Технология элементоорганических мономеров и полимеров - Андрианов К.А.
Скачать (прямая ссылка):
111
Ферросилиции.
Реакиио»мые\ 1 газы
Вода
Хлор подают в нижнюю часть хлоратора со скоростью 70—100 м3/ч. При достижении температуры паров на выходе из хлоратора 150 °С обогрев выключают. За счет экзотермичности температура в зоне реакции возрастает до 200 °С. После этого в рубашку аппарата подают воду и начинают нормальное ведение процесса. Температура паров четыреххлористого кремния и хлоридов металлов на выходе из хлоратора поддерживается не более 700 °С. При подъеме температуры выше заданной подача хлора автоматически отключается. В ходе процесса хлоратор регулярно (примерно каждые 2 ч) догружают ферросилицием. Уровень сырья в хлораторе во время работы поддерживается на 250—350 мм выше слоя графита. Через 8—12 суток работы (что зависит от качества сырья) хлоратор останавливают для выгрузки огарка.
При остановке системы для загрузки хлоратора сырьем в систему с воздухом попадает влага, которая разлагает четыреххлористый кремний с выделением хлористого водорода и геля кремневой кислоты; одновременно образуются и самовозгорающиеся силаны. Хлористый кальций (т. пл. 772 °С; т. кип. 1600 °С) остается в хлораторе и образует с кусочками непрореагировавшего ферросилиция огарок, который накапливается в печи и выгружается вместе с графитом.
В процессе хлорирования наряду с четыреххлористый кремнием образуется значительное количество хлоридов железа и других металлов, поэтому конденсацию образовавшихся хлоридов ведут в две стадии. Первая стадия — конденсация твердых хлоридов (FeCl2, FeCl3, AIC13 и др.) осуществляется в конденсаторе 7 (см. рис. 37). Пары четыреххлористого кремния и хлоридов металлов из печи 6 по газоходу поступают в конденсатор, состоящий из двух вертикальных труб с общим конусным бункером. Внутри труб расположены скребковые мешалки, снимающие сконденсировавшиеся хлориды со стенок. Трубы и бункер снабжены рубашками. В рубашку первой трубы подают воду для охлаждения, в результате чего здесь конденсируется твердых хлоридов. Вторую трубу и Конусный жание конденсации в них паров В конденсаторе улавливается до 90-тем водой в аппарате 16.
Вторая стадия конденсации, в результате которой пары четыреххлористого кремния окончательно очищаются от твердых хлоридов и других примесей, проводится в скруббере 8, орошаемом четыреххлористый кремнием, так называемым мокрым способом. При мокром способе достигается практически полная очистка SiCLj.
В скруббере 8, представляющем собой вертикальную колонну с распределительными тарелками, реакционные газы движутся противотоком к жидкому четыреххлористому кремнию, который промывает газы, увлекая с собой все твердые частицы. Эта суспензия поступает в кипятильник 9 и там отпаривается. Пары SiCl4 после конденсации возвращаются на орошение скруббера, а скапливающиеся в кипятильнике твердые хлориды и другие частицы периодически выгружаются. Пары SiC]4 конденсируются далее в трубчатых холодильниках 10,
хлор Веда
Рис. 38. Вертикальный двухконусный аппарат для хлорирования ферросилиция.
и осаждается основная масса бункер конденсатора во избе-віСІа обогревают паром до 80—120 °С. -95% твердых хлоридов, разлагаемых за-
112
Гл. 3. Получение эфиров ортокремневой кислоты
охлаждаемых водой и рассолом (—30 °С). Конденсат стекает в перегонный
Ректификация четыреххлористого кремния-сырца осуществляется в колонне 12, представляющей собой вертикальную стальную трубу, заполненную керамическими кольцами размером 50 X 50 X 5 мм. Вначале для удаления растворенного в сырце газообразного хлора змеевиковый холодильник 14 вклю-
Ферросилиций
чают как обратный и нагревают смесь до тех пор, пока температура паров после дефлегматора 13 не достигнет 55 °С. После этого холодильник переключают и отбирают основную фракцию (четырех-хлористый кремний) в сборник 15. Отбор готового продукта прекращают при температуре паров 75ч С. Отходящие газы с разных стадий процесса (конденсации, ректификации, разложения твердых хлоридов и кубовых остатков) направляются сначала в камеру 17, выполненную из кирпича и футерованную изнутри диабазовой плиткой, для гидролиза 31С14.
Э1С14
Твердые хлориды металлов
Рис. 39. Горизонтальный аппарат для хлорирования ферросилиция:
1 — печь; 2 — загрузочное устройство; з — горизонтальные конденсаторы; 4 — спиральные транспортеры; 5 — абшайдер; в — труба для вывода твердых хлоридов; 7 — со»---'—
450 500 550 ООО Температура, "С
Рис. 40. Зависимость выхода четыреххлористого кремния от температуры.
оорник.
Для лучшего контакта газов с водой камера разделена на отсеки, в которых вращаются распылители, создающие плотную завесу из брызг воды. Непоглощенные газы (в основном хлор) удаляются из камеры воздушным эжектором и передаются в колонну 18, орошаемую известковым молоком. Шламовые воды из колонны, имеющие кислотный характер, направляются в отстойники-нейтрализаторы.
Процесс хлорирования ферросилиция можно осуществлять и в горизонтальных агрегатах, изображенных на рис. 39. В этом случае изменяется и конструкция всей конденсационной системы, практически составляющей единое целое йлпЛ°раТОрОМ' Г°Ризонтальная Печъ 1 представляет собой трубу диаметром 600 мм; с одной стороны эта труба закрывается дверцей, охлаждаемой водой, а с другой переходит в первую конденсационную трубу 3. Хлоратор имеет загру-вочное устройство 2, представляющее собой небольшую вертикальную трубу с заслонкой наверху, куда подают ферросилиций. Горизонтальная 1 и вертикальная труба 2, а также штуцер для подачи хлора снабжены рубашками для охлаждения.
