CN108928806A - 一种合成硅亚胺的方法及硅亚胺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种合成硅亚胺的方法及硅亚胺，该方法在反应器的反应腔内进行，包括以下步骤：将氨气通过反应腔的第一入口通入反应腔内；将液态的硅烷卤化物与有机溶剂的混合物通过反应腔的第二入口通入反应腔内；氨气与液态的硅烷卤化物在反应腔内进行气液反应，生成硅亚胺和卤化铵，反应器内的物料通过反应腔的出口连续排出，通过分离器将硅亚胺、或硅亚胺和卤化铵截留，其余物料再通入反应腔，循环使用。本发明提供一种合成硅亚胺的方法，实现了连续合成硅亚胺，反应分离效果好，反应温度易控，产品收率高，实现了生产的连续进行，降低了原料消耗，有效控制生产成本，产品收率高，提高生产效率。

Description

一种合成硅亚胺的方法及硅亚胺

技术领域

本发明属于氮化硅生产技术领域，具体涉及一种合成硅亚胺的方法及硅亚胺。

背景技术

氮化硅作为高附加值的硅材料衍生品，被广泛应用于高端陶瓷材料领域。在已有的金属氮化硅粉末的制备过程中，氨气与稀释在有机溶剂中的液态卤化物在釜式反应器内一接触立即反应，且反应剧烈。通常，在物料浓度高的地方，较远离物料入口处浓度低的地方反应剧烈，容易造成反应器物料入口及管道堵塞，随着中间产物硅亚胺生成量的增加，反应效率降低，不利于产品的连续产出。另外，反应器被产物填充满后，需要停止设备运行，中断生产，将产物取出后，再次补充原料，才能继续生产。

现有技术中的液相反应法制备氮化硅粉末的过程中，使用液相的四氯化硅和液氨反应，由于反应物两者本身为液相，两者在有机溶剂相界面一接触就发生反应，直接就能生产，因此液-液反应的模式被使用得较多。其缺点在于，一是液-液接触的相界面面积有限，反应速度受相界面的面积大小影响，反应速度受到限制；二是大量的反应热通过液氨汽化的方式带走，但液氨汽化得到的气相的氨气需要加压液化或者使用其他物质吸收，不便于回收利用，生产成本较高，若泄露还将给环境带来污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种合成硅亚胺的方法及硅亚胺，解决了现有技术中合成硅亚胺工艺中的反应温度难以控制，反应分离效果差，产品收率低，且生产间歇式进行、消耗大量原料的技术问题。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种合成硅亚胺的方法，在反应器的反应腔内进行，包括以下步骤：

将氨气通过反应腔的第一入口通入所述反应腔内；

将液态的硅烷卤化物与有机溶剂的混合物通过反应腔的第二入口通入所述反应腔内；

所述氨气与所述液态的硅烷卤化物在所述反应腔内进行气液反应，生成硅亚胺和卤化铵，反应器内的物料通过反应腔的出口连续排出，通过分离器将硅亚胺、或硅亚胺和卤化铵截留，其余物料再通入反应腔，循环使用。

优选的是，所述分离器为离心分离器或过滤器。

优选的是，所述第一入口设置于所述反应腔的中下部或底部，所述第二入口设置于所述反应腔的中下部或底部，所述出口设置于所述反应腔的中上部或顶部。

优选的是，所述反应器还包括设置于所述反应腔内用于形成湍流的引流机构。

优选的是，所述引流机构为呈螺旋状的螺旋管，所述螺旋管的一端与所述反应腔的底壁连接，所述螺旋管的另外一端与所述反应腔的顶壁连接。具体的，这里的螺旋管的一端和螺旋管的另外一端均是沿着螺旋管的螺旋前进的方向。

