三氯氢硅资料
三氯氢硅发展史

三氯氢硅发展史
三氯氢硅(也称为氯硅烷)是一种无机化学物质,化学式为SiCl₃H。
它是用于制备硅橡胶、硅塑料等硅基材料的重要中间体化合物。
三氯氢硅的发展史可以追溯到20世纪初。
以下是三氯氢硅发展史的主要里程碑:
1. 1909年:法国化学家G. Friedel和A. Sabatier首次合成了三氯氢硅。
他们使用镁作为催化剂将金属硅与氯化氢反应,从而得到了三氯氢硅。
2. 1914年:美国化学家F. S. Kipping首次用氯化硅(SiCl₄)与分子氯反应制备三氯氢硅。
这一方法取代了之前使用金属硅的合成方法,成为了三氯氢硅的主要合成路线。
3. 1940年代:随着有机硅化合物的研究和应用的推进,三氯氢硅开始被用作硅基高分子材料的合成中间体。
这标志着三氯氢硅在材料科学中的重要地位。
在此后的几十年里,三氯氢硅的应用领域不断扩大,涉及到硅橡胶、硅塑料、硅胶等多个领域。
4. 1960年代-1970年代:三氯氢硅的制备技术得到了进一步改进和创新。
生产规模不断扩大,合成方法也越来越高效,使得三氯氢硅的产量和应用进一步增加。
总结起来,三氯氢硅的发展史可以概括为:早期合成方法的发
现和改进,应用范围的逐渐扩大,以及生产技术的不断发展。
随着材料科学和化工技术的进步,三氯氢硅在硅基材料制备中的地位愈发重要。
三氯氢硅的性质

三氯氢硅目录别名·英文名硅氯仿、硅仿、三氯硅烷;Trichlorosilane、Silicochloroform.三氯氢硅用途多晶硅、单晶硅原料、外延成长、硅液、硅油、化学气相淀积、硅酮化合物制造、电子气。
制法(1)在高温下Si和HCl反应。
(2)用氢还原四氯化硅(采用含铝化合物的催化剂)。
(3)用氢、硅粉、四氯化硅反应。
理化性质分子量: 135.43熔点(101.325kPa):-134℃;沸点(101.325kPa):31.8℃;液体密度(0℃):1350kg/m3;相对密度(气体,空气=1): 4.7;蒸气压(-16.4℃):13.3kPa;(14.5℃):53.3kPa;燃点:-27.8℃;自燃点:104.4℃;闪点:-14℃;爆炸极限:6.9~70%;毒性级别:3;易燃性级别:4;易爆性级别:化学性质三氯硅烷在常温常压下为具有刺激性恶臭易流动易挥发的无色透明液体。
在空气中极易燃烧,在-18℃以下也有着火的危险,遇明火则强烈燃烧,燃烧时发出红色火焰和白色烟,生成SiO2.HCl和Cl2:SiHCl3+O2→SiO2+HCl+Cl2;三氯硅烷的蒸气能与空气形成浓度范围很宽的爆炸性混合气,受热时引起猛烈的爆炸。
它的热稳定性比二氯硅烷好,在900℃时分解产生氯化物有毒烟雾( HCl),还生成Cl2和Si。
遇潮气时发烟,与水激烈反应:2SiHCl3+3H2O—→ (HSiO)2O+6HCl在碱液中分解放出氢气:SiHCl3+3NaOH+H2O—→Si(OH)4+3NaCl+H2与氧化性物质接触时产生爆炸性反应。
与乙炔、烃等碳氢化合物反应产生有机氯硅烷:SiHCl3+CH≡CH一→CH2CHSiCl3 、SiHCl3+CH2=CH2—→CH3CH2SiCl3在氢化铝锂、氢化硼锂存在条件下,SiHCl3可被还原为硅烷。
容器中的液态SiHCl3当容器受到强烈撞击时会着火。
可溶解于苯、醚等。
无水状态下三氯硅烷对铁和不锈钢不腐蚀,但是在有水分存在时腐蚀大部分金属。
三氯氢硅密度

三氯氢硅密度引言三氯氢硅是一种无机化合物,化学式为SiHCl3,也被称为氯硅烷、氯化硅烷等。
它是一种无色液体,具有刺激性气味。
三氯氢硅在许多工业领域中被广泛使用,例如有机合成、医药、涂料等。
