DE1270014B - Process for the production of silicon tetrafluoride-water vapor mixtures - Google Patents

Process for the production of silicon tetrafluoride-water vapor mixtures

Info

Publication number
DE1270014B
DE1270014B DE19651270014 DE1270014A DE1270014B DE 1270014 B DE1270014 B DE 1270014B DE 19651270014 DE19651270014 DE 19651270014 DE 1270014 A DE1270014 A DE 1270014A DE 1270014 B DE1270014 B DE 1270014B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
silicon tetrafluoride
water vapor
sulfuric acid
production
hydrogen fluoride
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.)
Pending
Application number
DE19651270014
Other languages
German (de)
Inventor
Robert N Secord
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.)
Cabot Corp
Original Assignee
Cabot Corp
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 Cabot Corp filed Critical Cabot Corp
Publication of DE1270014B publication Critical patent/DE1270014B/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08Compounds containing halogen

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

COIbCOIb

Deutsche Kl.: 12 i-33/08 German class: 12 i-33/08

Nummer: 1270 014Number: 1270 014

Aktenzeichen: P 12 70 014.0-41File number: P 12 70 014.0-41

Anmeldetag: 4. Februar 1965Filing date: February 4, 1965

Auslegetag: 12. Juni 1968Opening day: June 12, 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Siliciumtetrafluorid durch Umsetzung von Fluorwasserstoff und Quarzsand.The invention relates to a method for producing silicon tetrafluoride by reacting hydrogen fluoride and quartz sand.

Beim Verfahren zur Herstellung von extrem feinteiligem Siliciumdioxyd durch Hydrolyse von Siliciumtetrafluorid gemäß der GleichungIn the process for the production of extremely finely divided silicon dioxide by hydrolysis of silicon tetrafluoride according to the equation

SiF4 + 2H2O -> SiO2 + 4 HF (1)SiF 4 + 2H 2 O -> SiO 2 + 4 HF (1)

beispielsweise gemäß den USA.-Patenten 2 535 036 und 2 819151, sind die Kosten des Süiciumtetra- ίο flourids und der Wert des als Nebenprodukt gebildeten Fluorwasserstoffs wesentliche Faktoren. Demgemäß wurden eine Reihe von Verfahren zur Herstellung von Siliciumtetrafluorid durch Umsetzung von billigem Siliciumdioxyd und als Nebenprodukt erhaltenem Fluorwasserstoff gemäß der Gleichungfor example in U.S. Patents 2,535,036 and 2,819,151, the cost of the Siicium tetra- ίο flourids and the value of the hydrogen fluoride formed as a by-product are important factors. Accordingly described a number of processes for the preparation of silicon tetrafluoride by reaction of cheap silica and hydrogen fluoride obtained as a by-product according to the equation

SiO2 + 4HF -^ SiF4 + 2H2OSiO 2 + 4HF - ^ SiF 4 + 2H 2 O

(2)(2)

vorgeschlagen. Die meisten dieser Verfahren sind unwirtschaftlich, umständlich oder haben einen anderen großen Nachteil. So wird in der deutschen Auslegeschrift 1 021 339 ein Verfahren zur Herstellung eines Gemischs aus Siliciumtetrafluorid und Wasserdampf durch Umsetzung von Fluorwasserstoff mit Siliciumdioxyd beschrieben, bei dem das Siliciumdioxyd in einem als Lösungsmittel für Fluorwasserstoff dienenden hygroskopischen mehrwertigen Alkohol, bevorzugt Glycerin, suspendiert wird. Ein solches Verfahren ist wegen des verhältnismäßig hohen Preises der mehrwertigen Alkohole als organische Produkte unwirtschaftlich. suggested. Most of these processes are uneconomical, awkward or have another major disadvantage. This is what the German interpretative document says 1 021 339 a process for the production of a mixture of silicon tetrafluoride and water vapor described by the reaction of hydrogen fluoride with silicon dioxide, in which the silicon dioxide in a hygroscopic polyhydric alcohol serving as a solvent for hydrogen fluoride is preferred Glycerin, is suspended. Such a method is multi-valued because of the relatively high price Alcohols are uneconomical as organic products.

