CN107250068A - 使用提纯装置生产合成石英玻璃的方法 - Google Patents

使用提纯装置生产合成石英玻璃的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107250068A
CN107250068A CN201580076185.7A CN201580076185A CN107250068A CN 107250068 A CN107250068 A CN 107250068A CN 201580076185 A CN201580076185 A CN 201580076185A CN 107250068 A CN107250068 A CN 107250068A
Authority
CN
China
Prior art keywords
raw material
porous silica
material vapor
quartz glass
processing step
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201580076185.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107250068B (zh
Inventor
H.劳达恩
K-U.巴德克
M.特罗默
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG
Original Assignee
Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG filed Critical Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG
Publication of CN107250068A publication Critical patent/CN107250068A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107250068B publication Critical patent/CN107250068B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00—Other methods of shaping glass
    • C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
    • C03B19/1415—Reactant delivery systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/103—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate comprising silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B20/00—Processes specially adapted for the production of quartz or fused silica articles, not otherwise provided for
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/30—Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/302—Dimensions
    • B01D2253/304—Linear dimensions, e.g. particle shape, diameter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/30—Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/302—Dimensions
    • B01D2253/306—Surface area, e.g. BET-specific surface
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/02—Pure silica glass, e.g. pure fused quartz
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00—Glass deposition burners
    • C03B2207/30—For glass precursor of non-standard type, e.g. solid SiH3F
    • C03B2207/32—Non-halide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00—Glass deposition burners
    • C03B2207/80—Feeding the burner or the burner-heated deposition site
    • C03B2207/81—Constructional details of the feed line, e.g. heating, insulation, material, manifolds, filters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00—Glass deposition burners
    • C03B2207/80—Feeding the burner or the burner-heated deposition site
    • C03B2207/85—Feeding the burner or the burner-heated deposition site with vapour generated from liquid glass precursors, e.g. directly by heating the liquid
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及使用特殊清洁装置生产合成石英玻璃的方法、包含特殊提纯装置的用于生产合成石英玻璃的装置、多孔二氧化硅颗粒的散积物用于提纯用于生产合成石英玻璃的原料蒸气的用途，以及通过本发明的方法获得的合成石英玻璃。

Description

使用提纯装置生产合成石英玻璃的方法
本发明涉及使用特殊的提纯装置生产合成石英玻璃的方法、包含特殊的提纯装置的用于生产合成石英玻璃的装置、多孔二氧化硅颗粒的散积物用于提纯原料蒸气的用途，所述原料蒸气用于生产合成石英玻璃，以及涉及根据本发明的方法获得的合成石英玻璃。
为了生产合成石英玻璃，由含硅起始物质以CVD法通过水解或氧化产生SiO2颗粒并沉积在移动的载体上。该方法可分为外部沉积法和内部沉积法。在外部沉积法的情况下，将SiO2颗粒施加在旋转载体的外侧上。作为相关的外部沉积法的实例，可提及所谓的OVD法（Outside Vapor Phase Deposition（外部气相沉积））、VAD法（Vapor Phase AxialDeposition（蒸气相轴向沉积））或PECVD法（Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition（等离子体增强化学气相沉积））。作为内部沉积法的最广为人知的实例是MCVD法（Modified Chemical Vapor Deposition（改进的化学气相沉积）），其中SiO2颗粒沉积在从外加热的管的内壁上。
在载体表面区域中温度足够高的情况下，发生SiO2颗粒的直接玻璃化，这也作为“直接玻璃化”已知。不同于此，在所谓的“烟灰法”中，在SiO2颗粒沉积过程中的温度如此低，以致获得多孔SiO2烟灰层，其随后在单独的工艺步骤中烧结成透明的石英玻璃。直接玻璃化和烟灰法都产生致密、透明、高纯度的合成石英玻璃。
由现有技术已知，例如四氯化硅（SiCl4）作为用于生产合成石英玻璃的含硅原料。四氯化硅和其它类似的含氯物质在低于100℃的中等温度下已显示出足够高的蒸气压以使可能的杂质通常保留在液相中并且更容易制造高纯度的烟灰体。
但是，已知的是，在四氯化硅的蒸发过程中，液滴部分地为所用的惰性蒸气料流夹带，并且直至到达反应区才完全蒸发。因此，液相中所含的杂质最终到达烟灰体中，并因此使得由其制成的石英玻璃的品质变差。该杂质通常是金属。