本文将深入探讨三氯氢硅的密度及与之相关的因素。
三氯氢硅的化学性质三氯氢硅是一种不稳定的化合物,在室温下容易分解。
它在空气中迅速水解生成硅酸和盐酸,并放出大量热量。
由于其活泼性,三氯氢硅具有较强的还原性和氧化性。
它的水解反应如下:SiHCl3 + 3H2O -> Si(OH)4 + 3HCl三氯氢硅的物理性质密度三氯氢硅的密度是其物理性质之一,密度通常用来表示物质的质量与体积之间的关系。
三氯氢硅的密度与温度相关,通常在20°C下进行测量。
根据实验数据,三氯氢硅的密度约为1.26 g/cm³。
影响因素三氯氢硅的密度受多种因素的影响,主要包括温度、压力和纯度等。
温度温度对三氯氢硅的密度有显著影响。
一般来说,温度升高会导致物质的体积膨胀,密度减小;温度降低则会导致物质的体积收缩,密度增加。
因此,在进行密度测量时需要注意控制好温度条件。
压力压力对三氯氢硅的密度也有一定影响,尤其在较高压力下更为显著。
根据压力定律,当温度不变时,压力增加会使物质的体积减小,密度增加;压力降低则会使物质的体积增大,密度减小。
纯度三氯氢硅的纯度也对其密度产生一定的影响。
高纯度的三氯氢硅通常更接近理论密度,而杂质的存在可能会导致密度的变化。
因此,在实际应用中,需要选择高纯度的三氯氢硅以保证测量的准确性。
密度测量方法漂浮法漂浮法是常用的一种密度测量方法。
其原理是根据物体在测量液体中的浮沉现象,通过比较物体与液体的密度差异来推测物体的密度。
对于三氯氢硅的密度测量,可以通过选择适合的浮标材料(例如玻璃)及测量液体(例如水)来进行实验。
具体操作步骤如下:1.准备一个容器,注入一定量的测量液体(水);2.将浮标(玻璃球)放入容器中,观察其是否处于平衡状态;3.将三氯氢硅缓慢加入容器中,直至浮标浸没在液体中;4.记录浮标浸没时的三氯氢硅体积,并根据其质量计算密度。
三氯氢硅用途范文

三氯氢硅用途范文三氯氢硅(trichlorosilane)是一种无机硅化合物,化学式为HCl3Si。
它是一种无色、刺激性气味的液体,在大气中会迅速水解。
三氯氢硅具有广泛的应用领域,下面将从三方面介绍其用途。
一、光伏行业中的应用三氯氢硅是太阳能电池的重要原料之一、在光伏行业中,三氯氢硅首先需要进行气化脱杂,得到高纯度的三氯硅烷,然后通过热分解制备多晶硅。
多晶硅经过纯化处理,再进行晶体生长,制备出太阳能电池片。
三氯氢硅在太阳能电池工艺中的应用促进了太阳能电池的生产和发展。
二、半导体行业中的应用三氯氢硅还被广泛应用于半导体行业。
在硅片生产过程中,三氯氢硅首先被气化脱杂,得到高纯度的三氯硅烷。
然后,通过化学气相沉积(CVD)等工艺,将三氯硅烷用作硅片的原料。
硅片是电子器件的基础材料,具有广泛的应用,包括存储器、微处理器、传感器等。
三氯硅烷的应用促进了半导体行业的发展。
三、有机硅材料行业中的应用在有机硅材料行业中,三氯氢硅也可以用作合成其他有机硅化合物的原料。
有机硅化合物广泛应用于涂料、粘合剂、密封剂、润滑剂等领域。
三氯氢硅通过与有机化合物反应,合成有机硅化合物,如硅烷、硅氧烷、聚硅氧烷等。
这些有机硅化合物具有优异的耐热性、耐化学性、电绝缘性等特点,因此在工业生产中被广泛应用。
总结起来,三氯氢硅(trichlorosilane)是一种在光伏行业、半导体行业和有机硅材料行业中广泛应用的化工原料。
它在太阳能电池生产、硅片制备、有机硅材料合成等方面具有重要作用,促进了相关行业的发展。
随着新能源和电子行业的快速发展,三氯氢硅的用途还将进一步拓展和应用。
三氯氢硅资料总结