In der deutschen Auslegeschrift 1 022 569 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem Kieselfluorwasserstoffsäure, die SiO2 enthält, mit Schwefelsäure zu Siliciumtetrafluorid und Wasser zersetzt wird. Bei diesem Verfahren dient aber die Schwefelsäure als Dehydratisierungsmittel, wobei sie laufend verdünnt und durch die Verdünnung als Dehydratisierungsmittel unwirksam wird. Um diesen Verlust auszugleichen, muß ständig, wenn das Verfahren kontinuierlich gestaltet werden soll, konzentrierte Schwefelsäure zugesetzt werden.German Auslegeschrift 1 022 569 describes a process in which hydrofluoric acid containing SiO 2 is decomposed with sulfuric acid to form silicon tetrafluoride and water. In this process, however, the sulfuric acid serves as a dehydrating agent, whereby it is continuously diluted and becomes ineffective as a dehydrating agent as a result of the dilution. To make up for this loss, if the process is to be made continuous, concentrated sulfuric acid must be added.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Siliciumtetrafluorid-Wasserdampf-Gem'schen durch Umsetzung einer Dispersion von SiO2, insbesondere Quarzsand, mit Fluorwasserstoff bei Temperaturen zwischen dem Siedepunkt des Wassers und dem Siedepunkt des Dispersionsmittels, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Dispersionsmittel Schwefelsäure verwendet.The invention relates to a process for the production of silicon tetrafluoride-water vapor mixtures by reacting a dispersion of SiO 2 , in particular quartz sand, with hydrogen fluoride at temperatures between the boiling point of water and the boiling point of the dispersant, which is characterized in that as Dispersing agent used sulfuric acid.

Die Reaktionstemperaturen, die angewendet werden können, sind nicht entscheidend wichtig, da die Reak-Verf ahren zur Herstellung von
Siliciumtetrafluorid-Wasserdampf-Gemischen
The reaction temperatures that can be used are not critically important, as the Reak processes for the preparation of
Silicon tetrafluoride-water vapor mixtures

Anmelder:Applicant:

Cabot Corporation, Boston, Mass. (V. St. A.)Cabot Corporation, Boston, Mass. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,

Dr.-Ing. Th. Meyer und Dr. J. F. Fues,Dr.-Ing. Th. Meyer and Dr. J. F. Fues,

Patentanwälte, 5000 Köln 1, DeichmannhausPatent Attorneys, 5000 Cologne 1, Deichmannhaus

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Robert N. Secord, Wenham, Mass. (V. St. A.)Robert N. Secord, Wenham, Mass. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

V. St. v. Amerika vom 5. Februar 1964 (342 784)V. St. v. America 5 February 1964 (342 784)

tion zwischen Fluorwasserstoff und Siliciumdioxyd innerhalb eines weiten Bereichs von Temperaturen stattfindet, nämlich zwischen etwa 105 und 315° C. Jedoch wurde festgestellt, daß die Reaktion zwischen dem Fluorwasserstoff und Siliciumdioxyd um so schneller verläuft und demgemäß das Siliciumtetrafluorid um so schneller erhalten wird, je höher die angewendete Temperatur ist. Demgemäß sind Badetemperaturen zwischen etwa 120 und 232° C zu empfehlen. Bei diesen Temperaturen verlaufen die zur Bildung von Siliciumtetrafluorid führenden Reaktionen glatt, und Siliciumtetrafluorid und Wasserdampf werden praktisch kontinuierlich aus dem Bad abgegeben, während der Dampfdruck der Schwefelsäure verhältnismäßig niedrig bleibt.tion between hydrogen fluoride and silicon dioxide over a wide range of temperatures takes place, namely between about 105 and 315 ° C. However, it was found that the reaction between The faster the hydrogen fluoride and silicon dioxide and accordingly the silicon tetrafluoride the faster is obtained, the higher the temperature used. Accordingly, bathing temperatures are recommended between about 120 and 232 ° C. At these temperatures the to Formation of silicon tetrafluoride leading to smooth reactions, and silicon tetrafluoride and water vapor are released practically continuously from the bath, while the vapor pressure of the sulfuric acid remains relatively low.

Bevorzugt wird die Umsetzung bei Temperaturen zwischen 179 und 232°C durchgeführt.The reaction is preferably carried out at temperatures between 179 and 232.degree.

Die Konzentration der Schwefelsäure im Bad kann über einen verhältnismäßig weiten Bereich variiert werden.The concentration of sulfuric acid in the bath can vary over a relatively wide range will.

Vorteilhaft wird mit Schwefelsäurekonzentrationen zwischen etwa 50 und 90 Gewichtsprozent gearbeitet.It is advantageous to work with sulfuric acid concentrations between about 50 and 90 percent by weight.

