一种高纯四氟化硅的合成及纯化方法
阅读说明：本技术 一种高纯四氟化硅的合成及纯化方法 (Synthesis and purification method of high-purity silicon tetrafluoride ) 是由 马建修 王新鹏 杜文东 张�杰 崔录芳 于 2019-06-20 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种高纯四氟化硅的合成及纯化方法。一种高纯四氟化硅的合成及纯化方法,包括以下步骤：氟硅酸盐的预处理；氟硅酸盐经裂解反应制备四氟化硅粗料；在第一吸附工段脱除痕量水分及酸性气体；在第二吸附工段对氟硅醚进行脱除与阻聚控制；在精馏工段对轻组分和重组分进行分离；通过复杂精馏工段对恒沸物杂质进行分离。本发明提出的高纯四氟化硅的合成及纯化方法,其将加热裂解、吸附单元操作、精馏和复杂精馏科学组合,通过采用吸附单元脱除氟硅醚,通过常规精馏单元操作后增加复杂精馏工艺去除恒沸物。(The invention provides a method for synthesizing and purifying high-purity silicon tetrafluoride. A method for synthesizing and purifying high-purity silicon tetrafluoride comprises the following steps: pre-treating fluosilicate; carrying out cracking reaction on fluorosilicate to prepare a silicon tetrafluoride coarse material; removing trace moisture and acid gas in a first adsorption section; performing desorption and polymerization inhibition control on the fluorosilicone at a second adsorption section; separating light components and heavy components in a rectification section; and separating the azeotropic substance impurities through a complicated rectification working section. The synthesis and purification method of high-purity silicon tetrafluoride scientifically combines heating cracking, adsorption unit operation, rectification and complex rectification, adopts the adsorption unit to remove fluorosilicone, and adds a complex rectification process to remove azeotropic substances after the conventional rectification unit operation.)
技术领域
本发明涉及化工、分离工程及电子特种气体领域，且特别涉及一种高纯四氟化硅的合成及纯化方法。