优选的是，所述螺旋管的螺旋角为30～60°。

优选的是，所述将氨气通过反应腔的第一入口通入所述反应腔内的步骤之前还包括以下步骤：通过第一入口向所述反应腔内通入氮气，氮气的流量为0.1～9m³/h。

优选的是，所述氨气在所述第一入口的喷射速度为0.5～15m/s，所述液态的硅烷卤化物与有机溶剂的混合物在所述第二入口压力为

优选的是，所述氨气通入到所述反应腔的流量为0.1～6.55kg/h，所述液态的硅烷卤化物与有机溶剂的混合物通入到所述反应腔的流量为0.1～5m³/h。

优选的是，硅烷卤化物为四氯化硅，三氯氢硅，二氯二氢硅中的一种；硅烷氟化物为四氟化硅、三氟氢硅中的一种。

优选的是，所述硅烷卤化物与所述氨气的摩尔比为1：(1～8)。在硅烷卤化物与氨气的摩尔比的配比中，当硅烷卤化物的比例过高，产物硅亚胺中的游离卤素含量过高，影响氮化硅制品的机械强度；当氨气的比例过高，不影响反应产物的生成，但会造成原料耗量及成本的增加。本发明减少了原料氨气的消耗量，通过控制氨气的温度和压力，保证反应温度的恒定及反应产物的连续生成。

优选的是，所述有机溶剂包括第一有机溶剂，所述第一有机溶剂能够溶解卤化铵。副产物卤化铵溶解于第一有机溶剂中，硅亚胺不溶于有机溶剂，利用两者溶解度的差异，通过分离器将卤化铵与硅亚胺分离。

优选的是，所述第一有机溶剂为二甲基亚砜，所述硅烷卤化物为硅烷卤化物和/或硅烷氟化物。

优选的是，所述有机溶剂包括第二有机溶剂，第二有机溶剂不能溶解所述卤化铵，所述第二有机溶剂为碳原子数为5～7的脂肪烃或芳香烃。

优选的是，所述第一有机溶剂与所述第二有机溶剂的体积比为(1～4)：1。

优选的是，所述第二有机溶剂为甲苯、二甲苯、正庚烷、环己烷、戊烷、二氯甲烷、二甲基甲酰胺中的一种或几种。

优选的是，所述硅烷卤化物与所述第一有机溶剂的体积比为1：(1～50)。在硅烷卤化物与第一有机溶剂的体积配比中，当硅烷卤化物的比例过高，硅烷卤化物浓度过高会导致整个反应不易控制；当第一有机溶剂的比例过高，不影响反应产物的生成，但会造成原料耗量及成本的增加。

优选的是，所述氨气与所述液态的硅烷卤化物的反应温度为25～100℃。本发明中的反应温度更加容易控制。

优选的是，当所述反应腔内的温度超过100℃，则减少氨气的通入量。

本发明还提供一种硅亚胺，其由上述的方法合成。

本发明选择的有机溶剂对副产物卤化铵有一定的溶解度，生成的硅亚胺中只含有少量的卤化铵，硅亚胺中卤素含量为45-200ppm，提高了目标产物硅亚胺的收率。

现有技术合成硅亚胺的反应中，先在釜式反应器中加入过量的液氨，再加入四氯化硅，生成硅亚胺及氯化铵后，需停止反应，对中间产物进行转移分离，干燥烧结后产生氮化硅粉体。同时，反应产生的大量反应热通过液氨汽化的方式将热量带走，气相的氨需要加压液化(其临界温度为132.4℃，临界压力为11.2MPa)或者使用其他物质吸收，不便于下一工段回收利用，生产成本较高。本发明中的氨气和液态的硅烷卤化物同时加入到反应器，节省了反应前的准备时间，硅亚胺生成后，被有机溶剂带出反应器，同时氨气也被有机溶剂带出反应器，原料持续加入到反应器内，产物持续产出并排出反应器，通过分离器将硅亚胺、或硅亚胺和卤化铵截留，其余物料再通入反应腔，循环使用，实现了反应的连续进行，同时提高生产效率。其次，反应热随着物料经过全流程循环的方式带出，反应温度得以更好的控制，物料实现循环使用，也不产生原料的浪费，且无需处理氨气，生产成本更低。

本发明提供一种合成硅亚胺的方法，实现了连续合成硅亚胺，反应分离效果好，反应温度易控，产品收率高，实现了生产的连续进行，降低了原料消耗，有效控制生产成本，产品收率高，提高生产效率。

