RU2388692C2 - Method for synthesis of highly pure silane (versions) - Google Patents
Method for synthesis of highly pure silane (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2388692C2 RU2388692C2 RU2008125893/15A RU2008125893A RU2388692C2 RU 2388692 C2 RU2388692 C2 RU 2388692C2 RU 2008125893/15 A RU2008125893/15 A RU 2008125893/15A RU 2008125893 A RU2008125893 A RU 2008125893A RU 2388692 C2 RU2388692 C2 RU 2388692C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silane
- reactor
- calcium hydride
- silicon
- enriched
- Prior art date
Links
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 66
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 33
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title abstract description 6
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title abstract description 6
- CSDQQAQKBAQLLE-UHFFFAOYSA-N 4-(4-chlorophenyl)-4,5,6,7-tetrahydrothieno[3,2-c]pyridine Chemical compound C1=CC(Cl)=CC=C1C1C(C=CS2)=C2CCN1 CSDQQAQKBAQLLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 22
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 20
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 20
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 16
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 19
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 abstract 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-OUBTZVSYSA-N silicon-29 atom Chemical compound [29Si] XUIMIQQOPSSXEZ-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-NJFSPNSNSA-N silicon-30 atom Chemical compound [30Si] XUIMIQQOPSSXEZ-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 calcium fluorosilicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical class [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-IGMARMGPSA-N silicon-28 atom Chemical compound [28Si] XUIMIQQOPSSXEZ-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к неорганической химии, а именно к получению кремнийсодержащих материалов, и касается разработки способа получения высокочистого силана, в том числе обогащенного изотопами Si28, или Si29, или Si30, используемого для получения кремния в виде монокристаллов и пленок, а также покрытий из изотопно-обогащенного SiO2.The invention relates to inorganic chemistry, in particular to the production of silicon-containing materials, and relates to the development of a method for producing high-purity silane, including enriched isotopes Si 28 , or Si 29 , or Si 30 , used to produce silicon in the form of single crystals and films, as well as coatings from isotopically enriched SiO 2 .
Известен способ получения силана по реакции восстановления тетрафторида кремния гидридом кальция при температуре 360-390°С в расплаве эвтектической смеси хлоридов калия и лития (см. патент РФ №2077483).A known method of producing silane by the reaction of reducing silicon tetrafluoride with calcium hydride at a temperature of 360-390 ° C in a melt of a eutectic mixture of potassium and lithium chlorides (see RF patent No. 2077483).
Недостатком этого способа, с одной стороны, является трудоемкость процесса, заключающаяся в сложности осушки гигроскопичной эвтектики и регулярной ее регенерации для удаления нерастворимого фторида кальция, а с другой - высокая температура реакции, при которой получаемый силан частично разлагается.The disadvantage of this method, on the one hand, is the complexity of the process, which consists in the difficulty of drying the hygroscopic eutectic and its regular regeneration to remove insoluble calcium fluoride, and on the other hand, the high reaction temperature at which the resulting silane partially decomposes.
Известен способ получения высокочистого изотопно-обогащенного силана по реакции восстановления изотопно-обогащенного тетрафторида кремния гидридом кальция при 200°С и атмосферном давлении с последующей очисткой от фторсодержащих примесей и примесей углеводородов, причем очистку от фторсодержащих примесей проводят пропусканием полученного силана через реактор с гидридом кальция. Способ осуществляют пропусканием потока изотопно-обогащенного тетрафторида кремния в смеси с инертным газом через вертикально расположенный реактор с гидридом кальция. (Буланов А.Д. и др. Получение и глубокая очистка SiF4 и 28SiH4. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ, 2002, т.38, №3, стр.356-361).A known method for producing high-purity isotope-enriched silane by the reduction reaction of isotope-enriched silicon tetrafluoride with calcium hydride at 200 ° C and atmospheric pressure, followed by purification from fluorine-containing impurities and hydrocarbon impurities, and purification from fluorine-containing impurities is carried out by passing the obtained silane through a calcium hydride reactor. The method is carried out by passing a stream of isotope-enriched silicon tetrafluoride mixed with an inert gas through a vertically located calcium hydride reactor. (Bulanov A.D. et al. Preparation and deep purification of SiF 4 and 28 SiH 4. INORGANIC MATERIALS, 2002, v. 38, No. 3, pp. 356-361).