背景技术
四氟化硅（SiF4）在四卤代硅烷族化合物中具有最高的硅原子比例（约27%），稳定的Si-F化学键能（541.0 kJ/mol），以及不易燃、不易爆的特点。在新一代芯片制程的高深宽、大容量硅/氧化硅和金属层间绝缘层加工工艺中，四氟化硅显示出了独特的物理化学性质。四氟化硅与N2O、O2、SiH4和H2等气体配合使用可以达到300-500 nm/min的化学沉积速率，在有限时间内获得宽厚的SiO2绝缘层。此外，四氟化硅也可以作为碳化硅、氮化硅等多种外延沉淀扩散硅源，光导纤维制作高纯石英玻璃的主体原料，光纤行业中硅基半导体离子注入制程的关键成分。
1771年Scheele等人首次成功合成出四氟化硅，具体是通过氢氟酸与二氧化硅的反应得到的，反应方程式为：SiO2 + 4 HF = SiF4 + 2 H2O。然而，二氧化硅化学性质稳定、Si-O键能大，需要大量氟化氢，反应温度往往较高，该方法由于氟化氢成本较高，逐渐被淘汰。
目前广泛应用的四氟化硅制备方法为二氧化硅萤石硫酸法，反应方程式为：2CaF2+ 2H2SO4 + SiO2 = 2CaSO4 + SiF4 + 2H2O。这种方法的特点是原料来源易得、成本低、适合大规模生产，但是主要面临的问题是生成物有水产生，水会与四氟化硅反应生成氟硅醚杂质，反应方程式为：2SiF4 + H2O = (SiF3)2O + 2HF。这种氟硅醚杂质类似凝胶性质，很容易絮凝与四氟化硅继续二次生长形成聚氟硅醚-(SiF2O)n-，容易使管件堵塞，威胁了生产的安全和稳定。另一方面，原料萤石杂质较多，反应裂解控制难度大，产生的四氟化硅粗料中成分非常复杂。
另一种四氟化硅的制备方法为裂解技术：将Na2SiF6在高温热裂解，产生四氟化硅和氟化钠。反应方程式为：Na2SiF6 = SiF4 + 2 NaF。这种合成方法的特点是避免了浓硫酸的使用，不产生硫酸钙浆状废渣，更进一步提高了安全和环保性。但是，该种方法也存在一些问题，比如裂解反应产物众多，不同氟取代的硅化物形成恒沸物组成复杂，裂解转化率偏低，裂解过程容易产生氟硅醚、聚氟硅烷等杂质。
在四氟化硅合成工段，前人在上述几种方法基础上进行了工艺上的部分改进。比如，专利CN 108658081 A 采用通过氟硅酸钠与硫酸反应生产氟化氢以及需要制备的四氟化硅，并且将产生的氟化氢气体进行多方面的反复利用、整合，使得氟化氢与二氧化硅反应进一步的反应出四氟化硅，该方法对氟化氢腐蚀气体进行了有效利用。专利CN 105502410A将含硅物质与含氟物质混合反应，制得四氟化硅。该方法避免使用酸性和腐蚀性液态物质，通过使用含硅物质与含氟物质尤其是气态含氟物质反应制备四氟化硅，引入杂质较少，产物四氟化硅纯度较高，可以产生较少的废酸和废渣，对环境污染较小。CN 102897769公开了一种四氟化硅的生产工艺，将原料氟硅酸钠、二氧化硅粉、浓硫酸进行搅拌加热在一定温度下反应。CN 104843713公开了一种高温分解氟硅酸钠制备四氟化硅的装置，先将氟硅酸钠进行洗涤提纯，然后装入分解反应釜以薄层、静态的方式加热分解，收集得到四氟化硅气体通过换热器冷凝后收集。CN 102001666湿法处理磷矿石过程中生产高纯四氟化硅的方法，收集湿法处理磷矿石过程中产生的含氟气体 ；将含氟气体引入一加有硫酸和二氧化硅的反应器中，得到高纯度四氟化硅产品。CN 104445074一种由溶剂萃取法处理稀氟硅酸制备无水氟化氢联产四氟化硅的方法。
在四氟化硅纯化工段，目前传统的方法是精馏工艺，但是四氟化硅中仍然有氟硅醚、恒沸物杂质，很难实现痕量脱除。CN101774588通过常规精馏方法脱除轻重组分杂质。CN105347348 A将四氟化硅、稀释气体和碳酰氟通入装有填料的除水塔中，碳酰氟与四氟化硅中的水接触，发生反应，除去四氟化硅中的水分。
