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乙硅烷和乙硼烷的生产工艺

发布时间:2018-02-03 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1785

1.乙硅烷

乙硅烷在实验室制造一般采用辉光放电方·法,工业上都使用硅烷的副产品提纯。其反应方程式如下:

2Mg2Si+8NH4Cl→Si2H6+4MgCl2+8NH3+H3

该专利特征是生成的硅化物在400~500℃下合成,生成高阶硅化镁Mg2Si2。这种硅化镁有利于乙硅烷的生成。生产工艺见图2.44。

图2.44  乙硅烷生产工艺流程

1-硅化镁、氯化铵加料系统;2-液氨储罐;3-反应釜;4-冷凝器;5-粗硅烷提纯系统;6-硅烷深提纯装置;7-乙硅烷液化装置;8-乙硅烷提纯装置

生产工艺流程如下:硅化镁和氯化镁在液氨介质中反应生成乙硅烷,经冷阱和吸附塔5,8提纯得高纯乙硅烷,最后装瓶;乙硅烷的副产品为(甲)硅烷,经吸附剂6提纯装瓶。

得到的乙硅烷分析结果如下:纯度99.999%; O2+Ar= 1ppm, H2=12ppm,N2=0.5ppm,CO2=0.11ppm,CO=0.18ppm,H2O=0.1ppm;颗粒<10个/ft3(>0.1um)。(作者注:该方法含甲烷很高)

2.乙硼烷

天津泰亨气体有限公司于2010~2011年公开3篇专利,采用精馏-吸附组合方法研制高纯硼烷,见图2.45、图2.46。

图2.45  乙硼烷精馏提纯流程

1-原料气进口;2-再沸器;3-填料塔;4-冷凝器;5-低沸点杂质排放管;6-高纯B2H6取出口;7-产品接收槽;8-高沸点杂质排放管;9-外装填料塔冷却套;10-外接再沸点加热套;11-阀门;12-连接管道

图2.46  乙硼烷吸附提纯流程

1-粗B2H6气瓶;2-干燥器;3-吸附器;4-真空泵;5-尾气回收器;6-产品收集器

本方法适用于制取粗B2H6。粗B2H6中含有比B2H6沸点低的H2,N2,O2,Ar, CH4等杂质,以及比B2H6沸点高的(C2H5)2O, CH3Cl, CH3Cl, C2H5Cl,B4H10,B5H9,B4H11等杂质,这些杂质可以通过蒸馏而被除去。但是经常含有的CO2(-78.5℃)和CH6(-69℃),它们在常压下的沸点与B2H6的沸点-92.5℃接近,用普通蒸馏法很难分离,该专利采用吸附法对其进行分离。图2.14中,通过再沸器2气化粗B2H6,接着在充填有均匀细孔的吸附剂的填料塔3中,吸附除去不易分离的CO2,C2H6等杂质,同时,回流液与对流液接触后,在安装于塔上部的冷凝器4中冷凝、回流,排放出杂质成分后进行精馏,由塔顶收集纯B2H6

粗B2H6通过原料气进口管1输送到精馏塔再沸器2蒸发,作为上升蒸气。在填料塔3中进行精馏,在塔顶形成高沸点杂质含量较低的B2H6蒸气。蒸气在冷凝器4中冷凝回流,低沸点成分通过安装在冷凝器4上部的流量调节阀由低沸点杂质排放管5放出除去,纯化的液体B2H6通过流量调节阀抽出,储存到产品接收槽7。在塔釜内形成含高沸点杂质的液体,通过阀门11排出。

分析结果见表2.24。

表2.24  高纯硼烷分析结果

日本住友精化公司于2011年公开一项专利,采用硼烷的原始合成方法对硼烷的提纯进行了改进。原来的硼烷含有甲烷氯甲烷杂质很不好纯化,由于这两种杂质而增加纯化成本,经过改进的方法,方程式如下:

7NaBH4+BCl3→4Na2B2H7+3NaCl

6 Na2B2H7+2BC13→7B2H6+6NaCl

3NaBH4+BCl3→2B2H6+3NaCl

经过改进的方法,不产生甲烷。结果产物中甲烷含量<0.01%;氯甲烷含量为1.36%硼烷纯度为98.4%。

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