Авторы заявляемого изобретения воспроизвели известный способ для получения силана природного изотопного состава.The authors of the claimed invention reproduced the known method for producing a silane of a natural isotopic composition.
Способ обеспечивает невысокий выход силана, около 90% и относительно высокое содержание примесей углеводородов - 10-2 мол.%. Недостатком также является низкая степень превращения гидрида кальция, 6-9%. За счет низкой степени превращения гидрида кальция возникают дополнительные трудозатраты, которые заключаются в синтезе большого количества гидрида кальция, трудоемкой операции его механического измельчения. Количество гидрида кальция, расходуемое при получении единичного количества силана, значительно превышает стехиометрическое. Синтез силана ведут периодически, для чего отработанный гидрид кальция выгружают из реактора и далее процесс проводят на новой загрузке активного гидрида кальция. Выпускаемый отечественной промышленностью гидрид кальция неприемлем для использования в качестве восстановителя тетрафторида кремния при получении силана, так как он содержит продукты его окисления атмосферной влагой, существенно снижающие выход силана.The method provides a low yield of silane, about 90% and a relatively high content of hydrocarbon impurities - 10 -2 mol.%. The disadvantage is also the low degree of conversion of calcium hydride, 6-9%. Due to the low degree of conversion of calcium hydride, additional labor costs arise, which consist in the synthesis of a large amount of calcium hydride, the laborious operation of its mechanical grinding. The amount of calcium hydride consumed in obtaining a single amount of silane significantly exceeds the stoichiometric. Silane synthesis is carried out periodically, for which the spent calcium hydride is discharged from the reactor and then the process is carried out on a new load of active calcium hydride. Calcium hydride produced by the domestic industry is unacceptable for use as a reducing agent of silicon tetrafluoride in the preparation of silane, since it contains products of its oxidation by atmospheric moisture, which significantly reduce the yield of silane.
Упомянутые выше трудозатраты влекут повышение стоимости получаемого продукта.The labor costs mentioned above entail an increase in the cost of the resulting product.
Известен способ получения высокочистого изотопно-обогащенного силана по реакции восстановления изотопно-обогащенного тетрафторида кремния гидридом кальция статическим методом в закрытой системе при 180-200° и начальном давлении не менее 30 атм. Очищенный от фторсодержащих примесей силан очищают от примесей углеводородов ректификацией (см. патент РФ №2226501, МКИ С01В 33/04, опубл. 31.03.2003).A known method for producing high-purity isotope-enriched silane by the reduction reaction of isotope-enriched silicon tetrafluoride with calcium hydride by the static method in a closed system at 180-200 ° and an initial pressure of at least 30 atm. Purified from fluorine-containing impurities, the silane is purified from hydrocarbon impurities by rectification (see RF patent No. 2226501, MKI SB 33/04, publ. March 31, 2003).
Перспективность применения предлагаемого способа применительно к получению кремния природного изотопного состава из тетрафторида кремния определяется тем, что имеются большие количества фторсиликатов бария и кальция техногенного происхождения, подлежащих утилизации по экологическим соображениям. Повышение доли используемого гидрида кальция при переводе тетрафторида кремния в силан дополнительно повышает экономическую эффективность фторидной технологии.The prospects for the application of the proposed method in relation to the production of natural silicon isotope composition from silicon tetrafluoride is determined by the fact that there are large amounts of barium and calcium fluorosilicates of technogenic origin, which must be disposed of for environmental reasons. An increase in the proportion of calcium hydride used in the conversion of silicon tetrafluoride to silane further increases the economic efficiency of fluoride technology.
Авторы заявляемого изобретения воспроизвели упомянутый способ для получения силана природного изотопного состава.The authors of the claimed invention reproduced the aforementioned method for producing a silane of a natural isotopic composition.
Известный способ снижает содержание примесей углеводородов в силане. Их содержание составляет 8·10-3 мол.%. Выход силана повышается до 95%. Степень превращения гидрида кальция повышается до 20%. Повышение степени чистоты и выхода силана, повышение степени превращения гидрида кальция обеспечивается за счет проведения реакции восстановления статическим методом в закрытой системе при высоком давлении, которое составляет не менее 30 атм. Способ обеспечивает получение силана в небольших количествах, порядка 10 граммов, что целесообразно для дорогостоящих изотопов кремния-29 и кремния-30.The known method reduces the content of hydrocarbon impurities in silane. Their content is 8 · 10 -3 mol.%. Silane yield increases to 95%. The degree of conversion of calcium hydride increases to 20%. An increase in the degree of purity and yield of silane, an increase in the degree of conversion of calcium hydride is ensured by carrying out the reduction reaction by the static method in a closed system at high pressure, which is at least 30 atm. The method provides silane in small quantities, of the order of 10 grams, which is advisable for expensive isotopes of silicon-29 and silicon-30.