Die Konzentration des Siliciumdioxyds im Schwefelsäurebad, die in dieses Bad eingeführte Menge an Fluorwasserstoff, der erforderliche Wärmeeinsatz zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Temperatur des Bades und andere Reaktionsbedingungen sind unter normalen Umständen nicht entscheidend.The concentration of silicon dioxide in the sulfuric acid bath, the amount of introduced into this bath Hydrogen fluoride, the amount of heat required to maintain a certain temperature of the Baths and other reaction conditions are not critical under normal circumstances.

Die geeigneten Bedingungen lassen sich leicht entsprechend den jeweiligen Gegebenheiten ermitteln.The suitable conditions can easily be determined according to the particular circumstances.

809 559/466809 559/466

In einem typischen Fall ist das Gemisch von SiIiciumtetrafluorid und Wasser, das von der Oberseite des Schwefelsäurebades gewonnen wird, sehr stabil, solange es oberhalb des Taupunktes des Gasgemisches gehalten wird, und kann normalerweise unmittelbar in eine Reaktionskammer eingeführt werden, in der Siliciumdioxyd gemäß Gleichung 1 gebildet wird. Der hier als Nebenprodukt gebildete Fluorwasserstoff wird von der Reaktionskammer nach der Entfernung des größeren Teils des Siliciumdioxyds in das Schwefel-Säurebad zugeführt. Mit Ausnahme der von Fall zu Fall zum Ausgleich der Produktionsverluste vorgenommenen Zugabe von Fluorwasserstoff und/oder Schwefelsäure zum System ist somit das Siliciumdioxyd der einzige Rohstoff, der zur Herstellung von Siliciumdioxyd gemäß Gleichung 1 in kontinuierlicher Arbeitsweise erforderlich ist.In a typical case the mixture is silicon tetrafluoride and water obtained from the top of the sulfuric acid bath is very stable, as long as it is kept above the dew point of the gas mixture, and can normally immediately are introduced into a reaction chamber in which silicon dioxide is formed according to equation 1. The hydrogen fluoride formed here as a by-product is released from the reaction chamber after removal of the greater part of the silicon dioxide is fed into the sulfuric acid bath. Except for on a case-by-case basis Case to compensate for the production losses made addition of hydrogen fluoride and / or Sulfuric acid to the system thus the silicon dioxide is the only raw material that is used to manufacture silicon dioxide according to equation 1 is required in continuous operation.

Es erübrigt sich, festzustellen, daß als Siliciumdioxydquelle Quarzsand verwendet wird, da er billig und in der bevorzugten körnigen Form leicht erhältlich ist. Natürlich können auch andere Formen von Siliciumdioxyd verwendet werden.Needless to say, quartz sand is used as the source of silica since it is inexpensive and is readily available in the preferred granular form. Of course, other forms of silica can also be used be used.

Beispielexample

Der Inhalt eines aus Kohle bestehenden Behälters, der 2000 kg 75%ige Schwefelsäure enthält, wird auf etwa 1700C erhitzt, worauf stündlich 100 kg Fluorwasserstoff in einen Gasverteiler eingeführt werden, der am Boden des Behälters angeordnet ist. Gleichzeitig wird Quarzsand in einer Menge von etwa 75 kg pro Stunde in den Reaktor eingeführt. Nach mehreren Stunden kontinuierlichen Betriebes wird das von der Oberseite des Gefäßes abgenommene Gemisch analysiert. Hierbei ergibt sich, das Siliciumtetrafluorid und Wasserdampf in Mengen von stündlich etwa 130 bzw. kg gebildet werden.The contents of a container made of coal and containing 2000 kg of 75% sulfuric acid is heated to about 170 ° C., whereupon 100 kg of hydrogen fluoride are introduced into a gas distributor located at the bottom of the container every hour. At the same time, quartz sand is introduced into the reactor in an amount of about 75 kg per hour. After several hours of continuous operation, the mixture taken from the top of the vessel is analyzed. This shows that silicon tetrafluoride and water vapor are formed in amounts of about 130 and kg, respectively, per hour.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von Siliciumtetrafluorid-Wasserdampf-Gemischen durch Umsetzung einer Dispersion von SiO2, insbesondere Quarzsand, mit Fluorwasserstoff bei Temperaturen zwischen dem Siedepunkt des Wassers und dem Siedepunkt des Dispersionsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß als Dispersionsmittel Schwefelsäure verwendet wird.1. A process for the preparation of silicon tetrafluoride-water vapor mixtures by reacting a dispersion of SiO 2 , in particular quartz sand, with hydrogen fluoride at temperatures between the boiling point of water and the boiling point of the dispersant, characterized in that sulfuric acid is used as the dispersant. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Temperaturen zwischen 179 und 232° C umgesetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that at temperatures between 179 and 232 ° C is implemented. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Schwefelsäure einer Konzentration zwischen 50 und 90 Gewichtsprozent ververwendet wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that sulfuric acid of a concentration between 50 and 90 percent by weight is used. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 021 339, 1 022 569.
Considered publications:
German Auslegeschriften No. 1 021 339, 1 022 569.
809 559/466 5.68 © Bundesdruckerei Berlin809 559/466 5.68 © Bundesdruckerei Berlin
DE19651270014 1964-02-05 1965-02-04 Process for the production of silicon tetrafluoride-water vapor mixtures Pending DE1270014B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US34278464A 1964-02-05 1964-02-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1270014B true DE1270014B (en) 1968-06-12

