DE1251761B

DE1251761B - Process for evaporating mixtures of silicon dust or residue and alkyl or aryl chlorosilanes

Info

Publication number: DE1251761B
Application number: DEF43633A
Authority: DE
Inventors: Dr Engelbert Walaschewski; Dr Hans Horst Steinbach; Walter Oetke; Dipl-Ing Rudolf Erdmenger
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1964-07-29
Filing date: 1964-07-29
Publication date: 1967-10-12

Description

Verfahren zum Eindampfen von Gemischen aus Siliciumstaub bzw. -rückstand und Alkyl-oder Arylchlorsilanen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eindampfen von Gemischen aus Siliciumstaub bzw.Process for the evaporation of mixtures of silicon dust or residue and alkyl- or arylchlorosilanes The invention relates to a method for evaporation of mixtures of silicon dust or

-rückstand und Alkyl- oder Arylchlorsilanen unter Verwendung von Verdampferschnecken.residue and alkyl or aryl chlorosilanes using evaporator screws.

Bei der Eindampfung von Gemischen dieser Art belegen sich die Schnecken an ihrer Oberfläche mit einer Feststoffschicht, so daß die Wärmeleitung und damit die Verdampfung stark behindert wird, oder es kommt auf Grund von harten Krustenanbackungen überhaupt zum Bruch der Schnecken. Es gibt mehrere Typen sich selbst reinigender Mehrfachschnecken, jedoch besteht bei ihnen die Gefahr, daß das beim Eindampfungsprozeß anfallende pastöse Gut sich oberhalb der Schnecke im Ausdampfungsraum aufbaut und dort zu Verstopfungen führt, die das Abziehen der Polysilandämpfe beeinträchtigen. During the evaporation of mixtures of this type, the snails become occupied on their surface with a solid layer, so that the heat conduction and thus the evaporation is severely hindered, or it comes from hard crust caking to break the snails at all. There are several types of self cleaning Multiple screws, however, there is a risk with them that this occurs during the evaporation process Accruing pasty material builds up above the screw in the evaporation room and there leads to blockages which impair the removal of the polysilane vapors.

Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile behoben sind, wenn das Gemisch mittels einer aus je zwei parallelen Schneckenpaaren bestehenden Vierwellenschnecke, bei der ein Paar entgegengesetzt zum anderen rotiert, durch einen Verdampfungsraum in zwei Kreisläufen gefördert und nur so weit eingedampft wird, daß beim Ausstoß noch vor der Mündung des Schneckengehäuses ein dampfdichter plastischer Gutstopfen gebildet wird. It has now been found that these disadvantages are eliminated when the Mixing by means of a four-shaft screw consisting of two parallel pairs of screws each, in which one pair rotates opposite to the other, through an evaporation space promoted in two circuits and is only evaporated so far that when ejected a vapor-tight plastic plug before the mouth of the screw housing is formed.

Ein Zusetzen des Ausdampfungsraumes tritt nicht ein, weil das Material in zwei Kreisläufen geführt wird, die sich in der Mitte des Verdampfraumschachtes berühren. A clogging of the evaporation space does not occur because the material is conducted in two circuits, which are in the middle of the evaporation chamber shaft touch.

Bei richtiger Dimensionierung der Verdampfungskapazität ist es nicht einmal nötig, das einzudampfende Material vollkontinuierlich aufzugeben, vielmehr genügt das in vielen Fällen technisch leichter durchführbare, stoßweise Aufgeben des Schlammes, ohne daß damit der kontinuierliche Austrag des angefeuchteten Pulvers negativ beeinflußt wird. Die Temperatur der Schnecke muß so eingestellt werden, daß das in der Mischung enthaltene Siliciumpulver nicht ganz bis zur Trocknung eingedampft wird. Die durch die Schnecke zum Austrag hin bewegte Paste wird im letzten Teil vor dem Austritt so weit abgekühlt, daß eine hochviskose zähe Schmiere entsteht, die einen Abschluß zwischen dem unter Überdruck stehenden Inertgasraum, in dem die Ausdampfung stattfindet, und der Atmosphäre bildet. Das gekühlte Extruderende der Ausdampfungsapparatur muß selbstverständlich so ausgebildet sein, daß an der kalten Fläche keine Kondensation der bereits ausgedampften Silane erfolgen kann. If the evaporation capacity is properly dimensioned, it is not once it is necessary to give up the material to be evaporated continuously, rather In many cases, it is sufficient to give up intermittently, which is technically easier to carry out of the sludge without the continuous discharge of the moistened powder is negatively affected. The temperature of the screw must be set so that that the silicon powder contained in the mixture is not completely evaporated to dryness will. The paste moved by the screw towards the discharge is in the last part cooled down so far before the outlet that a highly viscous, viscous smear is formed, the one closure between the pressurized inert gas space in which the Evaporation takes place and the atmosphere forms. The cooled end of the extruder Evaporation apparatus must of course be designed so that on the cold No condensation of the already evaporated silanes can occur on the surface.