三氯氢硅相关研究查到的文献大多只讲了三氯氢硅的生产工艺流程,涉及到原料和产品纯度指标,检验方法的比较少,以下是整理出的相关文献资料的总结。
出处:董前程,孟德州.《1.5万t/a 三氯氢硅生产装置研究》.第10届“佑利”杯氯碱论文竞赛文集1.原材料技术规格名称规格分析方法备注硅粉粒度分布 80~600umw(Si),97%w(Fe),2200~3440mg/Kgw(Al),502~721mg/Kgw(P),45~56mg/Kgw(B),7~12mg/Kg粒度及成分分析外购,汽车运输氯化氢 w(水)≤1w(HCL)≥99.5%w(H2O)≤5.0×10-5质量分析导热油闪点,191℃;自燃点,399℃适用范围,0~345℃质量分析2.产品粗三氯氢硅的组成(质量分数)三氯氢硅四氯化硅二氯二氢硅 HCL BCL3 PCL3约79.17% 约19.41% 约0.03% 约1.37% 约0.01% 约0.01% 3.工艺流程氯化氢预热升温至200℃左右,按一定流速送入三氯氢硅流化床与硅粉进行气固反应,反应热由导热油移出,生成粗制三氯氢硅。
反应温度一般控制在280~320℃左右。
粗三氯氢硅经氯硅烷输送泵送至三氯氢硅精馏工序,进行提纯。
4.分析方法:暂无出处:В.И.Маноров,А.Д.Молоgык.《氯化氢中微量有机和无机杂质的色谱分析》. 《低温与特气》1983年03期1.原材料及产品纯度要求:暂无2.氯化氢中微量有机和无机杂质的分析方法:无机杂质分析(TCD)柱子1:D=6mm,L=2m此柱充填用HCL预处理过的NH3-600(红色保温砖担体)为载体(不锈钢柱子)。
用于无机杂质预浓缩与有机相分离。
柱子2:D=3mm,l=60cm,在粒度为0.2~3.3mm的活性炭上用二—2-乙基己基醚涂癸二酸(1%重量)。
柱子3:D=3mm,l=90cm,粒度为0.2~3.3mm的5A分子筛,并在40摄氏度,载气流速60ml/min。
三氯氢硅下游硅烷偶联剂

三氯氢硅下游硅烷偶联剂
【实用版】
目录
1.三氯氢硅的概述
2.硅烷偶联剂的概述
3.三氯氢硅在硅烷偶联剂中的应用
4.硅烷偶联剂的市场前景
正文
【三氯氢硅的概述】
三氯氢硅(Trichlorosilane,简称 TCS)是一种无色至微黄色、具
有刺激性气味的气体,化学式为 SiHCl3。
它是硅的一种卤化物,在常温
常压下不稳定,容易与空气中的水分发生反应,生成硅酸和氯化氢。
由于其化学性质活泼,因此在储存和运输过程中需要采取一定的防护措施。
【硅烷偶联剂的概述】
硅烷偶联剂是一类有机硅化合物,具有优良的粘结性能、耐热性能和耐腐蚀性能。
它们通常用于玻璃纤维、矿物填料和树脂等材料的表面处理,以提高材料的粘结性能、耐磨性能和抗老化性能。
硅烷偶联剂广泛应用于复合材料、涂料、胶粘剂等行业。
【三氯氢硅在硅烷偶联剂中的应用】
三氯氢硅是硅烷偶联剂的重要原料之一。
在硅烷偶联剂的生产过程中,通常采用三氯氢硅与其他有机硅化合物进行反应,生成各种类型的硅烷偶联剂。
例如,三氯氢硅可以与甲基三甲氧基硅烷反应,生成甲基三氯硅氧烷,这是一种常用的硅烷偶联剂。
【硅烷偶联剂的市场前景】
随着我国经济的持续发展,硅烷偶联剂在复合材料、涂料、胶粘剂等行业的应用越来越广泛,市场对硅烷偶联剂的需求也逐年增加。
据相关数据显示,硅烷偶联剂市场规模逐年扩大,预计未来几年仍将保持较高的增长速度。
因此,硅烷偶联剂行业具有较好的市场前景。
综上所述,三氯氢硅作为硅烷偶联剂的重要原料之一,其市场前景也较为乐观。
三氯氢硅安全知识
三氯氢硅安全知识理化特性及生产原理三氯氢硅又名三氯硅烷、硅氯仿,是有机硅烷偶联剂中最基本的单体,也是生产半导体硅、单晶硅的原料。