附图说明

图1是本发明实施例1～4的合成硅亚胺的方法所用的合成硅亚胺的装置的结构示意图。

图中：1-反应器；2-第一入口；3-第二入口；4-出口；5-冷却机构；6-净化器；7-液氨储罐；8-阀门组；9-喷嘴；10-氮气分支管线；11-氮气阀门；12-原料缓冲罐；13-原料泵；14-螺旋管；15-分离器。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明提供一种合成硅亚胺的装置，包括反应器1，反应器1包括反应腔，反应腔的中下部或底部设置有第一入口2，反应器1的中下部或底部设置有第二入口3，反应腔的中上部或顶部设置有出口4。具体的，本发明中下述实施例1～4所用的装置在反应腔的中下部设置有第一入口2，在反应器1的底部设置有第二入口3，在反应器1的顶部设置有出口4。

合成硅亚胺的装置还包括：

冷却机构5，包覆于所述反应腔外，冷却机构5用于冷却反应腔；

净化器6，用于净化液氨，得到高纯液氨；

液氨储罐7，与净化器6连接，液氨储罐7用于储存液氨；

阀门组8，与液氨储罐7连接，用于控制液氨储罐7中的液氨的流出，具体的，阀门组8包括气相阀门手阀、减压阀、流量计阀组；

喷嘴9，与阀门组8、第一入口2连接，液氨通过喷嘴9汽化为氨气喷入到反应腔内。喷嘴9的管径范围为0.5-2cm，通过喷嘴9前后，液氨的压力差为：20-70kpa，通过喷嘴9后氨气的压力变大。通过喷嘴9的管径的骤变，实现流体压力变化，从而使液氨的相态变化，进入到反应腔内的气相的氨气与液相的硅烷卤化物充分接触，实现气液完全反应的目的。

氮气分支管线10，设置在阀门组8与喷嘴9之间，氮气分支管线10用于输送氮气，氮气分支管线10上设置有氮气阀门11；

合成硅亚胺的装置还包括：

原料缓冲罐12，用于缓冲液态的硅烷卤化物与有机溶剂的混合物；

原料泵13，与原料缓冲罐12、第二入口3连接，原料泵13用于将原料缓冲罐12中的液态的硅烷卤化物与有机溶剂的混合物喷入到反应腔内。

分离器15，与反应器1的出口4、原料缓冲罐12连接，分离器15用于将硅亚胺、或硅亚胺和卤化铵与其余物料分离，其余物料再通入反应腔，循环使用。具体的，分离器15为离心分离器，当然，分离器15也可以为过滤器；

所述反应器1还包括设置于所述反应腔内用于形成湍流的引流机构。所述引流机构为呈螺旋状的螺旋管14，所述螺旋管14的一端与所述反应腔的底壁连接，所述螺旋管14的另外一端与所述反应腔的顶壁连接。所述螺旋管14的螺旋角为30～60°。螺旋管14两端使用螺栓固定于反应腔内，螺旋管14不旋转。当然，螺旋管14的两端也可以连接有连接杆，连接杆上设置有堵头，在流体的作用下，螺旋管14可自行旋转。物料及硅亚胺通过螺旋管14产生湍流现象，使液态卤化物与氨气气液接触更加完全，反应更加充分，生成的硅亚胺和卤化铵被有机溶剂带出反应器1，经过分离器15，硅亚胺、或硅亚胺和卤化铵被截留，其余物料返流回原料缓冲罐12，循环使用。实现反应的连续进行。螺旋管14件为静态设置，作为装置的一个结构件，物料经过螺旋管14件改变流体状态，螺旋管14件可以是波浪形，也可以是折线形。螺旋管14件更加安全、节能，用在设备中密封效果会更好，不容易把外部的杂质引入反应腔内。

本发明中的合成硅亚胺的装置与物料接触部分内衬材质包括但不限于不锈钢、石英、刚玉、碳化硅、氮化硅等。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种合成硅亚胺的方法，在反应器1的反应腔内进行，包括以下步骤：

