[发明专利]一种光纤用四氯化硅制备方法

说明书

技术领域

本发明属化工技术领域，具体涉及一种光纤用四氯化硅的制备方法。

背景技术

光纤通信技术从20世纪70年代至今取得了飞速发展，它是以光纤作为传输媒介的通信方式。光纤是光导纤维(Optical Fiber)的简称，它的诞生和发展给世界通信技术带来了划时代的变革。光纤通信具有通信容量大、传输损耗低、抗干扰能力强、保密性能好、敷设方便、经济效益显著、社会效益好等优点，是一种极有前途的多路通信手段。

目前光纤通信中采用的主要传输媒质是石英光纤，石英纤芯位于光纤的中心，主要成分是高纯度的SiO₂，并加入极少量的掺杂剂(如GeO₂)用以提高折射率。包层折射率较低，一般比纤芯折射率低百分之几，其材料一般是纯SiO₂，作用是将光限制在纤芯中，从而使光电磁波束缚在纤芯内并可长途传输。

气相沉积技术是目前制作高质量石英光纤的可靠方法，所需要的原材料有四氯化硅(SiCl₄)、四氯化锗(GeCl₄)、三氯氧磷(POCl₃)等。在光缆行业中，光纤的母体和关键是光纤预制棒(简称光棒)，高纯度光纤级SiCl₄是生产光棒的主要关键原料，其占光纤成分总量的85％-95％，其质量高低对光纤质量产生严重影响，决定着光纤的传输性能。光纤用高纯四氯化硅是由粗四氯化硅提纯后获得。粗四氯化硅中含有SiH₂Cl₂、HCl、SiHCl₃以及镍、铬、硼、磷、钛、铜、锰、钴、铁、锡、锑、钒等金属氯化物。这些含氢杂质和金属杂质会对光子会产生很大的振动吸收，增加光纤传输中光的吸收损耗。因此，作为合成光导纤维材料的主要原料，四氯化硅必须经过严格提纯，除去有害的金属化合物、含氢化合物等杂质。

而目前国内80％-90％的光纤用SiCl₄依靠进口，因此研究SiCl₄提纯制备技术具有十分重要的应用价值。

关于光纤用四氯化硅的生产方法的专利报道，主要有多次精馏法、络合精馏法、吸附精馏法和部分水解法等。

多次精馏法是利用SiCl₄与各种杂质氯化物在一定温度下的相对挥发度不同而进行分离。经过多次精馏的SiCl₄，对于金属杂质而言可以达到较高的纯度。但是对于沸点比较接近的杂质(如SiHCl₃)的去除存在一定的限度；

络合精馏法是使用络合剂，使四氯化硅中的杂质与络合剂结合，形成具有高沸点的络合物大分子，之后采用精馏法对杂质进行分离。这种方法对于去除四氯化硅中的硼杂质效果理想，但是容易在四氯化硅产品中引入C-H杂质；

吸附精馏法采用活性Al₂O₃和活性硅胶作为吸附剂，采用精馏-吸附-精馏交替进行的方式，对于去除金属杂质的效果明显。但吸附剂易对SiCl₄质量产生影响，且吸附剂处理繁杂，工艺流程冗长；

部分水解法是采用一次精馏-水处理-二次精馏的方法对四氯化硅进行提纯，得到高纯品。然而，进行水处理后的四氯化硅，使Si(OH)Cl₃含量增高，在后续的提纯工艺中不易除去，并可能导致反应装置堵塞现象。

发明内容

本发明的目的在于针对国内和国际市场上对光纤用四氯化硅的产品要求，提出一种光纤用四氯化硅的制备方法，该方法快速、高效。

为达到上述发明目的，本发明采用的制备工艺是以多晶硅生产过程中产生的高沸点四氯化硅为原料，采用液相光化与精馏提纯结合的方法，其工艺如下：

1)、向光化反应容器内通入惰性气体作为保护气氛，在光照的情况下，通入过量的氯气，使四氯化硅中的三氯氢硅在光化反应容器内发生光化反应，同时控制光照强度和光照时间，去除三氯氢硅而得到光化的中间产品；

2)、将中间产品压入精馏塔中，以惰性气体作为保护气氛，升温并控制塔釜温度和塔顶温度50～65℃，经过10～20小时的低温赶气和3～5小时全回流后，选取回流比4∶1～20∶1，控制截取的高低沸点的量(总量的10％～30％)，经过精馏提纯的四氯化硅指标满足管内法光纤用高纯四氯化硅的要求。

对光化产品进行在线取样检测，检测合格后将光化产品压入精馏塔内用于后续处理。

本发明中所使用的光化反应容器为内衬聚四氟乙烯的钢制反应容器。