Способ очистки водорода от хлористого водорода и хлоридов кремния

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоцнапмс тически иРеспубпнк и 891126(51)М. Кд, В 011253/02 с присоединением заявки Месудирствеииый комитет(23) П риори тет до делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Государственный ордена Октябрьской Революции научно- .исследовательский и проектныи институт редкометаллическойпромышленности и Запорожский титано-магниевый комбинатим. 60-летия Великой Октябрьской социалистической революции(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДОРОДА ОТ ХЛОРИСТОГО ВОДОРОДА И ХЛОРИДОВ КРЕМНИЯИзобретение относится к очистке га- тзов, например, водорода, от хлористоговодорода и хлоридов кремния и можетбыть использовано в производствах полупроводниковых материалов, редких ицветных металлов, а также в химическойи топливной промышленности.Известен способ очистки газов, например, водорода, путем пропускания ихчерез перегородку из газопроницаемогосплава палладия с золотом 1 .1 ОНедостаток известного способа заключается в применении дорогостоящих металлов.. Наиболее близким решением к предла 15гаемому является способ очистки газов,например водорода, от хлористого водорода и хлоридов кремния путем вымораживания паров с одновременной их фильтрацией через мембрану из полимера20ФП, охлажденную до температуры вымораживания примесей 21,Недостаток известного способа - усложнеиие процесса очистки вследствие 2необходимости специального приготовле-ния материала мембраны, необходимостиее монтажа и демонтажа и связанные сэтим снижение чистоты газов и загрязнение окружающей среды агрессивнымивеществами из-за разгерметизации аппаратуры,Цель изобретения - упрощение процео-са очистки водорода от хлористого водорода и хлоридов кремния.Поставленная цель достигается тем,что в качестве мембраны используют хлорид элемента, выбранный из группы, содержащей углерод, кремний, германий, титан, олово, и процесс ведут при температуре (-114)-(195) С,Сущность способа заключается в сле дующем.Затвердевшие хлориды указанных элементов являются пористыми телами, Коэффициент их газопроницаемости высок и составляет величину 4-10 см 7 сатм, Газ свободно проходит через их слой, а частИцы хлористого водорода и хлоридовкремния задерживаются в порах. Верхнийтемпературный предел -114 О С обусловлентем, что при этой температуре происходитзатвердевание паров хлористого водорода.Выбор нижнего предела температуры мембраны обусловлен надежностью проведенияпроцесса очистки, но снижение температуры ниже точки кипения азота делаетпроцесс неэкономичным вследствие неоправданного расхода холода,П р и м .е р 1. Парогазовую смесь после реактора водородного восстановления,содержащую об.%: водород 85, хлористыйводород 4, тетрахлорид кремния 1 и трихлорсилана 3.0, пропускают через мембрану, выполненную из затвердевшего слоячетыреххлористого кремния и охлажденную до -114 С,После очистки парогазовой смеси через указанный слой был получен водород,практически не содержащий хлориды кремния и хлористый водород.П р и м е р 2, Абгазы производстватрихлорсилана, содеркашие 72% водород+20% хлористоговодорода + 1% четыреххлористого кремния и 5% трихлорсиланапропускают . ерез затвердевший слой трихлорсилана при -195Степень очистки водорода от хлоридовкремния и хлористого водорода в этомслучае составила примерно 100%.П р и м е р 3. Смесь водорода и гелия, содержащую 25% объемных хлористого водорода, пропускают через мембрану,выполненную из затвердевшего четырехохлористого германия, при -3.50 С.В результате проведения процесса вгазовой смеси практически не обнаружилиС , что свидетельствует о практическиполной ее очистке от хлористого водорода.П р и м е р 4. Смесь водорода с хлоористым водородом при -195 С пропускаютчерез мембрану, выполненную из затвердевшего четыреххлористого титана. Послепрохождения парогазовой смеси через указанный слой в водороде практически не об.наружили пары четыреххлористого титана.П р и м е р 5. Смесь водорода с воздухом, содержащую хлористый водород,йпропускают при -114 С через слой хлоридоловаПосле проведения процесса в газовойсмеси хлористый водород не обнаружили.П р и м е р 6. Смесь водорода схлористым водородом пропускают под да 1126 влением 1,1 ати через слой затвердевшего четыреххлористого углерода приф-195 С, После проведения процесса вочищенном водороде хлористый водород 3 практически не содержался,Таким образом, предлагаемый способпозволяет осуществлять практически полную очистку водорода от агрессивных па-ров, таких как хлористый водород, три 10 хлорсилан, тетрахлорид кремния. Он проств исполнении и не требует изготовленияспециальных материалов для мембраны иприменения дорогостояших металлов, Материалом мембраны служит вещество 13(хлорид кремния), циркулирующее в проФмышленных емкостях и содержащееся в парогазовой смеси. Созданная на основепредлагаемого способа мембрана легко,восстанавливается, а при надобности -разрушается.Способ позволяет, наряду с очисткойводорода и других газов от агрессивныхпаров, организовать поглощение и регенерацию таких дорогостоящих компонентов, как трИхлорсилан, четыреххлористыйкремний и хлористый водород.Использование способа обеспечиваетповышение выхода кремния на 5-10% приполучении его в печах водородного восстановления, уменьшает потери с абгазами дорогостоящих хлорсиланов, улучшаетусловия труда.Экономический эффект от внедренияспособа в полупроводниковой отрасли со ставляет примерно 1 млн. руб.Формула изобретенияСпособ очистки водорода от хлористого водорода и хлоридов кремния путемвымораживания с одновременной фильтрацией через мембрану, о т л и ч а юш и й с я тем, что, с целью упрошения5 процесса, в качестве мембраны используют хлорид элемента, выбранный изгруппы, содержащей углерод, кремний,германий, титан, олово, и процесс ведут при(-114) (-195) С.0 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент Японии14801,хл. 14 С 3 (С 01 В), 1971.2, Авторское свидетельство СССРу М 184253, кл, В 012 35/18, 1966.