为了降低生产成本，提高四氟化硅产量，虽然国内也进行了大量的工作，但始终无法真正实现。综上可见，仍然存在不足：1. 四氟化硅反应转化率低；2. 反应选择性低、副产物多；3. 四氟化硅中的氟硅醚尽管被吸附脱除却没有进一步实现聚合抑制；4. 恒沸物复杂体系杂质未能有效实现脱除。
发明内容
为克服上述现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提出一种高纯四氟化硅的合成及纯化方法，其将加热裂解、吸附单元操作、精馏和复杂精馏科学组合，通过采用吸附单元脱除氟硅醚，通过常规精馏单元操作后增加复杂精馏工艺去除恒沸物。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种高纯四氟化硅的合成及纯化方法，其包括以下步骤：
S1步骤：氟硅酸盐的预处理；
S2步骤：氟硅酸盐经裂解反应制备四氟化硅粗料；
S3步骤：在第一吸附工段脱除痕量水分及酸性气体；
S4步骤：在第二吸附工段对氟硅醚进行脱除与阻聚控制；
S5步骤：在精馏工段对轻组分和重组分进行分离；
S6步骤：通过复杂精馏工段对恒沸物杂质进行分离。
优选地，裂解反应的条件为：压力0.02~0.1 MPa，温度300~500℃，反应器出口操作流量为10-30 kg/h，反应器体积为500-1000 L。
优选地，在第二吸附工段对氟硅醚进行脱除和阻聚控制采用氟化树脂，氟化树脂由金属氟化物涂覆在树脂表面上制得。
优选地，金属氟化物为氟化银、氟化钴、氟化锰、氟化铅、氟化铝、氟化铜或氟化镁中的一种，且金属氟化物负载率为1~5mmol/g。
优选地，树脂为多孔性聚苯乙烯交联树脂，比表面积为300~600m2/g。
优选地，精馏工段包括脱重塔和脱轻塔，脱重塔进料量2~50 kg/h，塔压0.1~3.0MPa，塔顶温度为-80~-10℃，塔底温度为-70~-5℃；脱轻塔进料量2~50 kg/h，塔压为0.1~4.0MPa，塔顶温度-80~5℃，塔底温度为-70~15℃。
优选地，复杂精馏工段采用体积比为4：3：3的环己烷、六氯苯和间苯二胺作为萃取剂进行萃取精馏。
优选地，复杂精馏工段包括三个串联的脱除塔，脱除塔的进料量2~50 kg/h，塔压为0.2~4.0 MPa，塔顶温度-80~5℃，塔底温度为-70~15℃。
优选地，S1步骤具体为将氟硅酸盐抽真空，同时100~200℃加热处理。
本发明实施例的高纯四氟化硅的合成及纯化方法的有益效果是：
（1）在裂解反应中采用负压工艺，当产生四氟化硅时，可迅速抽走，提高裂解的转化率和选择性。
（2）采用吸附单元操作脱除氟硅醚，并通过阻聚剂解决氟硅醚的聚合问题。
（3）针对恒沸物难以去除，采用常规精馏单元操作后，增加复杂精馏工艺系统。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种高纯四氟化硅的合成及纯化方法进行具体说明。
本发明实施例提出一种高纯四氟化硅的合成及纯化方法，包括以下步骤：
S1步骤：氟硅酸盐的预处理；
进一步地，在本发明较佳实施例中，将氟硅酸盐抽真空，同时100~200℃加热处理。通过抽真空和加热处理，能够有效的除去氟硅酸盐中的水分，以及空气。通过除去水分和空气中的氧气保证裂解反应的正常进行。
S2步骤：氟硅酸盐经裂解反应制备四氟化硅粗料；通过裂解得到成分复杂的四氟化硅粗料，包括轻组分和重组分杂质。其中轻组分杂质包括H2、CO、CO2、O2、SiF3H、SiF2H、SiFH3、SiH4等。重组分杂质包括HF、Si2F6O、Si2F6、Si3F8、SiF3Cl、SiF2Cl2等。