(1)将原料液氨通过净化器6脱除水分及油分等杂质，使纯度≥95mas％，水分含量≤20ppm，净化过的液氨为高纯液氨，将高纯液氨通入到液氨储罐7内，高纯液氨通过液氨储罐7进行供应，液氨储罐7内的高纯液氨依次通过阀门组8中的气相阀门手阀、减压阀、流量计阀组，再通过喷嘴9进入反应器1的反应腔。液氨储罐7的气相备压为通过流量计阀组的计量及减压阀的调节，缓慢向反应器1供应氨气，高纯液氨的流量控制在液氨通过喷嘴9汽化为氨气喷入到反应腔内，氨气在第一入口2的喷射速度为0.5m/s。

(2)液态的硅烷卤化物为四氯化硅，有机溶剂包括第一有机溶剂，第一有机溶剂为二甲基亚砜(DMSO)，将四氯化硅在原料缓冲罐12内与DMSO进行配料，通过有DMSO对四氯化硅进行稀释，四氯化硅与DMSO按照1:50的体积比例进行配备，得到四氯化硅与DMSO的混合物。将配置好的液体原材料四氯化硅与DMSO的混合物通过原料泵13提供动力源，源源不断地向反应器1的反应腔进行原材料的输送。循环输送量控制在液态的四氯化硅与DMSO的混合物在所述第二入口3压力控制在0.3MPag。四氯化硅与氨气的摩尔比为1：1。为了防止倒窜的液态的四氯化硅与DMSO的混合物液体，在输送液态的四氯化硅与DMSO的混合物液体到达第二入口3的管道内与通入到反应腔的高纯液氨发生反应堵塞该管道，本实施例中,通过关闭阀门组8，通过氮气分支管线10上的氮气阀门11的调节向反应器1内持续性注入4m³/h的氮气，待液态的四氯化硅与DMSO的混合物液体达到室温，稳定运行后，逐步将氮气切换为高纯液氨，反应器1夹套内正常供应冷冻盐水。高纯液氨通入量由0逐渐缓慢向上调整，最大通入量控制在6.5kg/h。

本实施例使用了载气N₂携带原料四氯化硅，防止倒窜的液体在管道内与通入的液氨发生反应堵塞管道，更有利于反应的充分进行及产物的生成。每生成1g硅亚胺，需要消耗2.93g的四氯化硅及1.76g的氨。

(3)在反应腔内，氨气遇到四氯化硅后迅速反应生成固相的硅亚胺及氯化铵，并放出大量的热，四氯化硅参与反应可放出576KJ/mol的热量。反应腔内的反应原料、有机溶剂及生成的硅亚胺通过螺旋管14产生湍流现象，使反应更加充分。反应过程时刻关注出口4物料的温度及出口4端压力的变化，若温度超过100℃，立刻减小氨气的通入量，使系统温度控制在25-100℃。

反应腔外的冷却机构5内的冷媒来自公辅工程的低温媒介，低温媒介包括但不限于冷冻盐水，所述冷冻盐水的温度在 通过调控低温媒介的通入量，将反应腔的出口4的物料温度控制在100℃以内。其中，合成硅亚胺的装置还包括温度测量装置，温度测量装置紧贴着反应腔的出口4位置，用于测量反应腔的出口4的物料的温度。

随着反应器1内持续的通入氨气、液态的四氯化硅与有机溶剂的混合物，氨气与液态的四氯化硅在反应腔内进行气液反应，生成硅亚胺和氯化铵，反应器内的物料通过反应腔的出口4连续排出，通过分离器15将硅亚胺截留，其余物料再通入原料缓冲罐12，循环使用。副产物氯化铵溶解于第一有机溶剂DMSO中，硅亚胺不溶于有机溶剂，利用两者溶解度的差异，通过分离器将氯化铵与硅亚胺分离，氯化铵、有机溶剂、氮气通过分离器后进入到原料缓冲罐12。