Die auf etwa 1000 C heruntergekühlte, frei in die Atmosphäre austretende, durch die Verdampferschnecke selbst vorgeschobene Masse ist nun in keiner Weise mehr gefährlich und zeigt auch nicht mehr den stechenden und zum Husten reizenden Geruch der niedrigsiedenden Silane bzw. Polysilane, sondern kann gefahrlos gehandhabt werden. The cooled down to about 1000 C, released freely into the atmosphere, The mass pushed forward by the evaporation screw itself is now in no more dangerous and no longer shows the pungent and coughing odor the low-boiling silanes or polysilanes, but can be handled safely.

Beispiele a) In einer mit einer Schneckenwelle ausgestatteten, auf etwa 2300 C beheizten Verdampfungsapparatur, mit einer Wärmeaustauschfläche von 0,05 m2 wurden etwa 21 Silicium-Polysilan-Gemisch pro Stunde aufgegeben. Der Antrieb mußte bereits nach 30 Minuten abgestellt werden, da die Gewindeausgänge der Schnecke sich mit dem Rückstand zusetzten und die Zufuhr frischen Siliciumstaub-Polysilan-Gemisches in die Apparatur verhindert wurde. Außerdem baute sich Rückstand im Dampfraum auf. b) In einer zweiwelligen Apparatur, auf die bei einer Wärrneaustauschfläche von 0,1 m2 nur 3 1 desselben Gemisches pro Stunde aufgegeben wurden, mußten die Versuche nach 2 Stunden abgebrochen werden. Obschon die Schneckenwellen sich gegenseitig reinigten, hatte sich soviel Rückstand im Dampfraum aufgebaut, daß sich bei weiterer Versuchsdurchführung das zum Kondensator führende Rohrstück verstopft hatte. Examples a) In one equipped with a worm shaft about 2300 C heated evaporation apparatus, with a heat exchange surface of Approximately 21 silicon-polysilane mixtures per hour were applied at 0.05 m2. The drive had to be switched off after 30 minutes because the screw thread exits add themselves with the residue and the supply of fresh silicon dust-polysilane mixture was prevented from entering the apparatus. In addition, residue built up in the vapor space. b) In a twin-shaft apparatus on which, with a heat exchange surface of 0.1 m2 only 3 liters of the same mixture per hour were applied, the tests had to be carried out canceled after 2 hours. Although the worm shafts are mutually exclusive cleaned, so much residue had built up in the vapor space that further Carrying out the experiment blocked the section of pipe leading to the condenser.

In beiden Fällen scheiterten die Versuche am Eintreten des Rückstandes in den Dampfraum. c) Bei Verwendung einer Verdampferschnecke mit im Gehäuse angeordneten zwei Schneckenpaaren, von denen jedes Paar in an sich bekannter Weise aus gleichsinnig rotierenden, ineinandergreifenden Einzelschnecken besteht und zum anderen Paar in entgegengesetzter Richtung rotiert, wurde die Gehäusewand von Ankrustungen freigehalten. Im Dampfraum konnte sich kein Produkt ansammeln. in der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens schematisch und beispielsweise dargestellt. In both cases the attempts failed because the residue occurred in the steam room. c) When using an evaporator screw with arranged in the housing two pairs of snails, of which each pair in a known manner from the same direction rotating, intermeshing single screws and for others Couple rotated in opposite directions, the case wall was encrusted kept free. No product could collect in the steam room. in the drawing is a device for performing the method schematically and for example shown.