在现有技术中已知一些方法，以还在蒸发区内就完成四氯化硅的蒸发，以使所提到的杂质不到达反应区。例如，GB 1 559 978描述了在蒸发器中安装玻璃棉防止在蒸发过程中形成的微滴逸出到原料蒸气料流中，因为这些被玻璃棉截留。类似方法描述在US 4,212,663中，其中同时利用无孔（nicht porösen）过滤层的高表面积，以蒸发液体微滴。EP 0765 845 A1描述了使用包含活性炭的过滤器提纯原料蒸气料流。在此，不同于上述方法，使蒸气而非（也是）液体与过滤器接触。
所有这些方法的共同点在于，在此，在每种情况中，所述目的解决方案普遍重视将未蒸发的和夹带的液滴截留在各自的层中，因为蒸气管线中的未蒸发的液滴会造成燃烧器的故障（造成石英玻璃中缺陷的生成、损害燃烧效率和沉积工艺的长期稳定性。
但是，含氯原料，如四氯化硅的主要缺点是，在其转化成合成石英玻璃时产生盐酸，这造成废气洗涤和处置的高成本。因此，原则上，在使用SiCl4时，使用防止水分进入的装置。这一方面减少盐酸的形成，另一方面避免硅酸的形成。这一程序是本领域技术人员熟悉的。
过去，为了规避这些要求，测试了大量所谓的无氯有机硅化合物作为用于石英玻璃生产的原料。作为实例可提及单硅烷、烷氧基硅烷、硅氧烷和硅氮烷。这些所谓的无氯有机硅化合物的特别令人感兴趣的一组是例如从DE 30 16 010 A1中已知的聚烷基硅氧烷（也简称为“硅氧烷”）。特别地，可归入聚烷基硅氧烷的环状聚烷基硅氧烷以特别高的硅比例每重量比例为特征，这有助于它们用于生产合成石英玻璃时的经济性。由于高纯度的工业可用性，特别使用八甲基环四硅氧烷（OMCTS）。
这样的聚烷基硅氧烷化合物可聚合，并以纯形式或作为与通常液体形式的其它组分的混合物存在于原料中。这些化合物也可含有痕量可聚合硅烷醇。它们可以以液体形式供入消耗器，如沉积燃烧器，并在燃烧器出口处或在火焰中喷射。但是，通常，借助蒸发器将该液体原料转化成气相或蒸气相，并作为连续气流经管线系统供入消耗器。
在现有技术中描述了基于这些所谓的无氯原料的几种生产合成石英玻璃的方法。例如，参考印刷文献EP 0 760 373 A、WO 99/15468 A、WO 99/54259 A、WO 2013/092553 A和EP 0 529 189 A。
但是，聚烷基硅氧烷的使用在起始材料的杂质对产生的石英玻璃的品质的可能影响方面带来其它问题，在根本上不同于上述方法，在上述方法中四氯化硅中的低分子量金属杂质降低所产生的石英玻璃的品质并同时避免水分的进入。原则上，SiCl4比环状聚烷基硅氧烷更热稳定，并且它们的沸点低得多。与此相反，环状聚烷基硅氧烷在室温下几乎不与水分反应。但是，在使用环状聚烷基硅氧烷时的主要问题之一在于，发生聚合和凝胶形成。如上所述，已知的是，聚烷基硅氧烷可以以痕量包含极性杂质，如水、硅烷醇和有时甚至起聚合催化作用的痕量成分（例如路易斯酸或路易斯碱）。在硅烷醇的情况下，这些杂质在蒸发条件下可与自身反应形成聚合物，或与起始化合物引发开环反应。这最终导致形成所提及的聚合物硅氧烷残留物和凝胶。这些聚合物和凝胶通常留在蒸发器中、蒸气管线、控制阀、节流阀、其它气体计量装置和管线中并在此浓缩。这会导致材料流的调节过程严重受损。因此使得难以实现可再现的过程控制。在极端情况下，这甚至导致堵塞。这两种后果都增加维护-和提纯步骤的停工期，因此使用聚烷基硅氧烷的工艺带来相关成本。
另一方面，这些残留物也对所产生的石英玻璃的性质具有负面影响，因为原料蒸气的质量料流的均匀分布不可控，因此被不可再现地影响。由此提高了烟灰中的径向和轴向密度改变、后续脱水步骤或氯化步骤中的氯含量改变。此外，此类残留物在多燃烧器法中导致外径改变的提高。这又影响与相应的材料损失相关的次品率。后果是较差的工艺效率以及提高的生产成本。此外，起始材料本身大都已经经受了一定的批次波动，它们尽管在ppm范围内，但由此却促成该工艺的上述的缺乏的可控制性和可再现性。不同制造商的原材料也具有不同的杂质/污染程度，以致无法确保对所产生的石英玻璃的品质的控制。
为解决这些问题，US 5,558,687建议，首先喷洒聚烷基硅氧烷组分并将其部分以液体形式施加到填充材料（Packungsmaterial）上。用载气流携带该液体聚烷基硅氧烷微滴向下经过该填充材料，其中其在这种填充材料内蒸发。离开该填充材料（Packung）的蒸气流的方向随后改变180°（自下而上流动），以使较高分子量的杂质（聚合物和凝胶）沉积在该装置的底部，且由此提纯的蒸气流向上流动以供进一步使用。在此还描述，可以将由玻璃棉制成的额外的任选的过滤器安装在这一蒸气流中。但是，由于存在液相，在该填充材料的入口侧上通过凝胶形成而发生强粘着。此外，此类蒸发器的相对较长的响应时间是不利的，因为在该填充材料中直至该液体材料汽化的时间长。同样应该指出，关于将过滤器安装到气相中仅提到使用玻璃棉过滤器。从工艺技术角度看，这首先造成，用于此的这种过滤器已知对该系统在过滤器上方的压降几乎没有影响。玻璃棉无孔并通常具有根据BET法测得的大约1至<<2平方米/克的内表面积。
避免聚合物和凝胶形成的另一方法描述在WO 98/47946 A1中。此文献中记载了，聚烷基硅氧烷中的基本具有沸点接近目标聚烷基硅氧烷的沸点的极性杂质有助于聚烷基硅氧烷内的聚合物和凝胶形成。但是，在此描述，令人惊讶地，这些极性杂质不蒸发并且将其通过固相萃取借助多孔硅胶填充材料从液体聚烷基硅氧烷起始材料中除去导致使用如此提纯的起始材料（即无不挥发杂质的聚烷基硅氧烷）在石英玻璃生产中是有利的，因为其不再倾向于聚合和/或形成凝胶。但是，不利的是，这一策略需要额外的工艺步骤，其与相应的时间耗费和成本耗费相关联。尤其在使用大量硅氧烷（> 50 至）时，作为额外的提纯步骤的这种液体/固体萃取复杂且昂贵。此外，该萃取过程期间的提纯效果随二氧化硅材料的载量提高而降低（参见WO 98/47946 A1，图4A-D）。因此，原材料的品质可随萃取时间提高而改变。此外，这种方法与相对较长的停留时间或与二氧化硅材料的接触时间相关联。视二氧化硅材料的预处理而定，它们可充当弱L-碱。在较长的接触时间的情况下，如在液体萃取的情况下，可取决于二氧化硅材料引入酸组分，或在痕量范围内发生重排反应，这在后续蒸发中又不利地影响聚合行为（即，可引发开环反应并且也可发生重排反应产生更高的环状同系物）。另一问题在于，由于紧密的液体/固体接触，可引入元素痕量杂质，这又会不利地影响原料化合物的聚合行为。由这一现有技术出发，本发明的目的在于，提供使用聚烷基硅氧烷起始材料生产合成石英玻璃的方法，其克服现有技术的至少一个，优选所有缺点。特别地，本发明的目的在于，提供使用聚烷基硅氧烷起始材料生产合成石英玻璃的方法，其中可以使用节省空间的装置。优选意在避免对额外的提纯步骤的需要。但是，在这种情况，应该为石英玻璃的生产提供原料蒸气，其具有与现有技术的原料蒸气同样小的聚合和/或凝胶形成的趋势，优选比现有技术的原料蒸气小的聚合和/或形成凝胶的趋势。由此，应该在整体上改进石英玻璃生产方法的可控制性和可再现性。
通过下述根据本发明的生产合成石英玻璃的方法、根据本发明的用于生产合成石英玻璃的装置、多孔二氧化硅颗粒的散积物的根据本发明的用途和根据本发明的合成石英玻璃实现这些目的。
根据本发明，提供生产合成石英玻璃的方法，其包含下列步骤：
(a) 蒸发含有至少一种可聚合的聚烷基硅氧烷化合物的原料，形成原料蒸气；
(b) 使由工艺步骤(a)产生的原料蒸气经过至少一个提纯装置，以提纯所述原料蒸气；
(c) 将由工艺步骤(b)产生的经提纯的原料蒸气供入反应区，在其中通过氧化和/或通过水解将所述原料蒸气转化成SiO2颗粒；和
(d) 将由工艺步骤(c)产生的SiO2颗粒沉积在沉积面上，
(e) 任选地，干燥和玻璃化由工艺步骤(d)产生的SiO2颗粒，形成合成石英玻璃。
本发明的方法的特征在于，工艺步骤(b)的所述至少一个提纯装置包括具有至少2平方米/克的比表面积的多孔二氧化硅颗粒的散积物，其中通过根据Brunauer, Emmett和Teller的测量测定比表面积（BET-表面积）。
已经令人惊讶地发现，在已蒸发的原料蒸气中使用具有至少2平方米/克的比表面积的多孔二氧化硅颗粒的散积物导致原料蒸气聚合和/或形成凝胶的趋势降低。这是特别令人惊讶的，一方面在于，在现有技术中描述了造成聚合的杂质不挥发，因此必须从液相中分离。另一方面，这是令人惊讶的，因为可通过使用多孔散积物分离在蒸发过程中形成的低聚和/或聚合成分，而该散积物不由于聚合物沉积物和/或凝胶而堵塞。这令人惊讶地导致，该散积物上的压降总体保持低，特别是在工艺技术上和经济上保持合理，并且可以放弃在上游的昂贵的在液相中的液体/固体萃取法。