最后，每生成1g硅亚胺，需要消耗2.93g的四氯化硅及1.76g的氨。最终，对硅亚胺进行干燥烧结，生成氮化硅粉体，α相氮化硅含量占比＞95％。

本实施例还提供一种硅亚胺，其由上述的方法合成。

本实施例选择的有机溶剂对副产物卤化铵有一定的溶解度，生成的硅亚胺中只含有少量的卤化铵，硅亚胺中卤素含量为45-200ppm，提高了目标产物硅亚胺的收率。

现有技术合成硅亚胺的反应中，先在釜式反应器1中加入过量的液氨，再加入四氯化硅，生成硅亚胺及氯化铵后，需停止反应，对中间产物进行转移分离，干燥烧结后产生氮化硅粉体。同时，反应产生的大量反应热通过液氨汽化的方式将热量带走，气相的氨气需要加压液化(其临界温度为132.4℃，临界压力为11.2MPa)或者使用其他物质吸收，不便于下一工段回收利用，生产成本较高。本实施例中的氨气和液态的四氯化硅和有机溶剂硅烷卤化物同时加入到反应器1，节省了反应前的准备时间，硅亚胺生成后，被有机溶剂带出反应器1，同时氨气也被有机溶剂带出反应器1，通过分离器15将硅亚胺、或硅亚胺和卤化铵截留，其余物料返流回原料缓冲罐12，循环使用；原料持续加入到反应器1内，产物持续产出并排出反应器1，实现了反应的连续进行，同时提高生产效率。其次，反应热随着物料经过全流程循环的方式带出，反应温度得以更好的控制，物料实现循环使用，也不产生原料的浪费，且无需处理氨气，生产成本更低。

本实施例提供一种合成硅亚胺的方法，实现了连续合成硅亚胺，反应分离效果好，反应温度易控，产品收率高，实现了生产的连续进行，降低了原料消耗，有效控制生产成本，产品收率高，提高生产效率。

实施例2

如图1所示，本实施例提供一种合成硅亚胺的方法，在反应器1的反应腔内进行，包括以下步骤：

(1)将原料液氨通过净化器6脱除水分及油分等杂质，使纯度≥95mas％，水分含量≤20ppm，净化过的液氨为高纯液氨，将高纯液氨通入到液氨储罐7内，高纯液氨通过液氨储罐7进行供应，液氨储罐7内的高纯液氨依次通过阀门组8中的气相阀门手阀、减压阀、流量计阀组，再通过喷嘴9进入反应器1的反应腔。液氨储罐7的气相备压为通过流量计阀组的计量及减压阀的调节，缓慢向反应器1供应氨气，高纯液氨的流量控制在液氨通过喷嘴9汽化为氨气喷入到反应腔内，氨气在第一入口2的喷射速度为8m/s。

(2)液态的硅烷卤化物为三氯氢硅，有机溶剂包括第一有机溶剂，第一有机溶剂为二甲基亚砜(DMSO)，有机溶剂包括第二有机溶剂，第二有机溶剂为环己烷，第一溶剂与第二有机溶剂的体积比为3:1。将三氯氢硅在原料缓冲罐12内与有机溶剂进行配料，通过有机溶剂对三氯氢硅进行稀释，三氯氢硅与DMSO按照1:25的体积比例进行配备，得到三氯氢硅与有机溶剂的混合物，三氯氢硅均匀的分布于有机溶剂中。将配置好的液体原材料三氯氢硅与有机溶剂的混合物通过原料泵13提供动力源，源源不断地向反应器1的反应腔进行原材料的输送。循环输送量控制在液态的三氯氢硅与有机溶剂的混合物在所述第二入口3压力控制在0.1MPag。液态的三氯氢硅与氨气的摩尔比为1：8。为了防止倒窜的液态的三氯氢硅与有机溶剂的混合物液体，在输送液态的三氯氢硅与有机溶剂的混合物液体到达第二入口3的管道内与通入到反应腔的高纯液氨发生反应堵塞该管道，本实施例中,通过关闭阀门组8，通过氮气分支管线10上的氮气阀门11的调节向反应器1内持续性注入9m³/h的氮气，待液态的三氯氢硅与有机溶剂的混合物液体达到室温，稳定运行后，逐步将氮气切换为高纯液氨，反应器1夹套内正常供应冷冻盐水。高纯液氨通入量由0逐渐缓慢向上调整，最大通入量控制在6.5kg/h。