Недостатком способа является низкая степень превращения гидрида кальция, что приводит к дополнительным трудозатратам и удорожанию получаемого силана. Недостатком также является сложность проведения процесса при высоком давлении, главным образом, при получении силана более 10 граммов. Это связано с тем, что при получении больших количеств силана, вследствие высокого экзотермического эффекта реакции в замкнутой системе, происходит повышение температуры до 400°С, приводящее к резкому повышению давления, которое может привести к разрушению аппаратуры. Поэтому, как упомянуто выше, известный способ целесообразно использовать для получения небольших количеств силана, порядка десяти граммов для дорогостоящих редких изотопов кремния-29 и кремния-30.The disadvantage of this method is the low degree of conversion of calcium hydride, which leads to additional labor costs and the cost of the resulting silane. The disadvantage is the complexity of the process at high pressure, mainly when receiving silane more than 10 grams. This is due to the fact that upon receipt of large quantities of silane, due to the high exothermic effect of the reaction in a closed system, an increase in temperature to 400 ° C occurs, leading to a sharp increase in pressure, which can lead to destruction of the equipment. Therefore, as mentioned above, the known method is expediently used to obtain small amounts of silane, of the order of ten grams for the expensive rare isotopes of silicon-29 and silicon-30.
Упомянутый способ выбран в качестве прототипа.The mentioned method is selected as a prototype.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка способа получения высокочистого силана, изотопно-обогащенного в том числе, с высоким выходом, направленного на упрощение и повышение экономичности способа и проведение его в условиях безопасной работы.The problem to which the invention is directed is the development of a method for producing high-purity silane, isotope-enriched including, with a high yield, aimed at simplifying and increasing the efficiency of the method and carrying it out in safe working conditions.
Техническим результатом является снижение трудозатрат и удешевление способа получения высокочистого силана, изотопно-обогащенного в том числе, за счет повышения степени превращения гидрида кальция, и при этом синтез ведут в условиях безопасной работы при получении требуемого количества силана.The technical result is a reduction in labor costs and a cheaper method for producing high-purity silane, isotope-enriched, among other things, by increasing the degree of conversion of calcium hydride, and the synthesis is carried out under safe conditions when obtaining the required amount of silane.
Эта задача решается за счет того, что в способе получения высокочистого силана, изотопно-обогащенного в том числе, по реакции восстановления тетрафторида кремния гидридом кальция при 180-200°С с последующей очисткой от фторсодержащих примесей и примесей углеводородов, причем очистку от фторсодержащих примесей проводят пропусканием полученного силана через реактор с гидридом кальция, согласно изобретению упомянутую реакцию восстановления ведут в присутствии водорода с механической активацией в горизонтально расположенном, вращающемся со скоростью 90-150 об/мин, проточном реакторе, для чего в реактор загружают мелющие тела цилиндрической формы, диаметром, по существу, 5-20% от внутреннего объема реактора, в объеме, равном объему гидрида кальция.This problem is solved due to the fact that in the method of producing high-purity silane, isotope-enriched, including, by the reaction of reducing silicon tetrafluoride with calcium hydride at 180-200 ° C, followed by purification from fluorine-containing impurities and hydrocarbon impurities, moreover, purification from fluorine-containing impurities is carried out By passing the obtained silane through a calcium hydride reactor, according to the invention, said reduction reaction is carried out in the presence of hydrogen with mechanical activation in a horizontally located, rotating at a speed of 90-150 rpm, a flow reactor, for which grinding cylindrical bodies, with a diameter of essentially 5-20% of the internal volume of the reactor, are loaded into the reactor in a volume equal to the volume of calcium hydride.