在一个优选实施方案中，该多孔二氧化硅颗粒的散积物的BET表面积为至少2平方米/克，更优选至少3平方米/克，还更优选至少4平方米/克，其中通过根据Brunauer,Emmett和Teller的测量测定比表面积（BET-表面积）。
在进一步优选的实施方案中，该多孔二氧化硅颗粒的散积物的BET表面积为最多450平方米/克，更优选最多300平方米/克，还更优选最多250平方米/克，还更优选最多200平方米/克，还更优选至少150平方米/克，还更优选最多100平方米/克，其中通过根据Brunauer, Emmett和Teller的测量测定比表面积（BET-表面积）。
在进一步优选的实施方案中，该多孔二氧化硅颗粒的散积物的BET表面积为2至450平方米/克，更优选2至300平方米/克，还更优选2至250平方米/克，还更优选2至200平方米/克，还更优选3至150平方米/克，还更优选4至100平方米/克，其中通过根据Brunauer,Emmett和Teller的测量测定比表面积（BET-表面积）。
当在上述范围内设定该多孔二氧化硅颗粒的BET表面积时，在本发明的方法中可以在降低的维护成本下实现高的工艺稳定性。根据本发明的实施例表明，用具有小于2平方米/克的太小BET表面积和大于450平方米/克的太高BET表面积的多孔二氧化硅颗粒无法实现足够的工艺稳定性。
不希望受制于某一理论，估计，在原料中含有可能在蒸发器中和在蒸气管线中造成残留物的各种类型的痕量杂质。
A) 高沸点痕量杂质
它们特征在于，它们更难蒸发得多，并由于它们的极低蒸气压或低露点可留在蒸发器中和蒸发器管线中，并在长的停留时间的情况下与蒸发系统中的凝胶状残留物相关联。
B) 极性痕量杂质
这样的反应性痕量杂质可以例如是上述硅烷醇。这些痕量杂质可由于它们的极性OH基团引发环状硅氧烷的开环反应。它们可经由缩合反应与环状的主要成分反应，生成更高沸点的杂质，其随后同样作为凝胶状杂质富集在蒸气管线中。
C) 起催化作用的痕量杂质
反应性的起催化作用的痕量杂质是例如路易斯酸和路易斯碱。这些化合物可在痕量残留水分的存在下引发开环反应。这些也可以是例如金属痕量杂质（金属氧化物和/或金属卤化物），它们同样参与环状硅氧烷的开环反应。通过与环状的主要成分的另一反应也可产生更高沸点的杂质，其随后同样作为凝胶状杂质富集在蒸气管线中。
令人惊讶地和根据本发明，当原料以原料蒸气的形式被引导经过包含多孔二氧化硅颗粒的散积物的提纯装置时，可以特别有效率和有效果地从原材料中除去B)和C)下的反应性痕量杂质（例如硅烷醇、路易斯酸和路易斯碱），所述多孔二氧化硅颗粒具有至少2平方米/克的比表面积。
由于在实施该方法后在该提纯装置的多孔二氧化硅颗粒中没有发现显著的硅烷醇残留物，估计在使用的原料温度下，二氧化硅上的反应性硅烷醇主要转化成环状的挥发性硅氧烷。由此，根据本发明可显著提高此类填充材料的使用寿命。
此外，已经发现，借助使用根据本发明的散积物，可以补偿起始化合物中的批次差异，以使制成的合成石英玻璃具有总体上始终如一的良好品质。与通过减少和/或避免在蒸发器中、在蒸气管线、控制阀、节流阀、其它气体计量装置和管线中的聚合物-和/或凝胶沉积可实现质量流量的均匀分布的事实一起，通过本发明的主题，该方法因此可以以受控和可再现的方式进行。如上所述，这带来成本的显著节省。
根据本发明，术语“包含/包括”被理解为是指“由...构成”。
工艺步骤(a) - 原料的蒸发
在工艺步骤(a)中，将含有至少一种可聚合的聚烷基硅氧烷化合物的原料蒸发，形成原料蒸气。
原则上，根据本发明，可以使用适用于生产合成石英玻璃的任何可聚合的聚烷基硅氧烷化合物。在本发明的范围内，术语聚烷基硅氧烷包含线性（也包括支化结构）以及环状分子结构。
特别合适的环状代表是具有下列通用总式的聚烷基硅氧烷
SipOp(R)2p,
其中p是大于或等于2的整数。基团“R”是烷基，在最简单的情况下是甲基。
聚烷基硅氧烷的特征在于具有特别高的硅比例每重量比例，这有助于它们在生产合成石英玻璃中使用的经济性。
在此，聚烷基硅氧烷化合物优选选自六甲基环三硅氧烷（D3）、八甲基环四硅氧烷（D4）、十甲基环五硅氧烷（D5）、十二甲基环六硅氧烷（D6）、十四甲基环七硅氧烷（D7）、十六甲基环八硅氧烷（D8）和它们的线性同系物和上述化合物的任意混合物。标记D3、D4、D6、D7和D8源自General Electric Inc.引入的标记法，其中“D”代表基团[(CH3)2Si] -O-。
在本发明的范围内也可以使用上述聚烷基硅氧烷化合物的混合物。
由于以高纯度工业规模提供，当前优选使用八甲基环四硅氧烷（OMCTS）。因此，在本发明的范围内，该聚烷基硅氧烷化合物特别优选是八甲基环四硅氧烷（D4）。
原则上，可以在引入工艺步骤(a)之前对原料施以提纯步骤。本领域技术人员已知这样的提纯方法。但是，在一个优选实施方案中，该原料事前没有经受上游的提纯工艺。这意味着，该原料优选不经受从商购可得的产品中除去杂质的工艺。如上所述，优选不除去杂质A)至C)。非常特别优选的是，根据本发明的方法的特征在于，所述至少一种可聚合的聚烷基硅氧烷化合物的液体原料在蒸发前未经固相萃取。因此，该原料优选不经受液相/固相萃取。令人惊讶地已经发现，尽管如此，通过本发明的方法仍可生产具有高可控制性和可再现性的石英玻璃。特别由于可以省略额外的提纯步骤，通过本发明的方法可通过节省时间和减少停工时间而实现成本。
此外，如果该原料特别未经受液相/固相萃取，可以避免如上详细解释地额外的杂质从固相进入到原料中。
原料的蒸发可以在存在或不存在载气组分的情况下进行。原料的蒸发优选在载气存在下进行，因为由此可在低于聚烷基硅氧烷化合物的沸点的温度下进行蒸发。这意味着，该原料蒸气优选另外包含载气。如果原料的蒸发应在其沸点以下进行，这样的方式是优选的。惰性气体优选是化学惰性的并优选是氮气或氩气。可聚合的聚烷基硅氧烷化合物与载气的摩尔比优选为0.01至2；特别优选0.02至1.5，非常特别优选0.05至1.25。特别优选的是，作为载气使用水分含量<40体积ppm的氮气，和OMCTS作为可聚合的聚烷基硅氧烷化合物。在这种情况下，此外优选的是，OMCTS与氮气的分子比为0.015至1.5。
蒸发的工艺步骤本身是本领域技术人员已知的。根据聚烷基硅氧烷化合物和载气的所选分子比，该聚烷基硅氧烷化合物在120至200℃的温度下转化成蒸气相。蒸发室中的蒸发温度应该始终比聚烷基硅氧烷化合物的露点高至少几度。该露点又取决于聚烷基硅氧烷化合物和载气的所选分子比。为此，在一个优选实施方案中，该聚烷基硅氧烷化合物在蒸发前预热到40至120℃的温度，然后喷入具有比原料的预热高的温度的蒸发室中。在一个优选实施方案中，该惰性载气在供入蒸发室之前可另外预热到最多250℃的温度。有利的是，蒸发室中的温度平均始终高于聚烷基硅氧烷和载气的混合物的露点温度。合适的蒸发法例如描述在国际专利申请WO2013/087751 A和WO 2014/187513 A以及德国专利申请DE 102013 209 673中。
在本发明的范围内，术语“露点”描述建立冷凝与蒸发液体的平衡态的温度。
当使用低于原料的沸点的温度时，该蒸发优选与惰性载气一起进行。
在本发明的范围内，“蒸发”被理解为是指将原料从液相基本上转化成气相的过程。这优选通过如上所述使用高于作为该原料的主要组分的可聚合的聚烷基硅氧烷化合物的露点的温度进行。本领域技术人员了解，在技术上无法排除夹带原料的小液滴。因此，在工艺步骤(a)中，优选产生优选含有不少于97摩尔%，优选不少于98摩尔%，特别优选不少于99摩尔%，非常特别优选不少于99.9摩尔%气态成分的原料蒸气。
特别优选的是，保持原料蒸气的温度，特别是对于后续工艺步骤(b)和/或在后续工艺步骤(b)的过程中，基本上高于100℃。这导致，足够热“活化”原料中的反应性痕量成分。这特别意味着，痕量成分通过热活化可具有高移动性，以使它们可通过常见的传送过程引入到二氧化硅颗粒的散积物的内部的孔隙结构中。其尤其具有这样的优点，即，这些痕量成分在蒸气相中可以快速到达整个表面（即也到达二氧化硅颗粒的最内部的孔隙），并因此有效提纯。痕量杂质可以与表面的OH基团和二氧化硅材料的孔隙壁键合/吸收（化学吸附）或吸附在其上（物理吸附）。在这方面，已经发现，该散积物通过其基本上与气相中的原料接触不会粘着或堵塞，特别不会导致形成滤饼并因此造成经过该散积物的压力损失的提高。甚至在大于15吨商购可得的OMCTS蒸发后，也未能观察到堵塞。
随后将通过工艺步骤(a)生成的原料蒸气供入工艺步骤(b)。
工艺步骤(b) - 原料蒸气的提纯
在工艺步骤(b)中，将由工艺步骤(a)产生的原料蒸气导过至少一个提纯装置，以提纯该原料蒸气。工艺步骤(b)的提纯装置包含具有至少2平方米/克的比表面积的多孔二氧化硅颗粒的散积物，其中通过根据Brunauer, Emmett和Teller的测量法测量比表面积（BET-表面积）。