(3)在反应腔内，氨气遇到三氯氢硅后迅速反应生成固相的硅亚胺及氯化铵，并放出大量的热，三氯氢硅参与反应可放出576KJ/mol的热量。反应腔内的反应原料、有机溶剂及生成的硅亚胺通过螺旋管14产生湍流现象，使反应更加充分。反应过程时刻关注出口4物料的温度及出口4端压力的变化，若温度超过100℃，立刻减小氨气的通入量，使系统温度控制在25-100℃。随着反应器1内持续的通入氨气、液态的硅烷卤化物与有机溶剂的混合物，反应器1内的物料逐渐由出口4溢出，氯化铵溶解于第一有机溶剂中通过设置于反应腔的顶部的出口4连续排出，经过分离器15，硅亚胺被截留，其余物料返流回原料缓冲罐12，循环使用。副产物氯化铵溶解于第一有机溶剂DMSO中，硅亚胺不溶于有机溶剂，通过分离器将硅亚胺与氯化铵分离。

最后，将处理好的硅亚胺粉体进行烧结得到氮化硅粉体，α相含量占比＞95％。

本实施例还提供一种硅亚胺，其由上述的方法合成。

本实施例选择的有机溶剂对副产物卤化铵有一定的溶解度，生成的硅亚胺中只含有少量的卤化铵，硅亚胺中卤素含量为150ppm，提高了目标产物硅亚胺的收率。

实施例3

如图1所示，本实施例提供一种合成硅亚胺的方法，在反应器1的反应腔内进行，包括以下步骤：

(1)将原料液氨通过净化器6脱除水分及油分等杂质，使纯度≥95mas％，水分含量≤20ppm，净化过的液氨为高纯液氨，将高纯液氨通入到液氨储罐7内，高纯液氨通过液氨储罐7进行供应，液氨储罐7内的高纯液氨依次通过阀门组8中的气相阀门手阀、减压阀、流量计阀组，再通过喷嘴9进入反应器1的反应腔。液氨储罐7的气相备压为通过流量计阀组的计量及减压阀的调节，缓慢向反应器1供应氨气，高纯液氨的流量控制在液氨通过喷嘴9汽化为氨气喷入到反应腔内，氨气在第一入口2的喷射速度为15m/s。

(2)液态的硅烷卤化物为二氯二氢硅，有机溶剂为包括第一有机溶剂，第一有机溶剂为二甲基亚砜(DMSO)，有机溶剂包括第二有机溶剂，第二有机溶剂为甲苯，第一溶剂与第二有机溶剂的体积比为1:1。将二氯二氢硅在原料缓冲罐12内与有机溶剂进行配料，通过有机溶剂对二氯二氢硅进行稀释，二氯二氢硅与DMSO按照1:1的体积比例进行配备，得到二氯二氢硅与有机溶剂的混合物。将配置好的液体原材料二氯二氢硅与有机溶剂的混合物通过原料泵13提供动力源，源源不断地向反应器1的反应腔进行原材料的输送。循环输送量控制在液态的二氯二氢硅与有机溶剂的混合物在所述第二入口3压力控制在0.5MPag。液态的二氯二氢硅与氨气的摩尔比为1：6。为了防止倒窜的液态的二氯二氢硅与有机溶剂的混合物液体，在输送液态的二氯二氢硅与有机溶剂的混合物液体到达第二入口3的管道内与通入到反应腔的高纯液氨发生反应堵塞该管道，本实施例中,通过关闭阀门组8，通过氮气分支管线10上的氮气阀门11的调节向反应器1内持续性注入0.1m³/h的氮气，待液态的二氯二氢硅与有机溶剂的混合物液体达到室温，稳定运行后，逐步将氮气切换为高纯液氨，反应器1夹套内正常供应冷冻盐水。高纯液氨通入量由0逐渐缓慢向上调整，最大通入量控制在6.5kg/h。