Предпочтительно использовать мелющие тела цилиндрической формы в силу простоты их изготовления, при этом их диаметр выбирают в интервале, по существу, 5-20% от внутреннего диаметра реактора, так как в этом интервале происходит наилучшее измельчение.It is preferable to use grinding bodies of a cylindrical shape due to the simplicity of their manufacture, while their diameter is chosen in the range of essentially 5-20% of the inner diameter of the reactor, since the best grinding occurs in this interval.
Предпочтительно мелющие тела и гидрид кальция брать в равном объемном соотношении, так как это соотношение обеспечивает наилучшее сочетание степени превращения гидрида кальция и производительности способа.It is preferable to take the grinding media and calcium hydride in an equal volume ratio, since this ratio provides the best combination of the degree of conversion of calcium hydride and the productivity of the method.
Предпочтительно очистку от примесей углеводородов проводить ректификацией.It is preferable to clean hydrocarbon impurities by distillation.
Заявляемый способ обеспечивает получение силана с выходом 95%. Степень превращения гидрида кальция составляет 30%, что снижает трудозатраты по наработке единицы массы получаемого силана. Способ ведут при атмосферном давлении в условиях безопасной работы при получении заданного количества силана.The inventive method provides silane with a yield of 95%. The degree of conversion of calcium hydride is 30%, which reduces the labor required to produce a unit mass of the obtained silane. The method is conducted at atmospheric pressure under conditions of safe operation upon receipt of a given amount of silane.
Новым в способе является то, что реакцию восстановления тетрафторида кремния гидридом кальция ведут с механической активацией в горизонтально расположенном вращающемся реакторе с использованием мелющих тел, при этом существенным является скорость вращения реактора, выбранная в интервале 90-150 об/мин.New in the method is that the reduction reaction of silicon tetrafluoride with calcium hydride is carried out with mechanical activation in a horizontally located rotating reactor using grinding media, while the reactor rotation speed selected in the range of 90-150 rpm is significant.
Указанная скорость вращения реактора была подобрана опытным путем и, как показали эксперименты, является необходимой и достаточной для максимально возможной степени превращения гидрида кальция - 30%.The indicated rotation speed of the reactor was selected experimentally and, as shown by experiments, is necessary and sufficient for the maximum possible degree of conversion of calcium hydride - 30%.
Объясняется это тем, что в указанном интервале повышается эффективность измельчения гидрида кальция, что приводит к увеличению его удельной поверхности и, в свою очередь, увеличению количества гидрида кальция, вступающего в реакцию с тетрафторидом кремния.This is explained by the fact that in the indicated interval the grinding efficiency of calcium hydride is increased, which leads to an increase in its specific surface and, in turn, to an increase in the amount of calcium hydride reacting with silicon tetrafluoride.
При вращении реактора со скоростью менее 90 и более 150 об/мин степень превращения гидрида кальция составляет 10-15%. Объясняется это тем, что, по-видимому, при скорости вращения менее 90 об/мин кинетическая энергия мелющих тел недостаточна для измельчения гидрида кальция и обновления его поверхности. При скорости вращения более 150 об/мин возникающая центробежная сила, воздействующая на мелющие тела, прижимает их к стенкам реактора, и процесс измельчения резко замедляется.When the reactor is rotated at a speed of less than 90 and more than 150 rpm, the degree of conversion of calcium hydride is 10-15%. This is explained by the fact that, apparently, at a rotation speed of less than 90 rpm, the kinetic energy of the grinding media is insufficient for grinding calcium hydride and updating its surface. At a rotation speed of more than 150 rpm, the resulting centrifugal force acting on the grinding media presses them against the walls of the reactor, and the grinding process slows down sharply.
Проведение процесса в присутствии водорода, который является газом-разбавителем, позволяет проводить синтез в проточном реакторе в открытой системе.Carrying out the process in the presence of hydrogen, which is a diluent gas, allows synthesis in a flow reactor in an open system.
Заявляемый способ может быть использован как для получения силана природного изотопного состава с использованием необогащенного тетрафторида кремния, так и для получения изотопно-обогащенного силана из изотопно-обогащенных тетрафторидов кремния-28, кремния-29 и кремния-30.The inventive method can be used both to obtain silane of a natural isotopic composition using unenriched silicon tetrafluoride, and to obtain isotopically enriched silane from isotopically enriched tetrafluorides of silicon-28, silicon-29 and silicon-30.