进一步地，在本发明较佳实施例中，裂解反应的条件为：压力0.02~0.1 MPa，温度300~500℃，反应器出口操作流量为10-30 kg/h，反应器体积为500-1000 L。上述裂解反应为间隙操作，在上述条件下能够实现较好的裂解。在裂解反应中采用负压工艺可以提高裂解的转化率和选择性。
S3步骤：在第一吸附工段脱除痕量水分及酸性气体；通过第一吸附工段先脱除痕量水分及酸性气体，保证后续得到纯净的产品。
S4步骤：在第二吸附工段对氟硅醚进行脱除与阻聚控制；
进一步地，在本发明较佳实施例中，在第二吸附工段对氟硅醚进行脱除和阻聚控制采用氟化树脂，氟化树脂由金属氟化物涂覆在树脂表面上制得。在高纯电子级四氟化硅生产和纯化中，很容易产生氟硅醚杂质，上述杂质甚至可以与四氟化硅再聚合生成氟硅醚高聚物。氟硅醚高聚物可从胶体迅速聚成颗粒，很容易堵塞管道和吸附剂，发生安全事故，因而对氟硅醚进行脱除与阻聚控制具有重要作用。
进一步地，在本发明较佳实施例中，金属氟化物为氟化银、氟化钴、氟化锰、氟化铅、氟化铝、氟化铜或氟化镁中的一种，且金属氟化物负载率为1~5mmol/g。金属氟化物能够与氟硅醚作用，使得氟硅醚的醚键更加容易断。通过金属氟化物的涂覆在树脂表面上能够有效提高吸附剂脱除和阻聚控制的效果，提高了吸附剂的寿命。
进一步地，在本发明较佳实施例中，树脂为多孔性聚苯乙烯交联树脂，比表面积为300~600m2/g。采用较大的比表面积，不仅能够增大金属氟化物的负载量，还能够提高吸附效果。
S5步骤：在精馏工段对轻组分和重组分进行分离；通过裂解、第一吸附工段和第二吸附工段制得的四氟化硅粗料包括轻组分和重组分杂质。其中轻组分杂质包括H2、CO、CO2、O2、SiF3H、SiF2H、SiFH3、SiH4等。重组分杂质包括HF、Si2F6O、Si2F6、Si3F8、SiF3Cl、SiF2Cl2等。利用精馏工段采用普通精馏方法分别将不会形成恒沸物的轻组分杂质和重组分杂质分离。
进一步地，在本发明较佳实施例中，精馏工段包括脱重塔和脱轻塔，脱重塔进料量2~50 kg/h，塔压0.1~3.0 MPa，塔顶温度为-80~-10℃，塔底温度为-70~-5℃。脱轻塔进料量2~50 kg/h，塔压为0.1~4.0MPa，塔顶温度-80~5℃，塔底温度为-70~15℃。通过脱重塔和脱轻塔能够分离掉大部分的重组分和轻组分杂质。
S6步骤：通过复杂精馏工段对恒沸物杂质进行分离。经过精馏工段后恒沸物组成为SiF4、SiF3H、SiF2H2、SiFH3、SiF3Cl和SiF2Cl2。上述物质虽然沸点不同，但是会成为恒沸物。采用常规精馏无法分离，就用复杂精馏进行分离。
进一步地，在本发明较佳实施例中，复杂精馏工段采用体积比为4：3：3的环己烷、六氯苯和间苯二胺作为萃取剂进行萃取精馏。上述萃取剂能够将恒沸物分离。
进一步地，在本发明较佳实施例中，复杂精馏工段包括三个串联的脱除塔，脱除塔的进料量2~50 kg/h，塔压为0.2~4.0 MPa，塔顶温度-80~5℃，塔底温度为-70~15℃。通过三个脱除塔的串联工作能够有效的提高产品的纯度。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提出一种高纯四氟化硅的合成及纯化方法，其包括以下步骤：
S1步骤：将1000 kg氟硅酸钠进行预处理；具体的，将氟硅酸钠抽真空，同时在150℃下加热处理。
S2步骤：将上述氟硅酸钠在体积为1000 L的反应器中经裂解反应制备四氟化硅粗料； 具体的裂解反应的条件为：压力0.06MPa，温度400℃，反应器产品出口操作流量控制为25 kg/h。