(3)在反应腔内，氨气遇到二氯二氢硅后迅速反应生成固相的硅亚胺及氯化铵，并放出大量的热，二氯二氢硅参与反应可放出576KJ/mol的热量。反应腔内的反应原料、有机溶剂及生成的硅亚胺通过螺旋管14产生湍流现象，使反应更加充分。反应过程时刻关注出口4物料的温度及出口4端压力的变化，若温度超过100℃，立刻减小氨气的通入量，使系统温度控制在25-100℃。随着反应器1内持续的通入氨气、液态的硅烷卤化物与有机溶剂的混合物，反应器1内的物料逐渐由出口4连续排出，经过分离器15，硅亚胺被截留，其余物料返流回原料缓冲罐12，循环使用。副产物氯化铵溶解于第一有机溶剂DMSO中，硅亚胺不溶于有机溶剂，利用两者溶解度的差异，通过分离器将卤化铵与硅亚胺分离。

最后，将处理好的硅亚胺粉体进行烧结得到氮化硅粉体，α相含量占比＞95％。

本实施例选择的有机溶剂对副产物卤化铵有一定的溶解度，生成的硅亚胺中只含有少量的卤化铵，硅亚胺中卤素含量为50ppm，提高了目标产物硅亚胺的收率。

本实施例还提供一种硅亚胺，其由上述的方法合成。

实施例4

如图1所示，本实施例提供一种合成硅亚胺的方法，在反应器1的反应腔内进行，包括以下步骤：

(1)将原料液氨通过净化器6脱除水分及油分等杂质，使纯度≥95mas％，水分含量≤20ppm，净化过的液氨为高纯液氨，将高纯液氨通入到液氨储罐7内，高纯液氨通过液氨储罐7进行供应，液氨储罐7内的高纯液氨依次通过阀门组8中的气相阀门手阀、减压阀、流量计阀组，再通过喷嘴9进入反应器1的反应腔。液氨储罐7的气相备压为通过流量计阀组的计量及减压阀的调节，缓慢向反应器1供应氨气，高纯液氨的流量控制在液氨通过喷嘴9汽化为氨气喷入到反应腔内，氨气在第一入口2的喷射速度为12m/s。

(2)液态的硅烷卤化物为四氟化硅，有机溶剂包括第二有机溶剂，第二有机溶剂为戊烷。将四氟化硅在原料缓冲罐12内与有机溶剂进行配料，通过有机溶剂对四氟化硅进行稀释，四氟化硅与戊烷按照1:20的体积比例进行配备，得到四氟化硅与有机溶剂的混合物。将配置好的液体原材料四氟化硅与有机溶剂的混合物通过原料泵13提供动力源，源源不断地向反应器1的反应腔进行原材料的输送。循环输送量控制在液态的四氟化硅与有机溶剂的混合物在所述第二入口3压力控制在0.25MPag。液态的四氟化硅与氨气的摩尔比为1：7。为了防止倒窜的液态的四氟化硅与有机溶剂的混合物液体，在输送液态的四氟化硅与有机溶剂的混合物液体到达第二入口3的管道内与通入到反应腔的高纯液氨发生反应堵塞该管道，本实施例中,通过关闭阀门组8，通过氮气分支管线10上的氮气阀门11的调节向反应器1内持续性注入0.2m³/h的氮气，待液态的四氟化硅与有机溶剂的混合物液体达到室温，稳定运行后，逐步将氮气切换为高纯液氨，反应器1夹套内正常供应冷冻盐水。高纯液氨通入量由0逐渐缓慢向上调整，最大通入量控制在6.5kg/h。