随着有机硅烷偶联剂工业的发展,三氯氢硅的需求量越来越大。
三氯氢硅由硅粉与氯化氢气体在流化床反应器中生成。
它是无色液体,易挥发,易潮解,遇水分解,溶于苯、醚等有机溶剂。
三氯氢硅属一级遇湿易燃物品,易燃易爆,遇水反应产生氯化氢气体;能与氧化剂发生强烈反应,遇明火、高热时会发生燃烧或爆炸。
火灾危险性分析生产三氯氢硅的原料都是不燃物质,但是其生产过程中的产物大都是易燃易爆物质,如氢气、氯气等。
生产三氯氢硅需要电解食盐水。
这个工序中的火灾危险性包括,电解时有强大的电流通过,如果电气绝缘不良极易产生电火花;电解车间经常有氢气泄漏,遇到电火花或其他明火会发生燃烧或爆炸;如氢气与氯气混合达到爆炸极限,遇光也会发生爆炸。
三氯氢硅的合成是在280摄氏度到300摄氏度的温度下进行的,已经超过了其自燃温度(175摄氏度)。
在合成过程中,如果三氯氢硅发生泄漏,或者空气进入反应器,极易引起燃烧、爆炸或中毒事故。
三氯氢硅贮罐如果泄漏,其危险性远远大于工艺管道泄漏的危险性,因为其贮量大,如果堵漏不及时,影响会不断扩大。
同时,泄漏的三氯氢硅遇水会发生反应,产生有毒的氯化氢气体向四周扩散,给抢险工作环保安全带来困难。
防火防爆对策在三氯氢硅生产的各个工序中,为防止火灾、中毒事故发生,要严格执行消防安全制度,严格控制工艺指标。
火源管理。
进行检修时使用的工具应该是不产生火花的工具,严禁用铁器敲打设备或管道,工作人员应穿棉质工作服。
生产和贮罐区禁止明火,生产中动火要严格执行有关安全管理制度。
防止跑、冒、滴、漏。
日常工作中要搞好安全检查,不留死角。
设备要定期检修,发现问题及时采取补救措施。
配备应急工具和消防设施。
生产三氯氢硅的企业应配备一定数量的防毒面具、自给式空气呼吸器、手套、堵漏工具、灭火器等应急工具和消防设施。
三氯氢硅
三氯氢硅
三氯氢硅又称三氯硅烷、硅氯仿,英文名称:trichlorosilane 或silicochloroform ,分子式为SiHCl3,用于有机硅烷和烷基、芳基以及有机官能团氯硅烷的合成,是有机硅烷偶联剂中最基本的单体,也是生产半导体硅、单晶硅的原料,随着有机硅烷偶联剂工业的发展而出现供不应求,生产量越来越大。
无色液体,易挥发,易潮解,在空气中发生反应产生白烟,遇水分解,溶于苯、醚等有机溶剂。
属一级遇湿易燃物品,易燃易爆,遇水反应产生氯化氢气体;它与氧化剂发生强烈反应,遇明火、高热时发生燃烧或爆炸。
【CAS号】10025-78-2
【分子式】CL3-H-SI
【分子量】135.44
【比重】1.35 (0℃)
【熔点】-134 ℃
【沸点】31.8 ℃
【蒸汽压】400 毫米汞柱
【蒸汽密度】4.7
【急性毒性】口服-大鼠LD50:1030毫克/公斤;吸入-小鼠LC50:1500毫克/立方米/2小时
【毒性分级】中毒
【闪点】-13.89 ℃
【可燃性危险特性】
遇明火、高温、氧化剂易燃;遇水或高温产生有毒氯化物烟雾
【储运事项】库房通风低温干燥;与氧化剂、酸类分开存放
【灭火剂】干粉、干砂、二氧化碳、泡沫
其物理特性如下:
比重:1.35 ;
相对气体密度:4.7 ;
沸点:31.8 ℃;
饱和蒸气压(14. 5 ℃)53 .33Kpa ;
闪点:-13.9 ℃(开杯);
自燃温度:175 ℃;
爆炸下限:6. 9 %;
爆炸上限:70 %;
溶解性:溶于苯、醚等有机溶剂;
具有急性毒性。
三氯氢硅简介范文
三氯氢硅简介范文三氯氢硅(化学式:SiHCl3,英文名:Trichlorosilane),又称为氯硅烷,是一种常用的有机硅化合物。
它是由硅和氯气反应生成的,是一种无色挥发性液体,具有刺激性气味。