S3步骤：在第一吸附工段脱除痕量水分及酸性气体；
S4步骤：在第二吸附工段对氟硅醚进行脱除与阻聚控制；其中，在第二吸附工段对氟硅醚进行脱除和阻聚控制采用氟化树脂，氟化树脂由氟化银涂覆在多孔性聚苯乙烯交联树脂表面上制得，且氟化银的负载率为3mmol/g，上述多孔性聚苯乙烯交联树脂比表面积为450m2/g。在本实施例中金属氟化物为氟化银，在其他实施例中金属氟化物也可以为氟化钴、氟化锰、氟化铅、氟化铝、氟化铜或氟化镁中的一种。在本实施例中，树脂为多孔性聚苯乙烯交联树脂，在其他实施例中也可以是其他吸附树脂，也能实现本实施例的技术效果，也在本实施例的保护范围中。
S5步骤：在精馏工段对轻组分和重组分进行分离；其中，精馏工段包括去除重组分杂质的脱重塔和去除轻组分杂质的脱轻塔，脱重塔进料量26 kg/h，塔压0.45 MPa，塔顶温度为-60℃，塔底温度为-55℃。脱轻塔进料量26 kg/h，塔压为0.35MPa，塔顶温度-65℃，塔底温度为-61℃。
S6步骤：通过复杂精馏工段对恒沸物杂质进行分离。上述复杂精馏工段采用体积比为4：3：3的环己烷、六氯苯和间苯二胺作为萃取剂进行萃取精馏。将组成为SiF4、SiF3H、SiF2H2、SiFH3、SiF3Cl和SiF2Cl2的恒沸物进行进一步的分离。其中，复杂精馏工段包括三个串联的脱除塔，脱除塔的进料量26kg/h，塔压为2.5 MPa，塔顶温度-27℃，塔底温度为-23℃。
实施例2
本实施例提出一种高纯四氟化硅的合成及纯化方法，其包括以下步骤：
S1步骤：将800 kg氟硅酸钡进行预处理；具体的，将氟硅酸钡抽真空，同时在100℃下加热处理。
S2步骤：将上述氟硅酸钡在体积为800L的反应器中经裂解反应制备四氟化硅粗料； 具体的裂解反应的条件为：压力0.1MPa，温度300℃，反应器产品出口操作流量20 kg/h，反应器体积为800 L。
S3步骤：在第一吸附工段脱除痕量水分及酸性气体；
S4步骤：在第二吸附工段对氟硅醚进行脱除与阻聚控制；其中，在第二吸附工段对氟硅醚进行脱除和阻聚控制采用氟化树脂，氟化树脂由氟化铅涂覆在多孔性聚苯乙烯交联树脂表面上制得，且氟化铅的负载率为1mmol/g，上述多孔性聚苯乙烯交联树脂比表面积为600m2/g。在本实施例中金属氟化物为氟化铅，在其他实施例中金属氟化物也可以为氟化钴、氟化锰、氟化银、氟化铝、氟化铜或氟化镁中的一种。在本实施例中，树脂为多孔性聚苯乙烯交联树脂，在其他实施例中也可以是其他吸附树脂，也能实现本实施例的技术效果，也在本实施例的保护范围中。
S5步骤：在精馏工段对轻组分和重组分进行分离；其中，精馏工段包括去除重组分杂质的脱重塔和去除轻组分杂质的脱轻塔，脱重塔进料量20 kg/h，塔压3.0 MPa，塔顶温度为-10℃，塔底温度为-4℃。脱轻塔进料量20kg/h，塔压为4MPa，塔顶温度7℃，塔底温度为12℃。
S6步骤：通过复杂精馏工段对恒沸物杂质进行分离。上述复杂精馏工段采用体积比为4：3：3的环己烷、六氯苯和间苯二胺作为萃取剂进行萃取精馏。将组成为SiF4、SiF3H、SiF2H2、SiFH3、SiF3Cl和SiF2Cl2的恒沸物进行进一步的分离。其中，复杂精馏工段包括三个串联的脱除塔，脱除塔的进料量50kg/h，塔压为4.0 MPa，塔顶温度-80℃，塔底温度为-70℃。
实施例3
本实施例提出一种高纯四氟化硅的合成及纯化方法，其包括以下步骤：
S1步骤：将400 kg氟硅酸钾进行预处理；具体的，将氟硅酸钾抽真空，同时在200℃下加热处理。