(3)在反应腔内，氨气遇到四氟化硅后迅速反应生成固相的硅亚胺及氟化铵，并放出大量的热，四氟化硅参与反应可放出576KJ/mol的热量。反应腔内的反应原料、有机溶剂及生成的硅亚胺通过螺旋管14产生湍流现象，使反应更加充分。反应过程时刻关注出口4物料的温度及出口4端压力的变化，若温度超过100℃，立刻减小氨气的通入量，使系统温度控制在25-100℃。随着反应器1内持续的通入氨气、液态的硅烷卤化物与有机溶剂的混合物，反应器1内的物料逐渐由出口4溢出，经过分离器15，硅亚胺和氟化铵被截留，其余物料返流回原料缓冲罐12，循环使用。副产物氟化铵不溶于有机溶剂中，硅亚胺不溶于有机溶剂，两者同时被分离器截留，后续可通过液氨洗涤氟化铵或者通过DMSO溶解硅亚胺，有机溶剂、氮气通过分离器后进入到原料缓冲罐12。

最后，将处理好的硅亚胺粉体进行烧结得到氮化硅粉体，α相含量占比＞95％。

本实施例选择的有机溶剂对副产物卤化铵有一定的溶解度，生成的硅亚胺中只含有少量的卤化铵，硅亚胺中卤素含量为190ppm，提高了目标产物硅亚胺的收率。

本实施例还提供一种硅亚胺，其由上述的方法合成。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种合成硅亚胺的方法，在反应器的反应腔内进行，其特征在于，包括以下步骤：

将氨气通过反应腔的第一入口通入所述反应腔内；

将液态的硅烷卤化物与有机溶剂的混合物通过反应腔的第二入口通入所述反应腔内；

所述氨气与所述液态的硅烷卤化物在所述反应腔内进行气液反应，生成硅亚胺和卤化铵，反应器内的物料通过反应腔的出口连续排出，通过分离器将硅亚胺、或硅亚胺和卤化铵截留，其余物料再通入反应腔，循环使用。

2.根据权利要求1所述的合成硅亚胺的方法，其特征在于，所述第一入口设置于所述反应腔的中下部或底部，所述第二入口设置于所述反应腔的中下部或底部，所述出口设置于所述反应腔的中上部或顶部。

3.根据权利要求1或2所述的合成硅亚胺的方法，其特征在于，所述反应器还包括设置于所述反应腔内用于形成湍流的引流机构。

4.根据权利要求3所述的合成硅亚胺的方法，其特征在于，所述引流机构为呈螺旋状的螺旋管，所述螺旋管的一端与所述反应腔的底壁连接，所述螺旋管的另外一端与所述反应腔的顶壁连接。

5.根据权利要求1所述的合成硅亚胺的方法，其特征在于，所述氨气在所述第一入口的喷射速度为0.5～15m/s，所述液态的硅烷卤化物与有机溶剂的混合物在所述第二入口压力为

6.根据权利要求1所述的合成硅亚胺的方法，其特征在于，所述氨气通入到所述反应腔的流量为0.1～6.55kg/h，所述液态的硅烷卤化物与有机溶剂的混合物通入到所述反应腔的流量为0.1～5m³/h。

7.根据权利要求1所述的合成硅亚胺的方法，其特征在于，所述硅烷卤化物与所述氨气的摩尔比为1：(1～8)。

8.根据权利要求1所述的合成硅亚胺的方法，其特征在于，所述有机溶剂包括第一有机溶剂，所述第一有机溶剂能够溶解卤化铵；所述硅烷卤化物为硅烷卤化物和/或硅烷氟化物。

9.根据权利要求8所述的合成硅亚胺的方法，其特征在于，所述第一有机溶剂为二甲基亚砜。

10.根据权利要求8或9所述的合成硅亚胺的方法，其特征在于，所述有机溶剂包括第二有机溶剂，所述第二有机溶剂不能溶解所述卤化铵，所述第二有机溶剂为碳原子数为5～7的脂肪烃或芳香烃。

11.根据权利要求8所述的合成硅亚胺的方法，其特征在于，所述硅烷卤化物与所述第一有机溶剂的体积比为1：(1～50)。

12.根据权利要求1所述的合成硅亚胺的方法，其特征在于，所述氨气与所述液态的硅烷卤化物的反应温度为25～100℃。

13.一种硅亚胺，其特征在于，其由权利要求1～12任意一项所述的方法合成。