， 制备 超纯 吸 附剂和 避 免沾 污是
一
个十 分关键 问题 。
１ ． ３部分水解法
部 分 水解 法提 纯 Ｓ ｉ Ｃ ｈ 的基 本 原理 是利 用 卤化 硼 、 Ｂ Ｏ Ｃ １ 和
精 馏法 的 原理 为利 用 混合 物组 分 间沸 点 的差异 来 提纯 分 三 氯氢 硅 和其 它 甲基 氯 硅烷 反应 掉 ， 反应 方程 式 见式 （ １ ） 一 式 （ ４ ） ， 反应后物 料进 入气提 塔 ， 通过 在气提塔 底部通 入高纯 氮气
气提 后 的物 料 离 。工艺 流程 为传 统的两 塔流 程 ， 粗Ｓ ｉ Ｃ １ 从１ ＃ 塔 中部 进入 ， 低 来脱除 反应产 生的 氯化氢 气体和未 反应 的氯气 ， ＃ 塔塔 顶 沸物从 塔顶 排 出 ， 塔釜 液通过 泵从 ２ ＃ 塔 中部 进入 ， 高沸 物从 ２ ＃ 从 气提塔 底部 采 出进入一 组精 馏塔 脱轻 和 脱重后 从 ２
Ｃ Ｈ Ｓ ｉ Ｃ １ ３ ＋Ｃ １ —｝ Ｃ Ｈ Ｃ １ Ｓ ｉ Ｃ １ ＨＣ １
Ｃ ２ Ｈ６ Ｓ ｉ Ｃ １ ２ ＋Ｃ ｌ ２ —｝ Ｃ ２ Ｈ ５ Ｃ １ Ｓ ｉ Ｃ １ ＋ Ｈ Ｃ ｌ
Ｃ ３ Ｈ９ Ｓ ｉ Ｃ Ｉ ＋Ｃ ｌ 厂＋ Ｃ ３ Ｈ８ Ｃ １ Ｓ ｉ Ｃ Ｉ ＋ ＨＣ １