Family

ID=23343262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19651270014 Pending DE1270014B (en) 1964-02-05 1965-02-04 Process for the production of silicon tetrafluoride-water vapor mixtures

Country Status (4)

Country Link
DE (1) DE1270014B (en)
FR (1) FR1423509A (en)
GB (1) GB1080662A (en)
NL (1) NL6501423A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3125989A1 (en) * 1980-07-02 1982-03-18 Central Glass Co., Ltd., Ube, Yamaguchi Process for preparing silicon tetrafluoride, employing gaseous hydrogen fluoride

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1021339B (en) * 1955-03-30 1957-12-27 Columbian Carbon Process for the production of a mixture of silicon tetrafluoride and water vapor
DE1022569B (en) * 1954-06-09 1958-01-16 Grace W R & Co Process for the production of silicon tetrafluoride

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1022569B (en) * 1954-06-09 1958-01-16 Grace W R & Co Process for the production of silicon tetrafluoride
DE1021339B (en) * 1955-03-30 1957-12-27 Columbian Carbon Process for the production of a mixture of silicon tetrafluoride and water vapor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3125989A1 (en) * 1980-07-02 1982-03-18 Central Glass Co., Ltd., Ube, Yamaguchi Process for preparing silicon tetrafluoride, employing gaseous hydrogen fluoride

Also Published As

Publication number Publication date
GB1080662A (en) 1967-08-23
FR1423509A (en) 1966-01-03
NL6501423A (en) 1965-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1270014B (en) Process for the production of silicon tetrafluoride-water vapor mixtures
DE2248149A1 (en) PROCESS FOR THE PROCESSING OF AQUATIC HYDROGEN SILICA
DE1277834B (en) Process for the production of formaldehyde
DE1125892B (en) Process for the production of finely divided silica
DE2535658C2 (en) Process for the production of calcium fluoride
DE1592100A1 (en) Process for the production of oversaturated aluminum fluoride solutions
DE1002309B (en) Process for the production of glyoxylic acid
DE1182215B (en) Process for the production of nitrosyl chloride
DE1105857B (en) Process for the production of sulfur pentafluoride monochloride
DE2836499A1 (en) PROCESS FOR THE PRODUCTION OF IODENTA FLUORIDE
DE1130797B (en) Process for the production of hydrazine hydrate
DE968034C (en) Process for the production of solid sodium metasilicate containing water of crystallization
DE835439C (en) Process for the production of chlorine dioxide
DE639064C (en) Process for the production of formic acid, its aluminum, chromium or iron salts
DE802818C (en) Process for the production of phenylacetic acid
DE1216305B (en) Process for the production of dicumyl peroxide and its nuclear chlorinated derivatives
DE624356C (en) Process for the production of hydrofluoric acid
DE753117C (en) Manufacture of hydroxylammonium sulfate
DE710170C (en) Process for the production of formic acid
US2196156A (en) Production of formic acid
DE904770C (en) Process for the production of alkali-free copper oxide
DE972273C (en) Process for the preparation of nitration products of toluene
DE1271119B (en) Process for the preparation of hexamethylenetetramine
DE1197897B (en) Process for the production of alkali salts of nitrilotriacetic acid
DE2005015A1 (en) Process for the production of hydrogen