本發(fā)明屬于特種氣體，具體涉及一種從有機硅低沸物中分離得到電子級四甲基硅烷的方法及應用。

背景技術：

1、在半導體產業(yè)高速發(fā)展的當下，電子級超純前驅體材料作為半導體制造過程中的關鍵原料，其品質與技術含量直接影響到最終半導體產品的性能與質量。當前，國內外對這類材料的需求日益增加，尤其是四甲基硅烷(tetramethylsilane，以下簡稱為tms)，作為重要的電子氣體之一，在半導體制造領域扮演著不可或缺的角色。

2、然而，在我國市場，四甲基硅烷(tms)的生產企業(yè)雖然數(shù)量不少，但能夠生產供半導體制造商直接使用的高純電子級四甲基硅烷(tms)產品的企業(yè)依然很少。這在一定程度上限制了我國半導體產業(yè)在原材料方面的自主性和競爭力。

3、目前市面上制備四甲基硅烷的方法主要是基于其原料來源中的化學反應制備。如四氯硅烷或正硅酸乙酯與甲基碘化鎂反應或是氯甲烷和硅粉在銅催化劑存在下反應，但在提純方面依然存在很多難題。提純四甲基硅烷(tms)的難點主要在于其與雜質的沸點非常接近。例如，標準大氣壓下，四甲基硅烷的沸點為26.6℃，而一些雜質的沸點如2-甲基丁烷為27.9℃，1-戊烯為29.9℃，2-甲基-1-丁烯為31.2℃，這使得使用蒸餾法提純非常困難。

4、因此，針對上述技術問題，有必要提供一種分離電子級四甲基硅烷的方法及應用。

5、公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現(xiàn)有技術。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種分離電子級四甲基硅烷的方法及應用。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一具體實施例提供的技術方案如下：

3、從有機硅低沸物中分離得到電子級四甲基硅烷的方法，包括：

4、獲取經過脫輕脫重后的液態(tài)原料粗產品；

5、原料氣粗產品依次通過極性吸附部分和體積吸附部分進行吸附純化，所述極性吸附部分至少包括極性吸附劑，所述體積吸附部分至少包括多孔吸附劑，所述極性吸附劑選擇對2-氯丙烷具有選擇性極性吸附的，所述多孔吸附劑選擇對異戊烷具有選擇性體積吸附的。

6、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，原料氣粗產品其組成包括v/v％：四甲基硅烷80～87％、異戊烷9.6～14.5％、2-氯丙烷2.2～5.5％和余量的其他雜質。

7、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，極性吸附劑選自沸石分子篩、13x分子篩。

8、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，極性吸附劑為13x分子篩。

9、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，多孔吸附劑選自zsm-5沸石分子篩、5a分子篩。

10、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，多孔吸附劑為zsm-5沸石分子篩。

11、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，極性吸附部分和體積吸附部分為設置在同一吸附柱中不同分子篩填充部分，且極性吸附部分和體積吸附部分的填充量配比滿足原料氣粗產品中四甲基硅烷與目標雜質的組成比例(根據(jù)精餾塔塔頂穩(wěn)定采出的產品，經色譜分析得出)。

12、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，吸附純化的條件為：溫度30～40℃、壓力為微負壓至微正壓。

13、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述壓力為0.06～0.15mpag。優(yōu)選的，吸附劑在完成吸附作業(yè)后可以進行再生，吸附劑的再生壓力為－0.1mpag。

14、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，從有機硅低沸物中分離得到電子級四甲基硅烷的方法在電子級四甲基硅烷制備中的應用。