三氯氢硅是许多其他有机硅化合物的重要原料,广泛应用于化学、电子、光伏等领域。
下面将对三氯氢硅的性质、制备方法、应用以及安全性进行详细介绍。
一、性质:1.外观:三氯氢硅是无色的液体,具有刺激性气味。
2. 密度:三氯氢硅的密度为1.486 g/cm³。
3.熔点:三氯氢硅的熔点为-126.5℃。
4.沸点:三氯氢硅的沸点为31.8℃。
5.溶解性:三氯氢硅可溶于有机溶剂,如苯、甲苯等。
6.不稳定性:三氯氢硅在阳光或高温下易分解。
二、制备方法:1.氯化硅法:将硅与氯气反应生成三氯氢硅。
2.氢化还原法:将二氯硅烷和氢气反应生成三氯氢硅。
3.氯气氢化法:将氯气和氢气在硅表面上反应生成三氯氢硅。
三、应用:1.化学领域:三氯氢硅是合成其他有机硅化合物的重要原料。
它可以与酮、醛等化合物反应生成对硅代醇,并进一步反应生成其他有机硅化合物,如硅氧烷、硅烷等。
这些有机硅化合物广泛应用于涂料、密封剂、油墨、润滑剂等领域。
2.电子领域:三氯氢硅用于制备硅材料,如硅晶片、太阳能电池等。
它可以通过热分解或化学气相沉积的方法制备高纯度的硅材料,用于电子器件的制造。
3.光伏领域:三氯氢硅是光伏电池的重要原料。
它可以通过化学气相沉积的方法在硅基底上制备多层薄膜光伏电池。
这种电池可以将太阳能转化为电能,用于供电或储存能量。
4.其他领域:三氯氢硅还用于杀真菌剂、固化剂、阻燃剂等的制备。
它可以作为辅助材料用于改性塑料、橡胶等的生产。
四、安全性:1.毒性:三氯氢硅具有一定的毒性,可能对呼吸系统、眼睛和皮肤造成刺激和损伤。
使用时应避免吸入、接触皮肤和眼睛。
2.燃爆性:三氯氢硅是易燃液体,与空气中的氧气形成爆炸性混合物。
在储存和运输过程中,应注意防止火源。
三氯氢硅
三氯氢硅一、三氯氢硅的基本性质三氯氢硅在常温常压下为具有刺激性恶臭、易流动、易挥发的无色透明液体。
分子量:135.43,熔点(101.325kPa):-134℃;沸点(101.325kPa):31.8℃;液体密度(0℃):1350kg/m3;相对密度(气体,空气=1):4.7;蒸气压(-16.4℃):13.3kPa;(14.5℃):53.3kPa;燃点:-27.8℃;自燃点:104.4℃;闪点:-14℃;爆炸极限:6.9~70%;在空气中极易燃烧,在-18℃以下也有着火的危险,遇明火则强烈燃烧,三氯氢硅燃烧时发出红色火焰和白色烟;三氯氢硅的蒸气能与空气形成浓度范围很宽的爆炸性混合气,受热时引起猛烈的爆炸。
它的热稳定性比二氯硅烷好,三氯氢硅在900℃时分解产生氯化物有毒烟雾;遇潮气时发烟,与水激烈反应;在碱液中分解放出氢气;三氯氢硅与氧化性物质接触时产生爆炸性反应。
与乙炔、烃等碳氢化合物反应产生有机氯硅烷;在氢化铝锂、氢化硼锂存在条件下,三氯氢硅可被还原为硅烷。
容器中的液态三氯氢硅当容器受到强烈撞击时会着火。
可溶解于苯、醚等。
无水状态下三氯硅烷对铁和不锈钢不腐蚀,但是在有水分存在时腐蚀大部分金属。
二、三氯氢硅的用途用于有机硅烷和烷基、芳基以及有机官能团氯硅烷的合成,是有机硅偶联剂中最基本的单体,同时也是制备多晶硅的主要原料。
将三氯硅烷与氯乙烯或氯丙烯进行合成反应,再经精馏提纯,得到乙烯基或丙烯基系列硅烷偶联剂产品。
硅烷偶联剂几乎可以与任何一种材料交联,包括热固性材料、热塑性材料、密封剂、橡胶、亲水性聚合物以及无机材料等,在太阳能电池、玻璃纤维、增强树脂、精密陶瓷纤维和光纤保护膜等方面扮演着重要的角色,并在这些行业中发挥着不可或缺的重要作用。