因此，根据本发明，使原料蒸气与多孔二氧化硅颗粒的填充材料接触。尽管本领域技术人员已知，该原料蒸气可能由于孔隙凝结部分地再变成液相，但根据本发明，该原料蒸气如上详细所述首先与该填充材料接触。这造成原料提纯的上述效果和本发明方法的惊人好的可实行性。在获得原料的良好提纯的同时（由此可避免后续装置内的凝胶和聚合物形成并带来石英玻璃生产的良好可控制性和可再现性），该二氧化硅颗粒填充材料特别耐用并且尤其由于经过该填充材料的仅微小的压降而最小损害石英玻璃生产的整个工艺进程。因此，几乎不需要更换填充材料，这导致停工期短。此外，该提纯装置在装置方面简单，甚至可事后整合到已有的石英玻璃生产装置中。
根据本发明，除非另行指明，比表面积是指BET-表面积。测定这种表面积的方法是本领域技术人员已知的。其特别可根据DIN ISO 9277: 2003-05来测定。
特别优选的是，该多孔二氧化硅颗粒的BET表面积为2至450平方米/克，更特别优选2至300平方米/克，还更优选2至250平方米/克，还更优选2至200平方米/克，还更优选3至150平方米/克，还更优选4至100平方米/克。已经发现，特别在所述范围中，该原料蒸气的提纯特别有效且使用寿命最长。
原则上，对于该二氧化硅颗粒的散积物而言可使用所有具有所需比表面积的二氧化硅颗粒。但是，优选的是，该二氧化硅颗粒包含合成二氧化硅材料。
该二氧化硅材料优选具有总计小于1 ppm，优选小于500 ppb，特别优选小于250ppb，非常特别优选小于100 ppb，特别优选小于50 ppb的由Li、Na、K、Ca和Mg构成的组的元素的含量。
该二氧化硅材料优选具有总计小于1 ppm，优选小于500 ppb，特别优选小于250ppb，非常特别优选小于100 ppb，特别优选小于50 ppb的由Fe、Cu、Cr、Mn和Ni构成的组的元素的含量。
该二氧化硅材料优选具有总计小于1 ppm，优选小于500 ppb，特别优选小于250ppb，非常特别优选小于100 ppb，特别优选小于50 ppb的由Ti、Zr和Zn构成的组的元素的含量。
该二氧化硅材料优选具有小于50 ppm，优选小于1 ppm，特别优选小于500 ppb，非常特别优选小于250 ppb，特别优选小于100 ppb的Al含量。
该二氧化硅材料优选具有小于500 ppm，优选小于100 ppm，特别优选小于50 ppm，非常特别优选小于5 ppm，特别优选小于2 ppm的残余氯含量。
这些优选含量中的每一个，优选这些含量的至少两个的组合，特别优选所有含量，使得原料蒸气的提纯特别有效。此类二氧化硅颗粒例如可通过淤泥造粒法（Eirich造粒）获得。
优选的是，本发明方法的特征在于，该多孔二氧化硅颗粒的散积物具有至少75重量%的颗粒具有50至4000微米的直径的粒度分布。借助经典筛分技术测定在2000至4000微米之间的粒级，并借助激光散射法（使用Mastersizer 2000）测定在1至2000微米之间的粒级。该多孔二氧化硅颗粒的散积物特别优选具有至少75重量%的颗粒具有100至3000微米，非常特别优选125至2500微米，特别优选180至2000微米的直径的粒度分布。根据本发明的进一步优选的粒度分布在于，其中至少75重量%的颗粒具有500至2000微米的直径。
重量百分比基于该多孔二氧化硅颗粒的散积物的总重量计。借助这一实施方案，特别地，可以在有效提纯作用的同时实现经过该散积物的低压降。与WO 98/47946的评估（即二氧化硅的较小粒度在液相/固相萃取中是有利的）相反，已经令人惊讶地发现，在根据本发明的优选粒度范围内，也发生原料蒸气的有效提纯，但是，同时，可以实现较高的流过速度并且不需要额外的工艺步骤。
优选的是，本发明的方法的特征在于，该多孔二氧化硅颗粒的散积物在所有所述实施方案中具有最多20重量%, 特别优选最多15重量%的<50微米的粒度比例。重量百分比基于该多孔二氧化硅颗粒的散积物的总重量计。借助这一实施方案，特别地，可以在有效提纯作用的同时实现经过该散积物的低压降。
同样优选的是，本发明的方法的特征在于，该多孔二氧化硅颗粒的散积物的堆密度为0.5至3克/立方厘米，特别优选0.75至2克/立方厘米，特别优选0.9至1.5克/立方厘米。堆密度的测定是本领域技术人员已知的，并且特别可根据DIN 53 194进行。这种堆密度特别代表经过该散积物的低压降和因此高的物料通过量和有效率和有效果提纯之间的良好组合。
优选的是，本发明的方法的特征在于，由于工艺步骤(b)中的提纯造成的原料蒸气的压降为2至750毫巴，优选3至400毫巴，更优选5至100毫巴。
根据本发明，由工艺步骤(a)产生的原料蒸气进入工艺步骤(b)的流入速度优选为0.01至2 m/s，特别优选0.02至1 m/s。尽管物料通过量高，在这些速度下仍可实现好的提纯能力。在这种情况下尤其优选的是，原料蒸气在该二氧化硅颗粒的散积物中的平均停留时间小于2分钟，特别优选小于1分钟，特别优选小于45秒，更优选小于30秒，更优选小于15秒，非常特别优选小于5秒。这种短的平均停留时间特别导致不引发二氧化硅材料和原料蒸气之间的次级反应（例如开环反应）。因为该原料以蒸气形式存在，所以特别可实现这样短的平均停留时间。
该原料蒸气在工艺步骤(b)中应具有大于100℃，优选大于120℃，特别优选大于130℃的温度。由此确保该原料基本保持蒸气形式。任选地，可为此在装置方面提供额外的加热装置，以确保原料蒸气的这一温度。
优选地，该多孔二氧化硅颗粒的散积物的堆积高度为10毫米至300毫米，平行于原料蒸气的流向。特别地，与给定的粒度分布相结合，可由此确保在高物料通过量下足够的提纯效果。
根据本发明，在工艺步骤(b)的提纯步骤中尤其减少B)和C)下的反应性痕量杂质（例如硅烷醇、路易斯酸和路易斯碱）。将这些痕量杂质的减少特别理解为是指减少至比商业原料的相应含量小的痕量杂质含量。
特别地，可以用根据本发明的提纯步骤(b)提供具有可再现的恒定组成的原料蒸气。由此，液体原料的批次波动尤其不对所产生的合成石英玻璃的品质具有影响。
不希望与任何理论相关联，看起来也有利的是，在蒸气中的原料的颗粒密度小于在液体萃取（例如现有技术）中的。由此降低了二氧化硅材料和原料之间的可能的相互作用的可能性，因此较少发生不合意的副反应。但同时，该相互作用足以实现原料蒸气的有效提纯。
特别地，进行本发明的方法，而无上游的液相-固体萃取（HPLC工艺步骤）。
工艺步骤(b)中提供的提纯构成“原位”气相-固体萃取。这意味着，在本发明的方法中，并非如WO 98/47946 A中描述的那样提纯起始液体，而是提纯起始材料的蒸气。在转化成蒸气相时，向原材料供应热能。由此，蒸气中的化学组成可能不同于原始组成（与WO98/47946 A在液相中相比），因为特别反应性的杂质在蒸发过程中或在蒸气相中可能至少部分地反应。
工艺步骤(c) - 原料蒸气的转化
在工艺步骤(c)中，将由工艺步骤(b)产生的经提纯的原料蒸气导入反应区中，在此通过氧化和/或通过水解将该原料蒸气转化成SiO2颗粒。
这一工艺步骤特别相当于已知的烟灰法或已知的直接玻璃化法。可能的实施方案是本领域技术人员已知的。
工艺步骤(d) - SiO2颗粒的沉积
在工艺步骤(d)中，将由工艺步骤(c)产生的SiO2颗粒沉积在沉积面上。这一工艺步骤的实施方案在专业人员的技术和知识范围内。
工艺步骤(e) - 任选干燥和玻璃化
在工艺步骤(e)中，任选将由工艺步骤(d)产生的SiO2颗粒干燥和玻璃化，形成合成石英玻璃。如果之前实施的工艺步骤已根据烟灰法进行，则这一工艺步骤是特别必要的。这一工艺步骤的实施方案在专业人员的技术和知识范围内。
总体而言，本发明的方法也适用于通过“直接玻璃化”生产合成石英玻璃。在这种方法中，由于在工艺步骤(d)中在SiO2颗粒沉积在沉积面上时足够高的温度，发生SiO2颗粒的直接玻璃化。因此，在“直接玻璃化”的情况下，省略任选的工艺步骤(d)。此外，本发明的方法也适用于通过“烟灰法”生产石英玻璃，其中在工艺步骤(c)中的SiO2颗粒沉积过程中的温度如此低，以致获得多孔SiO2烟灰体，其在单独的工艺步骤(d)中干燥并玻璃化，产生合成石英玻璃。
根据本发明的方法适用于制造作为外部或内部沉积方法进行的合成石英玻璃。如果根据本发明的方法作为外部沉积方法进行，则其优选是OVD方法（外部气相沉积），VAD方法（（气相轴向沉积）或PECVD方法（等离子体增强化学气相沉积））。如果根据本发明的方法作为内部沉积方法进行，则其优选是MCVD法（改性化学气相沉积）。
装置
在本发明的另一方面中，提供用于生产合成石英玻璃的装置，其特征在于下列组件：