S2步骤：将上述氟硅酸钾在体积为500 L的反应器中经裂解反应制备四氟化硅粗料； 具体的裂解反应的条件为：压力0.02MPa，温度500℃，反应器产品出口操作流量：10kg/h，反应器体积为：500 L。
S3步骤：在第一吸附工段脱除痕量水分及酸性气体；
S4步骤：在第二吸附工段对氟硅醚进行脱除与阻聚控制；其中，在第二吸附工段对氟硅醚进行脱除和阻聚控制采用氟化树脂，氟化树脂由氟化铅涂覆在多孔性聚苯乙烯交联树脂表面上制得，且氟化铅的负载率为5mmol/g，上述多孔性聚苯乙烯交联树脂比表面积为300m2/g。在本实施例中金属氟化物为氟化铅，在其他实施例中金属氟化物也可以为氟化钴、氟化锰、氟化银、氟化铝、氟化铜或氟化镁中的一种。在本实施例中，树脂为多孔性聚苯乙烯交联树脂，在其他实施例中也可以是其他吸附树脂，也能实现本实施例的技术效果，也在本实施例的保护范围中。
S5步骤：在精馏工段对轻组分和重组分进行分离；其中，精馏工段包括去除重组分杂质的脱重塔和去除轻组分杂质的脱轻塔，脱重塔进料量2 kg/h，塔压0.1MPa，塔顶温度为-69℃，塔底温度为-62℃。脱轻塔进料量2kg/h，塔压为0.1MPa，塔顶温度-66℃，塔底温度为-62℃。
S6步骤：通过复杂精馏工段对恒沸物杂质进行分离。上述复杂精馏工段采用体积比为4：3：3的环己烷、六氯苯和间苯二胺作为萃取剂进行萃取精馏。将组成为SiF4、SiF3H、SiF2H2、SiFH3、SiF3Cl和SiF2Cl2的恒沸物进行进一步的分离。其中，复杂精馏工段包括三个串联的脱除塔，脱除塔的进料量2kg/h，塔压为0.2 MPa，塔顶温度-60℃，塔底温度为-57℃。
实施例4
本实施例提出一种高纯四氟化硅的合成及纯化方法，其包括以下步骤：
S1步骤：将1200 kg氟硅酸铜进行预处理；具体的，将氟硅酸铜抽真空，同时在180℃下加热处理。
S2步骤：将上述氟硅酸铜在体积为1000 L的反应器中经裂解反应制备四氟化硅粗料； 具体的裂解反应的条件为：压力0.08MPa，温度400℃，反应器产品出口操作流量30 kg/h，反应器体积为 1000 L。
S3步骤：在第一吸附工段脱除痕量水分及酸性气体；
S4步骤：在第二吸附工段对氟硅醚进行脱除与阻聚控制；其中，在第二吸附工段对氟硅醚进行脱除和阻聚控制采用氟化树脂，氟化树脂由氟化铅涂覆在多孔性聚苯乙烯交联树脂表面上制得，且氟化铅的负载率为4mmol/g，上述多孔性聚苯乙烯交联树脂比表面积为400m2/g。在本实施例中金属氟化物为氟化铅，在其他实施例中金属氟化物也可以为氟化钴、氟化锰、氟化银、氟化铝、氟化铜或氟化镁中的一种。在本实施例中，树脂为多孔性聚苯乙烯交联树脂，在其他实施例中也可以是其他吸附树脂，也能实现本实施例的技术效果，也在本实施例的保护范围中。
S5步骤：在精馏工段对轻组分和重组分进行分离；其中，精馏工段包括去除重组分杂质的脱重塔和去除轻组分杂质的脱轻塔，脱重塔进料量30 kg/h，塔压2.0MPa，塔顶温度为-40℃，塔底温度为-45℃。脱轻塔进料量30 kg/h，塔压为2.5MPa，塔顶温度-35℃，塔底温度为-28℃。
S6步骤：通过复杂精馏工段对恒沸物杂质进行分离。上述复杂精馏工段采用体积比为4：3：3的环己烷、六氯苯和间苯二胺作为萃取剂进行萃取精馏。将组成为SiF4、SiF3H、SiF2H2、SiFH3、SiF3Cl和SiF2Cl2的恒沸物进行进一步的分离。在本实施例中采用体积比为4：3：3的环己烷、六氯苯和间苯二胺作为萃取剂进行萃取精馏，进而达到复杂精馏的目的，也可以采用高压蒸馏的方法进行蒸馏，使得恒沸物进行分离。其中，复杂精馏工段包括三个串联的脱除塔，脱除塔的进料量30 kg/h，塔压为3.0 MPa，塔顶温度-28℃，塔底温度为-25℃。