三、三氯氢硅生产工艺1、主要化学反应方程式为:Si + 3HCl = SiHCl3 + H2Si + 4HCl = SiHCl4 + 2H22、生产装置主要由氯化氢干燥、三氯氢硅合成、三氯氢硅提纯和分离工序组成。
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第三讲三氯氢硅资料第三讲三氯氢硅合成目录3.1,原料工业硅粉简介3.2,三氯氢硅的主要性质3.2.1,与水反应3.2.2,热分解3.2.3,与有机物反应3.3,三氯氢硅合成3.3.1,反应原理3.3.2,反应过程温度控制3.3.3,杂质发生反应3.3.4,三氯氢硅合成炉的发展与改进3.4,沸腾床(流化床)技术3.4.1,沸腾床的形成及流体力学原理3.4.2,沸腾床的传热3.4.3,沸腾床的结构及工艺技术要求3.4.4,沸腾床的设计3.5,影响三氯氢硅合成效率的几个重要因素3.5.1,反应温度3.5.2,氧与水份的影响3.5.3,游离氯的控制3.5.4,硅粉粒度3.5.5,硅粉料层高度与HCL流量3.6,三氯氢硅合成工艺简介3.6.1,硅粉加料系统3.6.2,三氯氢硅工艺控制3.7,干法除尘和湿法除尘工艺简介3.8,尾气回收工艺简介3.9,湿法除尘釜液回收工艺简介3.10,硅粉回收工艺简介附图3-1,三氯氢硅合成工艺流程图三氯氢硅合成系统包括:1,硅粉加料装置,2,三氯氢硅合成炉,3,旋风干法除尘,4,过滤装置,5,STC湿法除尘,6,合成气分离回收(CDI)等工序。
硅粉加料装置完成向合成炉连续定量地供应硅粉;三氯氢硅合成炉是生产三氯氢硅的关键设备;旋风干法除尘、过滤装置与STC湿法除尘是回收硅粉和除去合成气的硅尘,CDI是将合成气进行分离回收,它们都是不可或缺的设备。
合成三氯氢硅的原料是硅粉与HCL气体。
3.1. 原料工业硅简介工业硅的外观为深灰色与生铁颜色接近,也称硅铁。
工业硅的块密度约2.0×103kg/m3,硬度为7,纯度一般为95%~99%,其中的主要杂质为Fe、Al、Ca。
工业硅的制备一般采用冶炼法,在冶炼炉中用还原剂将SiO2还原成单质硅(冶金硅)。
通常用的还原剂有碳、镁、铝等。
用镁或铝还原SiO2,如果还原剂的纯度较高得到的单质硅纯度可达3~4个“9”。
不过,由于纯度较高的镁、铝价格高,会增加工业硅的生产成本,因此,目前国内的生产厂家都采用在电炉中用焦炭还原SiO2来制取单质硅(冶金硅),即把碳电极插入由焦炭(或木炭)和石英石组成的炉料中,温度控制在1600℃~1800℃还原出硅,反应式如下:石英砂(硅石)与炭在电弧炉里还原成硅 (MG-Si)反应是在电弧炉(见图二)里的相邻电极之间发生的,该处温度超过2000℃,释放出来的SiO 和 CO流到上部较冷区域(小于1500℃),形成所必要的SiC。
还原后的单质硅是以液态从反应炉中流进硅液煲,在这一过程中如Fe、Al、Ca、B、P、Cu等杂质也会以不同化合态进入液态的单质硅中,为了保证产品符合要求(一般控制在99%以上),硅液需要经过进一步处理去除其中的杂质。
处理方法是利用杂质的化合态(氯化物或氧化物、硅酸盐等)在液体状态时会逐步离析到液体表面的规律,通过除去表层硅液来达到去除杂质的目的。
因此,工业硅厂大都采用在硅液保温槽中通入Cl2或O2,促使大部分Fe、Al、Ca等杂质生成氯化盐或硅酸盐等物质,定期清除表层。
这个过程会持续较长时间,并根据石英矿的杂质含量、成分和客户要求而定。
这种方法主要是去除Fe、Al、Ca。
硅在常温下的化学性质很稳定,跟多数物质都不反应,只与部分强碱(NaOH、KOH)和酸(HF)反应。
但在加热条件下(300℃±20℃)可以与多种物质反应,如与干燥的HCl气体反应生成氯硅烷,与Cl2反应生成四氯化硅,更高温度时还能和氧气反应生成氧化硅。
石灰砂(硅石)煤、焦炭、木屑 (CO、SiO、H2O)凝聚SiO SiO+ CO= SiO2+ C1500℃从SiO和C SiO+ 2C= SiC+ CO生成SiC,熔融SiO21700℃2 Si C +SiO2 = Si + SiO+ CO熔融液体硅排出硅工业硅冶炼炉示意图块状工业硅还要进一步经破碎、球磨、过筛加工成一定粒度(0.3-0.6mm)的硅粉,并经干燥后才能用于三氯氢硅的合成。
3.2. SiHCl3的性质纯净的SiHCl3,常温下是无色易挥发的透明液体,带有强烈气味,密度约1334kg/m3,沸点31.5℃。
其自燃点230℃,闪点-28℃,爆炸上限92.1%,爆炸下限6.6%。
其蒸汽会对眼角膜、嘴、鼻表皮及呼吸道产生刺激、引起喘息。
在高浓度时会产生痉挛至死亡。
流到皮肤上会引起不可痊愈的溃疡。
危险等级为2级。
SiHCl3的化学性质很活泼,能与水等多种物质反应。
3.2.1 与水的反应SiHCl3极易与水反应,反应式如下:SiHCl3 + 2H2O = SiO2 + 3HCl + H2 + Q反应产生的SiO2是白色的固体物质,会附着在周围物体上。
生成的HCl在空中与水分结合,迅速形成类似蒸汽的酸雾。
因此,一旦发生SiHCl3泄漏,能很容易发现。
对储存有料液的设备,巡检时应注意设备表面是否有白色物质或酸雾出现,一旦出现,则表明该设备有泄漏,需及时检修。
在与水的反映过程中,同时释放出大量的热并产生H2,当大量的SiHCl3与水在空气中反应时会剧烈燃烧,甚至有爆炸的危险,除SiHCl3自身的反应外,主要是引起了H2的二次反应:H2 + O2 = H2O + Q为了避免发生事故,在进行SiHCl3废液处理或设备检修时,必须按以下要求进行操作:A. 废液处理⑴ 在封闭的反应罐内,首先加入较大量的碱液或水,并用氮气置换反应罐内空间的空气;⑵ 反应罐的尾气排放口应处于开通状态;⑶ 反应罐的夹套需通入循环冷却水降温,温度宜控制在85℃以下;⑷ 向反应罐内(罐内已加入碱液)送入SiHCl3废液时,流量不能太大;⑸ 当碱液浓度降到一定值后(仍为碱性,PH约为7),应停止通入SiHCl3废液,停止废液处理,更换新的碱液重复上述步骤;⑹ 排放的尾气(管路上要安装阻火器)应通入淋洗塔处理达标后放空。
B. 检修⑴ 先从设备的残液排放口把液态SiHCl3排入其它容器,然后通入大量的氮气,尽可能把设备中的SiHCl3送入淋洗塔处理,置换完成后再用水或碱液洗涤;⑵ 当设备发生堵塞,不能按步骤⑴进行时,应直接用氮气吹扫或少量蒸汽加热设备表面,使SiHCl3蒸发完全后,再把设备从系统中隔离,打开设备的接管或封头,处于完全卸压状态后用水或碱液洗涤;⑶ 只有设备被完全清洗干净后才能进行维修。
SiHCl3未充分反应时产生硅氧烷,具有易燃性,冲击或摩擦作用下有可能着火或爆炸。
从设备中掉落或大量处理产生的水解物固体块,不能敲击,应轻轻移动到碱液中进行处理。
当SiHCl3滴到皮肤上,造成人身伤害,其主要原因是与皮肤上的水反应并放出热和HCl,造成皮肤脱水和灼伤。
必须要迅速用大量的水洗涤。
3.2..2 SiHCl3热分解SiHCl3的分子结构是不对称的,热稳定性差,在400℃就开始分解,550℃分解较快。
分解的产物比较复杂,不仅受温度影响,还受所处气氛影响,目前所能给出的都是统计方程式。
一般而言,在HCl气氛中可认为主要是按下式进行:SiHCl3+HCl=SiCl4+H2当在大量氢气气氛下,主要是按下式进行热分解反应:2SiHCl3=Si+SiCl4+2HCl还原就是利用SiHCl3热稳定性差的性质,在氢气气氛下使其在高温(1080-1100℃)的硅芯上热分解析出晶体硅。