至少一个蒸发器区1，其用于蒸发至少一种原料，形成原料蒸气，所述原料含有至少一种可聚合的聚烷基硅氧烷化合物；
至少一个提纯装置2，向其中引入由所述至少一个蒸发器区1产生的原料蒸气，并且其包含多孔二氧化硅颗粒的散积物，所述多孔二氧化硅颗粒具有至少2平方米/克的比表面积，其中通过根据Brunauer, Emmett和Teller的测量测定比表面积（BET-表面积）；
至少一个反应区3，向其中送入由所述至少一个提纯装置2产生的经提纯的原料蒸气，并且在其中通过热解或通过水解将所述原料转化成SiO2颗粒；和
至少一个沉积区4，其具有用于由反应区3产生的SiO2颗粒的沉积区，形成合成石英玻璃。
本发明的装置优选用于进行本发明的方法。因此，具有三维立体特征的所有上述优选方案也优选用于本发明的装置。
下面参照图1示例性地解释本发明的装置。
本发明的装置包括至少一个蒸发器区1。在该蒸发器区中，使至少一种含有至少一种可聚合的聚烷基硅氧烷化合物的原料蒸发，形成原料蒸气。作为原料，在此可使用上述所有独立或组合的实施方案中的原料。
因此，蒸发器区1包括所述至少一种原料的供应管线5。任选地，该蒸发器区还可包括惰性气体的供应管线6。
在蒸发区1中，液体原料被转运到气相中，形成原料蒸气。这种蒸发区的实施方案是本领域技术人员已知的。
该原料蒸气在至少一个提纯装置2中提纯，向其中引入由所述至少一个蒸发器区1产生的原料蒸气。提纯装置2包含多孔二氧化硅颗粒的散积物8，所述多孔二氧化硅颗粒具有至少2平方米/克的比表面积，其中通过根据Brunauer, Emmett和Teller的测量测定比表面积（BET-表面积）。该多孔二氧化硅颗粒可以优选是独立的或组合的上文已描述的优选的二氧化硅颗粒实施方案。同样地，尤其工艺步骤(b)在所有优选方案下在这一提纯装置2中进行。
提纯装置2此外可优选包含用于测量和/或调节原料蒸气速度的控制装置。此外，可以在该提纯装置之前和之后测量压力损失。也可以通过由该控制装置获得的数据获得关于提纯装置2的状态的结论，并任选识别更换或提纯的必要性。
提纯装置2此外可以优选包含至少一个调温单元。这意在确保原料蒸气在所述至少一个提纯装置2中在高于100，优选高于120℃的温度下保持在气相中。
此外，提纯装置2可优选包含至少一个织物7。布置所述至少一个织物7，以使由蒸发器区1引入的原料蒸气在其接触多孔二氧化硅颗粒的散积物之前被引导经过所述至少一个织物。所述至少一个织物7特别用于截留可包含在原料蒸气中的液滴。以此确保原料蒸气（首先）基本上在气相中接触该多孔二氧化硅颗粒的散积物。这优选意味着，与该多孔二氧化硅颗粒的散积物接触的原料蒸气含有不少于97重量%，优选不少于98重量%，特别优选不少于99重量%, 非常特别优选不少于99.9重量%的气体组分。
该原料蒸气优选以基本上直线的路径从蒸发器区1导入提纯装置2中（即任选经过至少一个织物7和到达多孔二氧化硅颗粒的散积物8）。这意味着，该原料蒸气优选经受最多35°，优选25°, 特别优选10°的方向改变。在此，无法完全避免小的方向改变，尤其是由于重力。蒸气的这种导向特别带来紧凑的装置构造。
本发明的装置的所述至少一个反应区3是本领域技术人员以其布置已知的。将由所述至少一个提纯装置2产生的经提纯的原料蒸气引入其中，并在其中通过氧化和/或通过水解将原料转化成SiO2颗粒。在此可以提供根据上述的直接玻璃化法或烟灰法的实施方案。
所述至少一个沉积区4（其具有由反应区(3)产生的SiO2颗粒用的沉积区）本身也是本领域技术人员已知的。
用途
在本发明的另一方面中，提供多孔二氧化硅颗粒的散积物用于提纯含有至少一种可聚合的聚烷基硅氧烷化合物的原料蒸气的用途，其中所述多孔二氧化硅颗粒具有至少2平方米/克的比表面积，并且其中通过根据Brunauer, Emmett和Teller的测量测定比表面积（BET-比表面积）。所述多孔二氧化硅颗粒的散积物可以优选是上述所有独立或组合的实施方案。
石英玻璃
在本发明的另一方面中，提供可通过本发明的方法获得的合成石英玻璃。如此获得的石英玻璃具有由原料蒸气的有效提纯带来的均匀性和可再现性。
此外，获自烟灰法的合成石英玻璃在烟灰沉积后具有轴向更均匀的密度分布。
标记说明
1 蒸发区
2 提纯装置
3 反应区
4 沉积区
5 所述至少一种原料的供应管线
6 惰性气体的任选供应管线
7 任选的织物
8 多孔二氧化硅颗粒的散积物
9 固定和保持填充材料的织物。
附图简述
图1:根据本发明的装置的示意图，其中该装置包含任选的织物7。原料流（液体/气体）在此自下而上实现。
实施例:
根据图1的蒸发器用根据实施例1至8的不同的二氧化硅填充材料运行。该二氧化硅填充材料在轻摇后各自具有50毫米的堆积高度。将原材料在相同条件下预热至100℃，然后与作为载气的预热至180℃的氮气一起喷到已调温至150℃的蒸发室中。
随后，以毫巴/千克蒸发的原料为单位确定在管道和计量系统中的蒸气导入侧上直至燃烧器出口的该系统的平均压力增加。该系统的压力增加是导入蒸气的导管、节流阀和计量装置中的聚合物残留物的沉积的量度。每单位蒸发原料的该系统的压力增加越小，维护耗费和工艺时间损失越少。同时，这对该方法的改进的可再现性以及改进的产品均匀性（烟灰体或石英玻璃的轴向均匀性）具有影响。
实施例 BET [m2/g] 系统的压力增加ΔP/kg蒸发的OMCTS [mbar/kg] 工艺稳定性/维护耗费 注释
1 1.5 0.1 – 0.2 -
2 - > 1 - - 无二氧化硅散积物；压力增加过高
3 4 0.005 +
4 23 0.0007 ++
5 96 < 0.0002 +++
6 212 < 0.0004 +++
7 290 < 0.0002 +++
8 430 < 0.0005 +++
9 500 0.1 – 0.3 -
10 700 0.2-0.6 -
工艺稳定性/维护耗费的解释:
- +++: 在> 12周内需要蒸发器维护
- ++: 在8-12周内需要蒸发器维护
- +: 在3-8周内需要蒸发器维护
- -: 在1.5-3周内需要蒸发器维护
- - -: 在< 1周内需要蒸发器维护。

Claims (15)

1.生产合成石英玻璃的方法，其包含下列工艺步骤：
(a) 蒸发含有至少一种可聚合的聚烷基硅氧烷化合物的原料，形成原料蒸气；
(b) 使由工艺步骤(a)产生的原料蒸气经过至少一个提纯装置，以提纯所述原料蒸气；
(c) 将由工艺步骤(b)产生的经提纯的原料蒸气供往反应区，在其中通过氧化和/或通过水解将所述原料蒸气转化成SiO2颗粒；和
(d) 将由工艺步骤(c)产生的SiO2颗粒沉积在沉积面上，
(e) 任选地，干燥和玻璃化由工艺步骤(d)产生的SiO2颗粒，形成合成石英玻璃，
其特征在于，工艺步骤(b)的所述至少一个提纯装置包含多孔二氧化硅颗粒的散积物，所述多孔二氧化硅颗粒具有至少2平方米/克的比表面积，其中通过根据Brunauer, Emmett和Teller的测量测定比表面积（BET-表面积）。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述多孔二氧化硅颗粒的散积物具有至少75重量%的颗粒具有50至4000微米直径的粒度分布。
3.根据权利要求1或2任一项的方法，其特征在于，所述多孔二氧化硅颗粒的散积物具有最多20重量%的<50微米的粒度比例。
4.根据权利要求1至3任一项的方法，其特征在于，所述多孔二氧化硅颗粒的散积物的堆密度为0.5至3克/立方厘米。
5.根据权利要求1至4任一项的方法，其特征在于，工艺步骤(b)中所述原料蒸气的流入速度为0.01至2 m/s。
6.根据权利要求1至5任一项的方法，其特征在于，所述多孔二氧化硅颗粒的散积物的堆积高度是10毫米至300毫米，平行于所述原料蒸气的流向。
7.根据权利要求1至6任一项的方法，其特征在于，所述至少一种可聚合的聚烷基硅氧烷化合物的液体原料在蒸发前未经受固相萃取。
8.根据权利要求1至7任一项的方法，其特征在于，所述聚烷基硅氧烷化合物选自六甲基环三硅氧烷（D3）、八甲基环四硅氧烷（D4）、十甲基环五硅氧烷（D5）、十二甲基环六硅氧烷（D6）、十四甲基环七硅氧烷（D7）、十六甲基环八硅氧烷（D8）、它们的线性同系物和上述化合物的任意混合物。
9.根据权利要求1至8任一项的方法，其特征在于，所述原料蒸气另外包含惰性气体。
10.根据权利要求1至9任一项的方法，其特征在于，通过工艺步骤(b)中的提纯造成的原料蒸气的压降为2至750毫巴。
11.用于生产合成石英玻璃的装置，其特征在于下列组件：
至少一个蒸发器区(1)，其用于蒸发至少一种原料，所述原料含有至少一种可聚合的聚烷基硅氧烷化合物，形成原料蒸气；