Das Endstück 6a und 6b der Schneckenvorrichtung 9 hat in Richtung des Stofftransportes eine Heiz- (6 a) und Kühl- (6 b) Zone. Die Temperatur der Heizzone betrug etwa 2300 C, die der Kühlzone unter 100° C. In der Übergangszone sind die Schnecken so konstruiert, daß sich ein Produktstopfen 6c bildet. Dieser Stopfen schließt den Dampfraum 4 gegen die nachgeschaltete Kühlzone 6 b ab und vermeidet dadurch eine Kondensation von Polysilandämpfen in der Kühlzone. The end piece 6a and 6b of the screw device 9 has in the direction of the material transport a heating (6 a) and cooling (6 b) zone. The temperature of the heating zone was about 2300 C, that of the cooling zone below 100 ° C. In the transition zone are the Screws designed to form a product plug 6c. This stopper closes the steam space 4 from the downstream cooling zone 6 b and avoids thereby a condensation of polysilane vapors in the cooling zone.

Um das Eindringen von Luft und damit die Bildung eines zündfähigen Dampf-Luft-Gemisches in der Apparatur zu verhindern, mußte die gesamte Apparatur während des Versuches unter einem Druck von etwa 800 Torr gehalten werden. Für den kontinuierlichen Austrag des Rückstandes aus der Schnecke ist das Endstück 6 a und 6 b mit einer Düsenplatte 7 abgeschlossen. Für jedes Wellenpaar wurde eine Düse von 15 mm vorgesehen. Der Produktstopfen in den Düsen hielt den Druckunterschied Dampfraum-Atmosphäre. Zur Sicherheit waren die Düsen durch einen geschlossenen Behälter 8 gegen die Atmosphäre abgeschirmt. To the ingress of air and thus the formation of an ignitable The entire apparatus had to be used to prevent a mixture of steam and air in the apparatus maintained under a pressure of about 800 torr during the experiment. For the continuous discharge of the residue from the screw is the end piece 6 a and 6 b completed with a nozzle plate 7. One nozzle was created for each pair of shafts of 15 mm provided. The product plug in the nozzles held the pressure difference Steam room atmosphere. To be on the safe side, the nozzles were through a closed container 8 shielded from the atmosphere.

Bei den Versuchen wurden etwa 10 kg eines Siliciumstaub-Polysilan-Gemisches aus dem Vorratsgefäß 1 über eine Dosiervorrichtung 2 in den Einfülltrichter 3 der Schneckenapparatur aufgegeben. About 10 kg of a silicon dust-polysilane mixture were used in the tests from the storage vessel 1 via a metering device 2 into the funnel 3 of the Abandoned screw apparatus.

Die Drehzahl der Schnecke betrug bei diesem Durchsatz 15 U/min. Das zähflüssige Material wurde von den Schnecken in den Apparateteil unter dem Dampfdom weitertransportiert, wobei destillierbare Anteile ausgedampft wurden, die über den Dampfraum 4 in den Kondensator 5 eutweichen konnten.The speed of the screw at this throughput was 15 rpm. That Viscous material was caught by the screws in the apparatus part under the steam dome transported further, with distillable portions were evaporated, which over the Steam space 4 in the condenser 5 were able to escape.

Währenddessen wurden mehrfach 5 1 des Siliciumstaub-Polysilan-Gemisches innerhalb kurzer Zeit (5 Minuten) in die Apparatur eingelassen und die weitere Zufuhr darauf für etwa 1/2 Stunde unterbrochen. Diese stoßweise eingegebenen Mengen wurden von der Anlage verarbeitet, ohne daß es zu Störungen kam. During this time, 5 l of the silicon dust-polysilane mixture were repeatedly used within a short time (5 minutes) let into the apparatus and the further supply then interrupted for about 1/2 hour. These batches entered quantities were processed by the system without causing malfunctions.

Der beschriebene Ausdampfungsvorgang wurde über 10 Stunden durchgeführt. Es kam während dieser Zeit weder zu Verstopfungen in der Schnecke noch zu Verkrustungen oder Krustenansätzen im Dampfraum noch zu Austragungsschwierigkeiten an der Düse. The evaporation process described was carried out over 10 hours. During this time there was neither clogging in the screw nor incrustations or crust deposits in the steam space lead to discharge difficulties at the nozzle.

Claims

Claim: Process for evaporating mixtures of silicon dust or residues and alkyl or aryl chlorosilanes using evaporator screws, since you r c h e k e n n -draws that the mixture by means of one of two parallel Pairs of screws existing four-shaft screw, in which a pair is opposed on the other hand rotates, conveyed through an evaporation chamber in two circuits and it is evaporated only so far that when it is ejected it is still before the mouth of the screw housing a vapor-tight plastic plug is formed.