15、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的分離電子級四甲基硅烷的方法及應用，針對目前工業(yè)直接合成四甲基硅烷的不夠經濟的問題，選擇工業(yè)制備甲基氯硅烷(主要產品為二甲基二氯硅烷，次要產品如甲基三氯硅烷、三甲基氯硅烷、一甲基二氯硅烷等有機氯硅烷)后富集的工業(yè)尾氣(四甲基硅烷含量約50％，其他雜質為烷烴、烯烴及鹵代烴等)作為工業(yè)原料，經過一次精餾除去絕大部分重組分，最后利用組合兩種分子篩的方法吸附除去其他所有雜質，得到組分含量為99.99％的電子級四甲基硅烷，能夠作為有機硅源滿足半導體行業(yè)化學氣相沉積(cvd)和原子層沉積(ald)等的需求。

16、本發(fā)明通過將2種類型的分子篩吸附劑聯(lián)用，粗產品僅通過一次填料塔吸附過程，直接得到電子級的四甲基硅烷(tms)(組分純度4n)，克服了有機硅生產中常見的多精餾塔串聯(lián)提純能耗高的難題，并將異戊烷含量直接降到10ppm以下；實驗條件不苛刻，能耗低，分子篩可再生重復使用，經濟性高。

技術特征：

1.一種從有機硅低沸物中分離得到電子級四甲基硅烷的方法，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的從有機硅低沸物中分離得到電子級四甲基硅烷的方法，其特征在于，所述原料氣粗產品其組成包括v/v％：四甲基硅烷77～87％、異戊烷8～15％、2-氯丙烷2～8％和余量的其他雜質。

3.根據(jù)權利要求1所述的從有機硅低沸物中分離得到電子級四甲基硅烷的方法，其特征在于，所述極性吸附劑選自沸石分子篩、13x分子篩。

4.根據(jù)權利要求3所述的從有機硅低沸物中分離得到電子級四甲基硅烷的方法，其特征在于，所述極性吸附劑為13x分子篩。

5.根據(jù)權利要求1所述的從有機硅低沸物中分離得到電子級四甲基硅烷的方法，其特征在于，所述多孔吸附劑選自zsm-5沸石分子篩、5a分子篩。

6.根據(jù)權利要求5所述的從有機硅低沸物中分離得到電子級四甲基硅烷的方法，其特征在于，所述多孔吸附劑為zsm-5沸石分子篩。

7.根據(jù)權利要求1所述的從有機硅低沸物中分離得到電子級四甲基硅烷的方法，其特征在于，所述極性吸附部分和體積吸附部分為設置在同一吸附柱中不同分子篩填充部分，且極性吸附部分和體積吸附部分的填充量配比滿足原料氣粗產品中四甲基硅烷與目標雜質的組成比例。

8.根據(jù)權利要求1所述的從有機硅低沸物中分離得到電子級四甲基硅烷的方法，其特征在于，所述吸附純化的條件為：溫度30～40℃、壓力為微負壓至微正壓。

9.根據(jù)權利要求8所述的從有機硅低沸物中分離得到電子級四甲基硅烷的方法，其特征在于，所述壓力為0.06～0.15mpag。

10.根據(jù)權利要求1-9任一所述的從有機硅低沸物中分離得到電子級四甲基硅烷的方法在電子級四甲基硅烷制備中的應用。

技術總結
本發(fā)明公開了一種分離電子級四甲基硅烷的方法及應用，其中方法包括：獲取經過脫氫脫重后的原料氣粗產品；原料氣粗產品依次通過極性吸附部分和體積吸附部分進行吸附純化，極性吸附部分至少包括極性吸附劑，體積吸附部分至少包括多孔吸附劑，極性吸附劑選擇對2?氯丙烷具有選擇性極性吸附的，多孔吸附劑選擇對異戊烷具有選擇性體積吸附的。本發(fā)明將2種類型的分子篩吸附劑聯(lián)用，克服了有機硅生產中常見的多精餾塔串聯(lián)提純能耗高的難題，并將異戊烷含量直接降到10ppm以下；實驗條件不苛刻，能耗低，分子篩可再生重復使用，經濟性高。

技術研發(fā)人員：王藝潼,張佳瑤,徐聰,陳琪,朱佳政
受保護的技術使用者：金宏氣體股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/10