Пример 1.Example 1
В реактор из нержавеющей стали объемом 2,3 л и внутренним диаметром 66 мм засыпают измельченный гидрид кальция объемом 450 см3 и стальные цилиндрические мелющие тела диаметром 10 мм, что составляет 15% от диаметра реактора, высотой 10 мм и объемом 450 см3. Реактор закрывают, вакуумируют, заполняют высокочистым водородом марки «А» и нагревают до температуры 180°С. При помощи электродвигателя приводят горизонтально расположенный реактор во вращение со скоростью 100 об/мин и устанавливают поток водорода и терафторида кремния. Полученный силан вымораживают из газовой смеси в конденсаторе, охлаждаемом жидким азотом. Для очистки силана от фтора - коррозионно-активной примеси в процессе разложения силан в смеси с водородом пропускают через реактор с гидридом кальция при 180°С и атмосферном давлении. Фторсодержащие примеси (SiF4, фторсиланы) дополнительно гидрируются до силана.Shredded calcium hydride with a volume of 450 cm 3 and steel cylindrical grinding media with a diameter of 10 mm, which is 15% of the diameter of the reactor, with a height of 10 mm and a volume of 450 cm 3, are poured into a stainless steel reactor with a volume of 2.3 L and an inner diameter of 66 mm. The reactor is closed, evacuated, filled with high-purity grade “A” hydrogen and heated to a temperature of 180 ° C. Using a motor, a horizontally located reactor is rotated at a speed of 100 rpm and a flow of hydrogen and silicon terafluoride is established. The resulting silane is frozen from the gas mixture in a condenser cooled by liquid nitrogen. To purify silane from fluorine - a corrosive impurity during the decomposition of silane in a mixture with hydrogen is passed through a reactor with calcium hydride at 180 ° C and atmospheric pressure. Fluorine-containing impurities (SiF 4 , fluorosilanes) are additionally hydrogenated to silane.
Затем очищенный от фторсодержащих примесей силан очищают от примесей углеводородов ректификацией. Содержание примесей углеводородов в силане-ректификате, по данным газовой хроматографии, менее 9·10-7 мол.%.Then the silane purified from fluorine-containing impurities is purified from hydrocarbon impurities by distillation. The content of hydrocarbon impurities in the silane rectified, according to gas chromatography, is less than 9 · 10 -7 mol.%.
Пример 2.Example 2
В реактор из нержавеющей стали объемом 2,3 л и внутренним диаметром 66 мм засыпают измельченный гидрид кальция объемом 450 см3 и стальные цилиндрические мелющие тела диаметром 10 мм, что составляет 15% от диаметра реактора, высотой 10 мм и объемом 450 см3. Реактор закрывают, вакуумируют, заполняют высокочистым водородом марки «А» и нагревают до температуры 180°С. При помощи электродвигателя приводят горизонтально расположенный реактор во вращение со скоростью 140 об/мин и устанавливают поток водорода и тетрафторида кремния. Полученный силан вымораживают из газовой смеси в конденсаторе, охлаждаемом жидким азотом. Для очистки силана от фтора смесь силана с водородом пропускают через реактор с гидридом кальция при 200°С и атмосферном давлении.Shredded calcium hydride with a volume of 450 cm 3 and steel cylindrical grinding media with a diameter of 10 mm, which is 15% of the diameter of the reactor, with a height of 10 mm and a volume of 450 cm 3, are poured into a stainless steel reactor with a volume of 2.3 L and an inner diameter of 66 mm. The reactor is closed, evacuated, filled with high-purity grade “A” hydrogen and heated to a temperature of 180 ° C. Using an electric motor, a horizontally located reactor is rotated at a speed of 140 rpm and a flow of hydrogen and silicon tetrafluoride is established. The resulting silane is frozen from the gas mixture in a condenser cooled by liquid nitrogen. To purify silane from fluorine, a mixture of silane and hydrogen is passed through a reactor with calcium hydride at 200 ° C and atmospheric pressure.
Очистку силана от примесей углеводородов проводят ректификацией. Содержание примесей углеводородов в силане-ректификате, по данным газовой хроматографии, менее 9·10-7 мол.%. Выход силана составляет 95%, степень превращения гидрида кальция 30%.Purification of silane from hydrocarbon impurities is carried out by distillation. The content of hydrocarbon impurities in the silane rectified, according to gas chromatography, is less than 9 · 10 -7 mol.%. The yield of silane is 95%, the degree of conversion of calcium hydride is 30%.