至少一个提纯装置(2)，向其中引入由所述至少一个蒸发器区(1)产生的原料蒸气，并且其包含多孔二氧化硅颗粒的散积物，所述多孔二氧化硅颗粒具有至少2平方米/克的比表面积，其中通过根据Brunauer, Emmett和Teller的测量测定比表面积（BET-表面积）；
至少一个反应区(3)，向其中送入由所述至少一个提纯装置(2)产生的经提纯的原料蒸气，并且在其中通过热解或通过水解将所述原料转化成SiO2颗粒；和
至少一个沉积区(4)，其具有用于由反应区(3)产生的SiO2颗粒的沉积区，形成合成石英玻璃。
12.根据权利要求11的装置，其特征在于，所述提纯装置(2)另外包含至少一个织物(7)。
13.根据权利要求12的装置，其特征在于，布置所述至少一个织物(7)，以引导来自蒸发器区(1)的原料蒸气在原料蒸气与所述多孔二氧化硅颗粒的散积物接触之前经过所述至少一个织物(7)。
14.多孔二氧化硅颗粒的散积物用于提纯含有至少一种可聚合的聚烷基硅氧烷化合物的原料蒸气的用途，其中所述多孔二氧化硅颗粒具有至少2平方米/克的比表面积，并且其中通过根据Brunauer, Emmett和Teller的测量测定比表面积（BET-表面积）。
15.可通过根据权利要求1至10任一项的方法获得的合成石英玻璃。
CN201580076185.7A 2014-12-16 2015-12-15 使用提纯装置生产合成石英玻璃的方法 Active CN107250068B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14198100.1A EP3034476A1 (de) 2014-12-16 2014-12-16 Verfahren zur herstellung von synthetischem quarzglas unter verwendung einer reinigungsvorrichtung
EP14198100.1 2014-12-16
PCT/EP2015/079732 WO2016096811A1 (de) 2014-12-16 2015-12-15 Verfahren zur herstellung von synthetischem quarzglas unter verwendung einer reinigungsvorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107250068A true CN107250068A (zh) 2017-10-13
CN107250068B CN107250068B (zh) 2020-01-14

Family

ID=52302051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580076185.7A Active CN107250068B (zh) 2014-12-16 2015-12-15 使用提纯装置生产合成石英玻璃的方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11267745B2 (zh)
EP (2) EP3034476A1 (zh)
JP (1) JP6680785B2 (zh)
KR (1) KR102008595B1 (zh)
CN (1) CN107250068B (zh)
WO (1) WO2016096811A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114634296A (zh) * 2020-12-16 2022-06-17 贺利氏石英玻璃有限两合公司 制备合成石英玻璃的工艺

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10893577B2 (en) * 2016-09-19 2021-01-12 Corning Incorporated Millimeter wave heating of soot preform
KR101943598B1 (ko) * 2018-08-08 2019-01-30 주식회사 에스티아이 기화기 일체형 광섬유 모재 제조용 버너
CN114713002A (zh) * 2022-04-11 2022-07-08 刘世珍 一种低温等离子体降解废气处理装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1153795A (zh) * 1995-09-01 1997-07-09 康宁股份有限公司 纯化聚烷基硅氧烷的方法及所得产物
US5707415A (en) * 1994-12-30 1998-01-13 Corning Incorporated Method of vaporizing reactants in a packed-bed, column, film evaporator
CN1251599A (zh) * 1997-04-18 2000-04-26 康宁股份有限公司 提纯硅氧烷的方法
US20070151450A1 (en) * 2005-12-29 2007-07-05 Giacobbe Frederick W Methods for purifying gases having organic impurities using granulated porous glass

Family Cites Families (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4104112A (en) * 1973-10-17 1978-08-01 Niagara Blower Company Method and apparatus for concentrating aqueous solutions
GB1559978A (en) 1976-12-01 1980-01-30 Gen Electric Co Ltd Chemical vapour deposition processes
US4212663A (en) 1978-01-26 1980-07-15 Corning Glass Works Reactants delivery system for optical waveguide manufacturing
JPS5858292B2 (ja) * 1980-01-21 1983-12-24 株式会社日立製作所 シリカガラスの製造方法
DE3016010C2 (de) 1980-04-25 1985-01-10 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur pyrogenen Herstellung von Kieselsäure
GB2165233B (en) * 1984-10-04 1988-03-09 Suwa Seikosha Kk Method of making a tubular silica glass member
JPS6191024A (ja) * 1984-10-05 1986-05-09 Seiko Epson Corp 円筒状シリカ系ガラスの製造方法
US5236483A (en) * 1985-07-16 1993-08-17 Seiko Epson Corporation Method of preparing silica glass
US4872895A (en) * 1986-12-11 1989-10-10 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Method for fabricating articles which include high silica glass bodies
DE3739907A1 (de) * 1987-11-25 1989-06-08 Philips Patentverwaltung Verfahren zur herstellung von glaskoerpern
US5152819A (en) 1990-08-16 1992-10-06 Corning Incorporated Method of making fused silica
AU2390395A (en) * 1994-04-18 1995-11-10 Yosry A. Attia Aerogel materials and system for the capture and separation of gases and vapors with aerogel materials