对比例1
本对比例1与实施例1中的主要区别在于：对比例1没有S4步骤。
对比例2
本对比例2与实施例1中的主要区别在于：对比例2的 S4步骤中采用未处理的多孔性聚苯乙烯交联树脂进行吸附。
对比例3
本对比例3与实施例1中的主要区别在于：对比例3中只有一个脱除塔。
试验例1
本试验例用于说明四氟化硅的纯度的评价方法。本实验例利用设备安捷伦7820，采用GB/T 28726规定的切割进样的方法测定实施例1~4和对比例1~3合成的四氟化硅中的氢、氧+氩、氮、一氧化碳、二氧化碳和甲烷的含量。
预分离柱：长约5m、内径2mm的316L不锈钢柱，内装粒径为0.18mm~0.25mm的Porapak Q（高分子聚合物）。
色谱柱I：长约2m、内径2mm的316L不锈钢柱，内装粒径为0.18mm~0.25mm的5A分子筛，用于分析氢、氧+氩、氮。
色谱柱II：长约2m、内径2mm的316L不锈钢柱，内装粒径为0.18mm~0.25mm的HayeSep DB（高分子聚合物），用于分析一氧化碳、甲烷、二氧化碳含量。
标准样品：组分含量的体积分数为2*10-6，平衡气为氦。
采用GB/T 28726规定的切割进样的方法测定实施例1~4和对比例1~3合成的四氟化硅中的硫化氢、二氧化硫的含量。
预分离柱：长约5m、内径2mm的聚四氟乙烯管，内装约粒径为0.18mm~0.25mm的Porapak Q（高分子聚合物）。
色谱柱I：长3m、内径2mm的聚四氟乙烯管，内装粒径为0.18mm~0.25mm的GDX-303。
标准样品：组分含量的体积分数为2*10-6，平衡气为氦。
四氟化硅纯度计算式：
A=100-（A1+ A2+ A3+ A4+ A5+ A6+ A7+ A8）*10-4
式中：
A：四氟化硅纯度（体积分数），10-2；
A1：氢气的含量（体积分数），10-6；
A2：氮气的含量（体积分数），10-6；
A3：氧+氩的含量（体积分数），10-6；
A4：一氧化碳的含量（体积分数），10-6；
A5：二氧化碳的含量（体积分数），10-6；
A6：甲烷的含量（体积分数），10-6；
A7：硫化氢的含量（体积分数），10-6；
A8：二氧化硫的含量（体积分数），10-6；
将试验例1的结果列入下表1
表1 实施例1~4和对比例1~3制备的四氟化硅的纯度
从表1中的实施例1~5，本发明制备的的四氟化硅纯度高达99.99%。即使是对比例4中只有一个脱除塔，得到的四氟化硅的纯度也有95%。而不对氟硅醚进行脱除与阻聚控制时，四氟化硅的纯度较低，无法达到电子级。综合上述结果，本发明合成的高纯四氟化硅纯度可以达到五个9，即5N5电子级，可以用于集成电路、平板显示、光伏及光纤等领域。
综上所述，本发明提出的高纯四氟化硅的合成及纯化方法，在裂解反应中采用负压工艺，当产生四氟化硅时，可迅速抽走，提高裂解的转化率和选择性。采用吸附单元操作脱除氟硅醚，并通过阻聚剂解决氟硅醚的聚合问题。针对恒沸物难以去除，采用常规精馏单元操作后，增加复杂精馏工艺系统。本发明的合成方法将加热裂解、吸附单元操作、精馏和复杂精馏科学组合，通过采用吸附单元脱除氟硅醚，通过常规精馏单元操作后增加复杂精馏工艺去除恒沸物，合成的高纯四氟化硅纯度可以达到五个9，即5N5电子级，可以用于集成电路、平板显示、光伏及光纤等领域。
以上所述所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
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