Пример 3.Example 3
В реактор из нержавеющей стали объемом 2,3 л и внутренним диаметром 66 мм засыпают измельченный гидрид кальция объемом 450 см3 и стальные цилиндрические мелющие тела диаметром 10 мм, что составляет 15% от диаметра реактора, высотой 10 мм и объемом 450 см3. Реактор закрывают, вакуумируют, заполняют высокочистым водородом марки «А» и нагревают до температуры 180°С. При помощи электродвигателя приводят горизонтально расположенный реактор во вращение со скоростью 100 об/мин и устанавливают поток водорода и изотопно-обогащенного тетрафторида кремния-28. Полученный изотопно-обогащенный силан вымораживают из газовой смеси в конденсаторе, охлаждаемом жидким азотом. Для очистки изотопно-обогащенного силана от фтора смесь изотопно-обогащенного силана с водородом пропускают через реактор с гидридом кальция при 180°С и атмосферном давлении.Shredded calcium hydride with a volume of 450 cm 3 and steel cylindrical grinding media with a diameter of 10 mm, which is 15% of the diameter of the reactor, with a height of 10 mm and a volume of 450 cm 3, are poured into a stainless steel reactor with a volume of 2.3 L and an inner diameter of 66 mm. The reactor is closed, evacuated, filled with high-purity grade “A” hydrogen and heated to a temperature of 180 ° C. Using a motor, a horizontally located reactor is rotated at a speed of 100 rpm and a flow of hydrogen and isotope-enriched silicon tetrafluoride-28 is established. The obtained isotope-enriched silane is frozen out of the gas mixture in a condenser cooled by liquid nitrogen. To clean isotope-enriched silane from fluorine, a mixture of isotope-enriched silane with hydrogen is passed through a reactor with calcium hydride at 180 ° C and atmospheric pressure.
Очистку изотопно-обогащенного силана от примесей углеводородов проводят ректификацией. Содержание примесей углеводородов в изотопно-обогащенном силане-ректификате, по данным газовой хроматографии, менее 9·10-7 мол.%. Выход изотопно-обогащенного силана составляет 95%, степень превращения гидрида кальция 30%.Purification of isotope-enriched silane from hydrocarbon impurities is carried out by distillation. The content of hydrocarbon impurities in the isotope-enriched silane rectified, according to gas chromatography, is less than 9 · 10 -7 mol.%. The yield of isotope-enriched silane is 95%, the degree of conversion of calcium hydride is 30%.
Пример 4.Example 4
В реактор из нержавеющей стали объемом 2,3 л и внутренним диаметром 66 мм засыпают измельченный гидрид кальция объемом 450 см3 и стальные цилиндрические мелющие тела диаметром 10 мм, что составляет 15% от диаметра реактора, высотой 10 мм и объемом 450 см3. Реактор закрывают, вакуумируют, заполняют высокочистым водородом марки «А» и нагревают до температуры 180°С. При помощи электродвигателя приводят горизонтально расположенный реактор во вращение со скоростью 140 об/мин и устанавливают поток водорода и изотопно-обогащенного тетрафторида кремния-29. Полученный изотопно-обогащенный силан вымораживают из газовой смеси в конденсаторе, охлаждаемом жидким азотом. Для очистки изотопно-обогащенного силана от фтора смесь изотопно-обогащенного силана с водородом пропускают через реактор с гидридом кальция при 180°С и атмосферном давлении.Shredded calcium hydride with a volume of 450 cm 3 and steel cylindrical grinding media with a diameter of 10 mm, which is 15% of the diameter of the reactor, with a height of 10 mm and a volume of 450 cm 3, are poured into a stainless steel reactor with a volume of 2.3 L and an inner diameter of 66 mm. The reactor is closed, evacuated, filled with high-purity grade “A” hydrogen and heated to a temperature of 180 ° C. Using a motor, a horizontally located reactor is rotated at a speed of 140 rpm and a flow of hydrogen and isotope-enriched silicon tetrafluoride-29 is established. The obtained isotope-enriched silane is frozen out of the gas mixture in a condenser cooled by liquid nitrogen. To clean isotope-enriched silane from fluorine, a mixture of isotope-enriched silane with hydrogen is passed through a reactor with calcium hydride at 180 ° C and atmospheric pressure.