CA2144298A1 (en) * 1994-07-12 1996-01-13 Hiroyuki Yanagihara Reinforced filter element
EP0765845A1 (en) 1995-08-31 1997-04-02 Litespec, Inc. Method for vapor filtration of impurities during optical fiber preform manufacture
US6312656B1 (en) * 1995-12-19 2001-11-06 Corning Incorporated Method for forming silica by combustion of liquid reactants using oxygen
US5900532A (en) * 1997-02-20 1999-05-04 Nippon Sanso Corporation Method of removing siloxanes from silicon compound gases and apparatus therefor
EP1030822B1 (en) 1997-09-24 2010-06-23 Corning Incorporated FUSED SiO2-TiO2 GLASS METHOD
GB2331985B (en) * 1997-12-03 2001-11-21 Tosoh Corp High purity transparent silica glass and process for producing same
DE19813971B4 (de) * 1998-03-24 2005-12-01 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Verfahren für die Reinigung von SiO2-Körnung
WO1999054259A1 (en) 1998-04-22 1999-10-28 Corning Incorporated Methods for making ultra-low expansion silica-titania glasses
JP3977514B2 (ja) * 1998-05-26 2007-09-19 高砂熱学工業株式会社 空気浄化フィルタ及びその製造方法及び高度清浄装置
US6418756B1 (en) * 2000-01-28 2002-07-16 Corning Incorporated Method of making planar waveguides using low flow rates of feedstock vapors from a gas and liquid mixture
WO2002026647A1 (en) * 2000-09-28 2002-04-04 Corning Incorporated Optical glass silica soot particles and method of making same
US6571582B2 (en) * 2001-04-19 2003-06-03 Fitel Usa Corp. Manufacture of silica bodies using sol-gel techniques
US6832493B2 (en) * 2002-02-27 2004-12-21 Corning Incorporated High purity glass bodies formed by zero shrinkage casting
US7014961B2 (en) * 2002-10-02 2006-03-21 Yazaki Corporation Photomask assembly incorporating a porous frame
CN1738766B (zh) * 2002-11-26 2010-10-27 卡伯特公司 热解金属氧化物颗粒及其制造方法
US7100400B2 (en) * 2003-03-04 2006-09-05 Furukawa Electric Na Manufacture of silica bodies using sol-gel techniques
WO2004100255A1 (en) * 2003-04-29 2004-11-18 Semiconductor Components Industries L.L.C. Method of making a low profile packaged semiconductor device
US7155936B2 (en) * 2003-08-08 2007-01-02 Corning Incorporated Doped silica glass articles and methods of forming doped silica glass boules and articles
EP1700829A1 (en) * 2005-03-09 2006-09-13 Degussa AG Process for the production of glass-monoliths by means of the sol-gel process
US20070084346A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-19 Paul Boyle Nanostructures containing carbon nanotubes and methods of their synthesis and use
EP1897860A1 (en) * 2006-09-07 2008-03-12 Degussa Novara Technology S.p.A. Sol-gel process
US8404605B2 (en) * 2008-04-08 2013-03-26 Corning Incorporated Three pressure hydrogen loading cycle for fused silica
US8038971B2 (en) * 2008-09-05 2011-10-18 Cabot Corporation Fumed silica of controlled aggregate size and processes for manufacturing the same
KR102030333B1 (ko) * 2010-06-18 2019-10-10 제이엔씨 주식회사 유체 분리용 복합 다공질막, 이의 제조 방법 및 필터
JP5690106B2 (ja) * 2010-09-24 2015-03-25 Ｄｏｗａエコシステム株式会社 鉄粒子を含む有機ハロゲン化合物の分解剤及びその製造方法
EP2739765B1 (en) * 2011-08-05 2019-01-16 3M Innovative Properties Company Systems and methods for processing vapor
US9546326B2 (en) * 2011-11-04 2017-01-17 Ppg Industries Ohio, Inc. Fluid emulsion purification processes using microporous materials having filtration and adsorption properties
DE102011121190A1 (de) 2011-12-16 2013-06-20 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg OMCTS-Verdampfungsverfahren
DE102011121356A1 (de) 2011-12-19 2013-06-20 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung von synthetischem Quarzglas
CN109395531A (zh) * 2012-05-07 2019-03-01 唐纳森公司 用于硅氧烷污染物去除的材料、方法及设备
US8974578B2 (en) * 2012-05-07 2015-03-10 Northwestern University Porous polymer networks and ion-exchange media and metal-polymer composites made therefrom
