[发明专利]一种四氯化硅的氯化反应装置、四氯化硅的制备系统及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种四氯化硅的氯化反应装置、四氯化硅的制备系统及制备方法。

背景技术

四氯化硅为无色透明液体，有窒息性气味，密度1.50g/cm³，熔点-70℃，沸点57.6℃；受热或遇水分解放热，放出有毒的腐蚀性烟气，对很多金属尤其是潮湿空气存在下有腐蚀性，也能和醇类起激烈反应，溶于四氯化碳、四氯化钛、四氯化锡。

四氯化硅用于制造有机硅化合物，如硅酸酯类、有机硅单体、有机硅油、高温绝缘漆、有机硅树脂、硅橡胶和耐热垫衬材料，也用作烟幕剂。高纯度四氯化硅为制造硅烷、三氯氢硅、二氯二氢硅、多晶硅、高纯二氧化硅和无机硅化合物、石英纤维的原料。军事工业用于制造烟幕剂，冶金工业用于制造耐腐蚀硅铁，铸造工业用作脱模剂等。

目前，四氯化硅的工业化生产方法主要是：采用工业硅作为原料，在450℃的高温条件下与Cl₂反应生成四氯化硅。该反应是一个放热反应，只需要反应初始阶段给体系补充热量，反应过程中要注意温度控制。该反应工艺较为成熟，但是，现有技术中制备四氯化硅之前有一步冶金的工序，即进行原料工业硅的冶炼，由于工业硅的冶炼成本较高，特别是能耗很大，每冶炼1吨金属硅大约需要耗电9000kw·h，生产成本比较高，并且生产线中需要有工业硅冶炼的设备，增加了四氯化硅生产线的一次性投入。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种四氯化硅的氯化反应装置、四氯化硅的制备系统及制备方法，本发明所提供的四氯化硅的制备方法简单，生产成本和能耗较低。

本发明提供了一种四氯化硅的制备方法，包括以下步骤：

将硅矿石、氯化原料和还原剂混合，进行氯化反应，得到四氯化硅；

所述氯化原料为氯气和氯化氢中的一种或多种。

优选的，所述硅矿石为石英砂、石英石、天然石英矿和硅藻土中的一种或多种；

所述还原剂为炭和石油焦中的一种或多种。

优选的，所述氯化反应的压力为0.1～3MPa，温度为500～1500℃。

本发明还提供了一种四氯化硅的氯化反应装置，包括：

炉体，所述炉体包括外壁、内壁和设置在外壁和内壁之间的防腐隔热衬里；所述炉体底部设置有下封头，所述下封头上设置有进气口和排渣口，所述炉体顶部设置有排气口；

设置于所述炉体内部的布气板；

设置于所述炉体上的固体物料进料口，所述固体物料进料口位于所述布气板上方。

优选的，所述外壁包括第一外壁、第二外壁和设置在所述第一外壁和第二外壁之间的夹层。

优选的，所述第一外壁设置有与所述夹层相连通的进水口与出水口。

优选的，所述下封头还设置有第一温度计和第一压力计。

优选的，所述炉体顶部还设置有第二温度计和第二压力计。

优选的，所述固体物料进料口与水平方向的夹角为0°～90°。

本发明还提供了一种四氯化硅的制备系统，包括：

上述方案所述的四氯化硅的氯化反应装置；

与所述四氯化硅的氯化反应装置的固体物料进料口相连的固体物料加热装置；

与所述四氯化硅的氯化反应装置的气体物料进料口相连的气体物料加热装置；

与所述四氯化硅的氯化反应装置的出气口相连的反应气回收装置；

与反应气回收装置的出料口相连的四氯化硅的精馏装置。

与现有技术相比，本发明提供一种四氯化硅的制备方法，包括以下步骤：将硅矿石、氯化原料和还原剂混合，进行氯化反应，得到四氯化硅；所述氯化原料为氯气和氯化氢中的一种或多种。本发明采用价格低廉的硅矿石作为原料，在本发明所提供的四氯化硅的制备系统中即可一步完成四氯化硅的制备，省去了金属冶炼的工序，降低了生产成本和能耗。结果表明，本发明所制备的四氯化硅经过精馏设备精馏后，纯度达到99%以上。

另外，本发明所提供的氯化反应装置包括防腐隔热衬里能够耐高温、耐氯气腐蚀，并且本发明将氯化反应装置的开口集中设置在氯化反应装置的炉体底部和炉体顶部，减少炉体开口的个数，以减少漏点，防止反应器的泄露，并且，所述下封头上设置有进气口和排渣口，因此，主要管道接口都设置在下封头上，便于维修以及清理。

附图说明

图1为本发明制备四氯化硅的工艺流程图；

图2为本发明所提供的氯化反应装置的示意图；

图3为本发明所提供的四氯化硅的制备系统的示意图。

具体实施方式