Очистку изотопно-обогащенного силана от примесей углеводородов проводят ректификацией. Содержание примесей углеводородов в изотопно-обогащенном силане-ректификате, по данным газовой хроматографии, менее 9·10-7 мол.%. Выход изотопно-обогащенного силана составляет 95%, степень превращения гидрида кальция 30%.Purification of isotope-enriched silane from hydrocarbon impurities is carried out by distillation. The content of hydrocarbon impurities in the isotope-enriched silane rectified, according to gas chromatography, is less than 9 · 10 -7 mol.%. The yield of isotope-enriched silane is 95%, the degree of conversion of calcium hydride is 30%.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008125893/15A RU2388692C2 (en) | 2008-06-26 | 2008-06-26 | Method for synthesis of highly pure silane (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008125893/15A RU2388692C2 (en) | 2008-06-26 | 2008-06-26 | Method for synthesis of highly pure silane (versions) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008125893A RU2008125893A (en) | 2010-01-10 |
| RU2388692C2 true RU2388692C2 (en) | 2010-05-10 |
Family
ID=41643596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008125893/15A RU2388692C2 (en) | 2008-06-26 | 2008-06-26 | Method for synthesis of highly pure silane (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2388692C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2492141C1 (en) * | 2012-02-21 | 2013-09-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук (ИХВВ РАН) | Method of producing silane |
| RU2524597C1 (en) * | 2012-12-27 | 2014-07-27 | Открытое акционерное общество "Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии" | Method of producing monosilane |
-
2008
- 2008-06-26 RU RU2008125893/15A patent/RU2388692C2/en active IP Right Revival
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БУЛАНОВ А.Д. и др. Получение и глубокая очистка SiF 4 и 28 SiH 4 . - Неорганические материалы, 2002, т.38, №3, с.356-361. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2492141C1 (en) * | 2012-02-21 | 2013-09-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук (ИХВВ РАН) | Method of producing silane |
| RU2524597C1 (en) * | 2012-12-27 | 2014-07-27 | Открытое акционерное общество "Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии" | Method of producing monosilane |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008125893A (en) | 2010-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2006298109B2 (en) | Process for production of silicon tetrafluoride, and apparatus for the process | |
| JP6386464B2 (en) | Method for purifying phosphorus pentafluoride | |
| EP3296261B1 (en) | Method for regenerating weakly basic ion-exchange resin | |
| JPH01261208A (en) | Method for purifying nitrogen trifluoride gas | |
| RU2388692C2 (en) | Method for synthesis of highly pure silane (versions) | |
| CN101774588B (en) | Purification method of silicon tetrafluoride prepared by using fluoride and silicon source power as raw materials | |
| KR101229593B1 (en) | Isotope concentration method | |
| JP2009513473A (en) | Anhydrous hydrogen fluoride composition and method for producing the same | |
| CN102115093B (en) | Preparation method of high-purity enriched 11B boron trifluoride gas | |
| US20070003466A1 (en) | Method for producing tetrafluorosilane | |
| CN219689347U (en) | Production device for preparing high-purity silicon tetrafluoride by taking fluosilicic acid as raw material | |
| US3674431A (en) | Generation of silicon tetrafluoride | |
| CN103011172B (en) | The purifying method of impurity iodine in silicon tetrafluoride gas | |
| KR101183367B1 (en) | Method for producing silicon tetrafluoride and appartus used therefor | |
| RU2704140C1 (en) | Method of producing tetramethyl orthosilicate from silica | |
| JP5566290B2 (en) | Method for producing hydrogen gas from hydrogen halide, mixed gas containing hydrogen and silicon halide, method for producing silicon compound using the hydrogen gas, and plant for the method | |
| RU2356834C2 (en) | Method of obtaining polycrystalline silicon in form of spherical granules | |
| CN104528735B (en) | A kind of absorption purifying plant of purifying column output object | |
| RU2226501C1 (en) | Method for preparing high-purity isotope-enriched silane | |
| JPH0471007B2 (en) | ||
| RU2618265C1 (en) | Method of obtaining isotopricated silicon tetrachloride | |
| RU2173297C2 (en) | Method for production of monosilane from silicon tetrachloride | |
| RU2492141C1 (en) | Method of producing silane | |
| RU2279403C1 (en) | High-purity monosilane production process | |
| RU2525415C1 (en) | Production of silicon and its compounds and production line to this end |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130627 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20141110 |