JP5629042B2 (ja) * 2012-08-27 2014-11-19 信和化工株式会社 多孔質シリカ粉末
PL2812091T3 (pl) * 2012-09-17 2021-07-19 W.R. Grace & Co. - Conn. Podłoża chromatograficzne i urządzenia
WO2014059392A1 (en) * 2012-10-12 2014-04-17 Sri International Monolithic natural gas storage delivery system based on sorbents
DE102013209673B3 (de) 2013-05-24 2014-05-22 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Verfahren und Verdampfer zur Herstellung von synthetischem Quarzglas
US9480944B2 (en) * 2013-06-18 2016-11-01 Guild Associates Inc. Process for removal of siloxanes and related compounds from gas streams
US9630144B2 (en) * 2013-06-18 2017-04-25 Mtarri/Varani Emissions Treatment, Llc Dry chemical scrubber with pH adjustment
KR102269799B1 (ko) * 2013-10-17 2021-06-28 니타 가부시키가이샤 케미컬 필터
DE102013112396B3 (de) * 2013-11-12 2014-11-13 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines Rohlings aus Titan- und Fluor-dotiertem, hochkieselsäurehaltigem Glas
SG11201702538PA (en) * 2014-12-12 2017-06-29 Exxonmobil Res & Eng Co Methods of separating aromatic compounds from lube base stockes
EP3059212A1 (de) * 2015-02-18 2016-08-24 Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG Verfahren und vorrichtung zur herstellung von quarzglas aus einer polymerisierbaren polyalkylsiloxanverbindung mit membranfilter als reinigungsvorrichtung
EP3124443A1 (de) * 2015-07-28 2017-02-01 D. Swarovski KG Kontinuierliches sol-gel verfahren zur herstellung von quarzglas
CN108698889A (zh) * 2015-12-18 2018-10-23 贺利氏石英玻璃有限两合公司 在悬挂式金属片坩埚中制备石英玻璃体
EP3381870B1 (de) * 2017-03-30 2020-12-23 Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG Verfahren zur herstellung eines bauteils aus seltenerdmetalldotiertem quarzglas
EP3830044A1 (en) * 2018-08-02 2021-06-09 Corning Incorporated Methods of capturing soot

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5707415A (en) * 1994-12-30 1998-01-13 Corning Incorporated Method of vaporizing reactants in a packed-bed, column, film evaporator
CN1153795A (zh) * 1995-09-01 1997-07-09 康宁股份有限公司 纯化聚烷基硅氧烷的方法及所得产物
CN1251599A (zh) * 1997-04-18 2000-04-26 康宁股份有限公司 提纯硅氧烷的方法
US20070151450A1 (en) * 2005-12-29 2007-07-05 Giacobbe Frederick W Methods for purifying gases having organic impurities using granulated porous glass

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114634296A (zh) * 2020-12-16 2022-06-17 贺利氏石英玻璃有限两合公司 制备合成石英玻璃的工艺
CN114634296B (zh) * 2020-12-16 2023-12-08 贺利氏石英玻璃有限两合公司 制备合成石英玻璃的工艺

Also Published As

Publication number Publication date
EP3034476A1 (de) 2016-06-22
JP6680785B2 (ja) 2020-04-15
JP2017537869A (ja) 2017-12-21
KR102008595B1 (ko) 2019-08-07
WO2016096811A1 (de) 2016-06-23
CN107250068B (zh) 2020-01-14
KR20170095951A (ko) 2017-08-23
EP3233743B1 (de) 2019-02-06
US20170341967A1 (en) 2017-11-30
US11267745B2 (en) 2022-03-08
EP3233743A1 (de) 2017-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107250068A (zh) 使用提纯装置生产合成石英玻璃的方法
RU2161166C2 (ru) Способ очистки полиалкилсилоксанов и получаемый при этом продукт
JP6080861B2 (ja) スート法に従って合成石英ガラスを製造する方法
JP6013499B2 (ja) 合成石英ガラスを製造する方法及び光ファイバーを製造する方法
CA2208031A1 (en) Vertical, packed-bed, film evaporator for halide-free, silicon-containing compounds
JP6013500B2 (ja) 合成石英ガラスを製造する方法及び光ファイバーを製造する方法
JP2015504408A5 (zh)
CN107223115A (zh) 使用膜过滤器作为提纯装置由可聚合聚烷基硅氧烷化合物制造石英玻璃的方法和装置
KR100622616B1 (ko) 유기실란의 분해에 의한 실리카 제조방법
EP0975690B1 (en) Process for purifying siloxane
CN105481232B (zh) 制造合成石英玻璃的方法
HUT66000A (en) Finely divided silicon incorporating a surface-bound halogen, a process for its manufacture and the use thereof
MXPA96003820A (en) Method for purifying polyaquilsiloxanes and the proputs result

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant