專利名稱：一種以四氯化硅為原料生產(chǎn)鹽酸聯(lián)產(chǎn)二氧化硅的方法
一種以四氯化硅為原料生產(chǎn)鹽酸聯(lián)產(chǎn)二氧化硅的方法
技術(shù)領(lǐng) 域本發(fā)明涉及一種以四氯化硅為原料生產(chǎn)鹽酸聯(lián)產(chǎn)二氧化硅的方法，屬于無(wú)機(jī)化工 技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
四氯化硅是一種透明液體，易揮發(fā)，有毒，在潮濕的空氣中水解成硅酸和氯化氫， 對(duì)皮膚有腐蝕性，是多晶硅生產(chǎn)中的副產(chǎn)物。目前，對(duì)副產(chǎn)物四氯化硅普遍的回收方法是將 其轉(zhuǎn)化為氯化氫和二氧化硅，二氧化硅具有耐酸、耐高溫，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的特性，是一種重 要的無(wú)機(jī)化工原料，多用作補(bǔ)強(qiáng)填料，還具有良好的電氣絕緣性、吸濕性的分散性等特殊性 能，在橡膠、涂料、塑料、造紙、油墨、日用化工等各項(xiàng)領(lǐng)域中有著廣泛的用途。目前對(duì)四氯化硅的處理主要包括氣相法和沉淀法。氣相法是將四氯化硅、氫氣和 空氣在高溫條件下反應(yīng)，得到白炭黑和氯化氫氣體，該方法存在一次投入高、生產(chǎn)能耗大、 對(duì)設(shè)備要求高、生產(chǎn)成本高等問(wèn)題。沉淀法是將四氯化硅加入去離子水中生成硅酸和鹽酸， 然后經(jīng)沉降水洗凈后脫水產(chǎn)出二氧化硅粉末，但由于去離子水的加入量較大，四氯化硅容 易生成硅酸溶膠，沉降過(guò)程較為漫長(zhǎng)，而且需要經(jīng)過(guò)多次的洗滌，工藝較為復(fù)雜；而且產(chǎn)生 的鹽酸濃度非常低，利用價(jià)值不高，原料的利用率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以四氯化硅為原料生產(chǎn)鹽酸聯(lián)產(chǎn)二氧化硅的方法，提高 原料利用率和反應(yīng)效率，降低生產(chǎn)的成本。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明生產(chǎn)方法所采用的第一技術(shù)方案是一種以四氯化硅 為原料生產(chǎn)鹽酸聯(lián)產(chǎn)二氧化硅的方法，將氣化后的四氯化硅通入堆積有用水淋濕的反應(yīng)載 體的反應(yīng)容器中吸收反應(yīng)，所述反應(yīng)載體為具有至少一個(gè)光滑連續(xù)凸曲面的剛性物體，四 氯化硅與反應(yīng)載體相互接觸的表面上粘附的水反應(yīng)生成二氧化硅同時(shí)放出氯化氫用于制 備鹽酸。所述反應(yīng)載體的形狀為球形、圓柱形或橄欖形，材料為陶瓷、塑料或硬質(zhì)合金。反應(yīng)后從反應(yīng)載體的表面剝離二氧化硅得到二氧化硅產(chǎn)品。本發(fā)明生產(chǎn)方法的第一技術(shù)方案，反應(yīng)載體堆積在反應(yīng)容器中，一個(gè)反應(yīng)載體與 其它多個(gè)反應(yīng)載體有相互接觸，用水將所有反應(yīng)載體淋濕，主要在反應(yīng)載體相互接觸部分 粘附有水。當(dāng)四氯化硅氣體進(jìn)入反應(yīng)容器時(shí)，四氯化硅與這些附粘附的水發(fā)生水解反應(yīng)，由 于是在局部反應(yīng)載體周圍四氯化硅為過(guò)量存在，水解反應(yīng)較為充分，生成的二氧化硅直接 附著在反應(yīng)載體上，生成的氯化氫氣被吹出。氯化氫氣體用純水吸收即可得到鹽酸，得到的 鹽酸較為純凈，產(chǎn)品的質(zhì)量較高，將二氧化硅從反應(yīng)載體表面剝離即可得到二氧化硅產(chǎn)品。 本發(fā)明的第一技術(shù)方案采用的反應(yīng)載體采用具有至少一個(gè)光滑連續(xù)凸曲面的剛性物體，避 免使用含有大量平面的反應(yīng)載體，因?yàn)槠矫嬷g的粘附水的存量較大，容易導(dǎo)致反應(yīng)不充 分，而且反應(yīng)后容易發(fā)生粘連，不易將二氧化硅剝離，也要避免使用楞、角較多的反應(yīng)載體，因?yàn)檫@些楞、角接觸的地方不容易存有粘附水，使得生產(chǎn)效率較低。本發(fā)明的第一技術(shù)方案 反應(yīng)載體優(yōu)選陶瓷球。 本發(fā)明生產(chǎn)方法的第二技術(shù)方案是一種以四氯化硅為原料生產(chǎn)鹽酸聯(lián)產(chǎn)二氧化 硅的方法，將氣化后的四氯化硅通入堆積有用水淋濕的反應(yīng)載體的反應(yīng)容器中吸收反應(yīng)， 所述反應(yīng)載體為具有儲(chǔ)水結(jié)構(gòu)的耐水物質(zhì)，四氯化硅與耐水物質(zhì)中儲(chǔ)存的水反應(yīng)生成二氧 化硅同時(shí)放出氯化氫用于制備鹽酸。所述反應(yīng)載體為珍珠巖、硬質(zhì)海綿或大孔吸附樹(shù)脂。所述四氯化硅是由下向上通入反應(yīng)容器中。在所述氣化后的四氯化硅進(jìn)入堆積有用水淋濕的反應(yīng)載體的反應(yīng)容器之前或同 時(shí)向氣化后的四氯化硅氣中通入低于反應(yīng)量的水蒸氣。本發(fā)明生產(chǎn)方法的第二技術(shù)方案，反應(yīng)載體采用具有儲(chǔ)水孔隙的耐水物質(zhì)，這類 物質(zhì)本身存在疏松的大孔或微孔結(jié)構(gòu)，能夠儲(chǔ)存一定量的水分，同時(shí)在水淋洗后不易變形 且不溶解，例如珍珠巖、硬質(zhì)海綿或大孔吸附樹(shù)脂等物質(zhì)。這類反應(yīng)載體堆積在反應(yīng)容器中 用水淋濕，水被吸附在這些物質(zhì)的儲(chǔ)水孔隙中，當(dāng)四氯化硅氣體進(jìn)入反應(yīng)容器時(shí)，在反應(yīng)載 體的外表面與水發(fā)生水解反應(yīng)生成二氧化硅同時(shí)放出氯化氫，隨著反應(yīng)的進(jìn)行處于反應(yīng)載 體儲(chǔ)水孔隙中的水逐漸的由內(nèi)部滲到外表繼續(xù)與四氯化硅反應(yīng)，直至儲(chǔ)存的水分全部反應(yīng) 為止。由于水解反應(yīng)是在反應(yīng)載體外表面局部進(jìn)行，四氯化硅為過(guò)量存在，水解反應(yīng)較為充 分，生成的二氧化硅處于反應(yīng)載體外表面，生成的氯化氫氣體被吹出，用純水吸收即可得到 鹽酸，得到的鹽酸較為純凈，產(chǎn)品的質(zhì)量較高，同時(shí)只需要對(duì)反應(yīng)載體采用相應(yīng)的處理，可 以得到相應(yīng)的二氧化硅產(chǎn)品。反應(yīng)載體可以選自珍珠巖、硬質(zhì)海綿或大孔吸附樹(shù)脂，采用不同材料的反應(yīng)載體 最終生成的二氧化硅具有不同的處理方法，例如采用珍珠巖為反應(yīng)載體，反應(yīng)后將帶有二 氧化硅的珍珠巖粉碎，直接作為填料產(chǎn)品；采用海綿為反應(yīng)載體，反應(yīng)后將帶有二氧化硅的 海綿高溫灼燒，得到二氧化硅產(chǎn)品；采用大孔吸附樹(shù)脂為反應(yīng)載體，反應(yīng)后將帶有二氧化硅 的大孔吸附樹(shù)脂粉碎直接作為填料產(chǎn)品，或者高溫灼燒得到二氧化硅產(chǎn)品。本發(fā)明的生產(chǎn)方法反應(yīng)過(guò)程較為簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，能耗低，對(duì)設(shè)備的要求較低， 操作簡(jiǎn)便，適用于工業(yè)化生產(chǎn)，而且在生產(chǎn)鹽酸的同時(shí)產(chǎn)生二氧化硅提高了該方法的附加 值，產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益，具有良好的推廣應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明二氧化硅的反應(yīng)容器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明反應(yīng)載體淋濕后的放大示意圖3為本發(fā)明實(shí)施例2的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明二氧化硅的生產(chǎn)方法作詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例1
本實(shí)施例以陶瓷球?yàn)榉磻?yīng)載體生產(chǎn)鹽酸聯(lián)產(chǎn)二氧化硅的方法，具體如下步驟 (1)如圖1所示，在反應(yīng)容器2中堆積直徑為IOmm左右的陶瓷球3，堆積的質(zhì)量為20kg，在反應(yīng)容器的底部和頂部分別開(kāi)設(shè)有進(jìn)、出氣口 4、1 ；
(2)用水將反應(yīng)容器中堆積的陶瓷球3淋濕，多余的水從底部的進(jìn)氣口排出，淋濕后如 圖2所示，在陶瓷球之間接觸部分存有粘附水5 ；
(3)取3kg的四氯化硅，加熱使其氣化并從底部的進(jìn)氣口通入反應(yīng)容器中，與陶瓷球之 間接觸部分的粘附水5反應(yīng)生成二氧化硅，同時(shí)放出的氯化氫氣從反應(yīng)容器頂部的出氣口 排出，通過(guò)水吸收瓶吸收，得到鹽酸6. 5kg (按照質(zhì)量百分濃度31%的工業(yè)濃鹽酸計(jì))，反應(yīng) 經(jīng)歷了 2個(gè)小時(shí)，
(4)反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)容器中的陶瓷球取出，置入球磨機(jī)中進(jìn)行處理，將附著在陶瓷 球表面的二氧化硅剝離下來(lái)，得到產(chǎn)物二氧化硅0. 8kg，陶瓷球可繼續(xù)作為反應(yīng)載體使用。本實(shí)施例從用水吸收瓶吸收出氣口排出的氣體，得到澄清的鹽酸溶液，由于四氯 化硅與大量的水生成膠體是液體渾濁，因此可以認(rèn)為通過(guò)反應(yīng)容器中的四氯化硅反應(yīng)完 全，得到的濃鹽酸質(zhì)量較好；另外在吸收鹽酸時(shí)，控制水的用量以生產(chǎn)不同濃度的鹽酸，也 可以生產(chǎn)濃鹽酸，因此本發(fā)明的方法具有較高的附加值。

實(shí)施例2
本實(shí)施例的二氧化硅生產(chǎn)方法同實(shí)施例1，區(qū)別在于如圖3所示，在反應(yīng)容器的底部 開(kāi)設(shè)有水蒸氣入口 6，在通入四氯化硅的同時(shí)通入低于反應(yīng)量的水蒸氣，確保四氯化硅為過(guò) 量，四氯化硅在進(jìn)入反應(yīng)容器時(shí)與水蒸氣反應(yīng)，隨著四氯化硅與粘附水的反應(yīng)，最終所有生 成的二氧化硅均附著在反應(yīng)載體上，再通過(guò)后續(xù)處理得到二氧化硅，可以提高四氯化硅的 反應(yīng)速度，提高鹽酸和二氧化硅的生產(chǎn)效率。本實(shí)施例的反應(yīng)時(shí)間為1小時(shí)，共通入水蒸氣0. 3kg，最終得到鹽酸6. 5kg (按照 質(zhì)量百分濃度31%的工業(yè)濃鹽酸計(jì))和二氧化硅0. 85kg。實(shí)施例3
本實(shí)施例以珍珠巖為反應(yīng)載體生產(chǎn)鹽酸聯(lián)產(chǎn)二氧化硅的方法，具體如下步驟
(1)在反應(yīng)容器中堆積IOkg平均粒度為3-5mm的珍珠巖；
(2)用水將反應(yīng)容器中堆積的珍珠巖淋濕，多余的水從底部的進(jìn)氣口排出，淋濕后在珍 珠巖的大孔結(jié)構(gòu)中儲(chǔ)存有水；
(3)取70kg的四氯化硅，加熱使其氣化并從底部的進(jìn)氣口通入反應(yīng)容器中，與珍珠巖 中儲(chǔ)存的水反應(yīng)生成二氧化硅，同時(shí)放出的氯化氫氣從反應(yīng)容器頂部的出氣口排出，通過(guò) 帶有噴淋裝置的容器吸收，反應(yīng)經(jīng)歷了 6個(gè)小時(shí)，得到鹽酸140kg (按照質(zhì)量百分濃度31% 的工業(yè)濃鹽酸計(jì))；
(4)反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)容器中的珍珠巖取出進(jìn)行粉碎，干燥，得到含有珍珠巖粉末的 二氧化硅填料32kg，可以直接作為補(bǔ)強(qiáng)填料。實(shí)施例4
本實(shí)施例以珍珠巖為反應(yīng)載體生產(chǎn)鹽酸聯(lián)產(chǎn)二氧化硅的方法，具體如下步驟
(1)將硬質(zhì)海綿切成10-20mm左右的海綿塊，堆積在反應(yīng)容器中共5kg，保證堆積后各 海綿塊之間形成氣體通過(guò)的孔隙；
(2)用水將反應(yīng)容器中堆積的海綿塊淋濕，多余的水從底部的進(jìn)氣口排出，淋濕后在海 綿的大孔結(jié)構(gòu)中儲(chǔ)存有水；
(3)取70kg的四氯化硅，加熱使其氣化并從底部的進(jìn)氣口通入反應(yīng)容器中，與海綿碎塊中儲(chǔ)存的水 反應(yīng)生成二氧化硅，同時(shí)放出的氯化氫氣從反應(yīng)容器頂部的出氣口排出，通 過(guò)帶有噴淋裝置的容器吸收，反應(yīng)經(jīng)歷了 6個(gè)小時(shí)，得到濃鹽酸160kg ；
(4)反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)容器中的海綿碎塊取出，在700°C的高溫下灼燒去除海綿，得到 二氧化硅25. 5kg (含有少量海綿碳化物)。 本實(shí)施例僅用以說(shuō)明而非限定本發(fā)明的技術(shù)方案，其中反應(yīng)載體可以采用圓柱 形、橢球形、或橄欖形等具有至少一個(gè)光滑連續(xù)凸曲面的物體，材料可以采用塑料等耐酸腐 蝕的材料；反應(yīng)載體還可以采用大孔吸附樹(shù)脂或其它具有儲(chǔ)水孔隙的耐水物質(zhì)，同樣能夠 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種以四氯化硅為原料生產(chǎn)鹽酸聯(lián)產(chǎn)二氧化硅的方法，其特征在于將氣化后的四 氯化硅通入堆積有用水淋濕的反應(yīng)載體的反應(yīng)容器中吸收反應(yīng)，所述反應(yīng)載體為具有至少 一個(gè)光滑連續(xù)凸曲面的剛性物體，四氯化硅與反應(yīng)載體相互接觸的表面上粘附的水反應(yīng)生 成二氧化硅同時(shí)放出氯化氫用于制備鹽酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)鹽酸聯(lián)產(chǎn)二氧化硅的方法，其特征在于所述反應(yīng)載體 的形狀為球形、圓柱形或橄欖形，材料為陶瓷、塑料或硬質(zhì)合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)鹽酸聯(lián)產(chǎn)二氧化硅的方法，其特征在于反應(yīng)后從反應(yīng) 載體的表面剝離二氧化硅得到二氧化硅產(chǎn)品。
4.一種以四氯化硅為原料生產(chǎn)鹽酸聯(lián)產(chǎn)二氧化硅的方法，其特征在于將氣化后的四 氯化硅通入堆積有用水淋濕的反應(yīng)載體的反應(yīng)容器中吸收反應(yīng)，所述反應(yīng)載體為具有儲(chǔ)水 孔隙的耐水物質(zhì)，四氯化硅與耐水物質(zhì)中儲(chǔ)存的水反應(yīng)生成二氧化硅同時(shí)放出氯化氫用于 制備鹽酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)鹽酸聯(lián)產(chǎn)二氧化硅產(chǎn)品的方法，其特征在于所述反應(yīng) 載體為珍珠巖、硬質(zhì)海綿或大孔吸附樹(shù)脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的生產(chǎn)鹽酸聯(lián)產(chǎn)二氧化硅產(chǎn)品的方法，其特征在于所 述四氯化硅是由下向上通入反應(yīng)容器中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的生產(chǎn)鹽酸聯(lián)產(chǎn)二氧化硅產(chǎn)品的方法，其特征在于在 所述氣化后的四氯化硅進(jìn)入堆積有用水淋濕的反應(yīng)載體的反應(yīng)容器之前或同時(shí)向氣化后 的四氯化硅氣中通入低于反應(yīng)量的水蒸氣。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種以四氯化硅為原料生產(chǎn)鹽酸聯(lián)產(chǎn)二氧化硅的方法，是將氣化后的四氯化硅通入堆積有用水淋濕的反應(yīng)載體的反應(yīng)容器中吸收反應(yīng)，所述反應(yīng)載體為具有至少一個(gè)光滑連續(xù)凸曲面的剛性物體，四氯化硅與反應(yīng)載體相互接觸的表面上粘附的水反應(yīng)生成二氧化硅同時(shí)放出氯化氫用于制備鹽酸。本發(fā)明的生產(chǎn)方法反應(yīng)過(guò)程較為簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，能耗低，對(duì)設(shè)備的要求較低，操作簡(jiǎn)便，適用于工業(yè)化生產(chǎn)，而且在生產(chǎn)鹽酸的同時(shí)產(chǎn)生二氧化硅提高了該方法的附加值，產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益，具有良好的推廣應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C01B33/12GK102107855SQ20101060254
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者王朝鋒 申請(qǐng)人:王朝鋒