3.2.3 与有机物反应SiHCl3易与有机物反应,与甲烷反应生成甲基二氯硅烷、甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷等物质,与乙烷反应生成乙基一氯硅烷:SiHCl3+CH4—CH3SiHCl2+HClSiHCl3+CH4—CH3SiCl3+H2SiHCl3+C2H6—CH3CH2ClSiH2因此,盛装SiHCl3的设备,设备的密封材料,输送管道和输送设备等不能用普通的有机材料来制造。
比如橡胶及其衍生产品、聚乙烯等材料。
而一些有机物的卤素衍生物却能适应SiHCl3,如聚四氟乙烯,其结构对称,性质稳定,可用于SiHCl3的密封或防腐。
3.3. SiHCl3合成原理3.3.1反应方程式除了生成三氯氢硅的基本反应外,也产生了四氯化硅和二氯二氢硅有副反应:Si + 4HCL = SiCL4 + 2H2Si + 2HCL = SiH2CL2上述反应被认为是多相反应,三氯氢硅的合成有下列阶段:1,HCL气体通过气相向硅表面扩散;2,HCL分子的化学吸附;3,形成中间化合物(H- Si-CL);4,中间化合物转变成初步的反应产物;5,形成的反应产物分子的解吸;6,产物分子从硅表面扩散进入气相。
被化学吸附的HCL与硅表面原子的表面反应阶段是最慢的,是控制步骤。
专门做过许多试验都不能证明,通过二氯二氢硅与HCL反应来制得三氯氢硅:SiH2CL2 + HCL = SiHCL3 +H2资料报导,做过许多试验都证明,当硅和HCL反应时,在硅表面上形成了二氯化硅,而二氯化硅与HCL反应就产生三氯氢硅。
2HCL + Si = SiCL2 +H2SiCL2 + HCL = SiHCL33.3.2 反应过程的温度控制在常温时硅粉性质稳定,仅与少数物质有作用,与干燥的HCl几乎不反应。
因此,合成SiHCl3必须先将硅粉预热到280℃以上。
不过,该反应是放热反应,只要启动后就不再需要补充热能,而是需要带走热量。
硅粉与HCl的反应生成SiHCl3的同时,它还发生其它副反应生成SiCl4、SiH2Cl2和聚氯硅烷等多种物质。
这几个反应对温度都很敏感,在较高温度时则SiCl4的生成量明显增加,而温度偏低时SiH2Cl2的产量会增加,当温度低于260℃后反应比较慢。
因此,合成SiHCl3过程的温度精确控制是保证质量的主要手段。
①②反应温度与三氯氢硅产率的比较温度(℃) 200~250 275~300 350~400 450~475475~500TCS含量 %(W) 100 95 77 6356温度(℃) 500~525 550~575 625~650 690~700TCS含量 %(W) 42 36 25 143.3.3 杂质发生的反应硅粉与HCl反应过程中,硅粉中含有的少量的杂质Ca、Fe、Al、Zn、Ti、P、B等主要生成CaCl2、FeCl3、AlCl3、ZnCl2、TiCl4、PCl3、BCl3化合物,这些物质大部分以固相在除尘时分离出去,仅少量随SiHCl3的合成气进入冷凝器被溶解在合成料液中,这部分ppm级含量的杂质需通过精馏工序分离提纯。
增加杂质含量会降低HCL 与硅开始时的反应温度.开始反应温度范围: 高纯多晶硅为320-330℃ (活化能33千卡/摩尔)纯硅为220-230℃(活化能26千卡/摩尔)工业硅为180-200℃ (活化能22-23千卡/摩尔)没有发现过量的氢对反应产物成份产生影响.3.3.4 SiHCl3合成炉的结构改进合成SiHCl3的反应器,最早使用固定床。