分离电子级四甲基硅烷的方法及应用与流程

本发明属于特种气体，具体涉及一种从有机硅低沸物中分离得到电子级四甲基硅烷的方法及应用。

背景技术：

1、在半导体产业高速发展的当下，电子级超纯前驱体材料作为半导体制造过程中的关键原料，其品质与技术含量直接影响到最终半导体产品的性能与质量。当前，国内外对这类材料的需求日益增加，尤其是四甲基硅烷(tetramethylsilane，以下简称为tms)，作为重要的电子气体之一，在半导体制造领域扮演着不可或缺的角色。

2、然而，在我国市场，四甲基硅烷(tms)的生产企业虽然数量不少，但能够生产供半导体制造商直接使用的高纯电子级四甲基硅烷(tms)产品的企业依然很少。这在一定程度上限制了我国半导体产业在原材料方面的自主性和竞争力。

3、目前市面上制备四甲基硅烷的方法主要是基于其原料来源中的化学反应制备。如四氯硅烷或正硅酸乙酯与甲基碘化镁反应或是氯甲烷和硅粉在铜催化剂存在下反应，但在提纯方面依然存在很多难题。提纯四甲基硅烷(tms)的难点主要在于其与杂质的沸点非常接近。例如，标准大气压下，四甲基硅烷的沸点为26.6℃，而一些杂质的沸点如2-甲基丁烷为27.9℃，1-戊烯为29.9℃，2-甲基-1-丁烯为31.2℃，这使得使用蒸馏法提纯非常困难。

4、因此，针对上述技术问题，有必要提供一种分离电子级四甲基硅烷的方法及应用。

5、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种分离电子级四甲基硅烷的方法及应用。

2、为了实现上述目的，本发明一具体实施例提供的技术方案如下：

3、从有机硅低沸物中分离得到电子级四甲基硅烷的方法，包括：

4、获取经过脱轻脱重后的液态原料粗产品；

5、原料气粗产品依次通过极性吸附部分和体积吸附部分进行吸附纯化，所述极性吸附部分至少包括极性吸附剂，所述体积吸附部分至少包括多孔吸附剂，所述极性吸附剂选择对2-氯丙烷具有选择性极性吸附的，所述多孔吸附剂选择对异戊烷具有选择性体积吸附的。

6、在本发明的一个或多个实施例中，原料气粗产品其组成包括v/v％：四甲基硅烷80～87％、异戊烷9.6～14.5％、2-氯丙烷2.2～5.5％和余量的其他杂质。

7、在本发明的一个或多个实施例中，极性吸附剂选自沸石分子筛、13x分子筛。

8、在本发明的一个或多个实施例中，极性吸附剂为13x分子筛。

9、在本发明的一个或多个实施例中，多孔吸附剂选自zsm-5沸石分子筛、5a分子筛。

10、在本发明的一个或多个实施例中，多孔吸附剂为zsm-5沸石分子筛。

11、在本发明的一个或多个实施例中，极性吸附部分和体积吸附部分为设置在同一吸附柱中不同分子筛填充部分，且极性吸附部分和体积吸附部分的填充量配比满足原料气粗产品中四甲基硅烷与目标杂质的组成比例(根据精馏塔塔顶稳定采出的产品，经色谱分析得出)。

12、在本发明的一个或多个实施例中，吸附纯化的条件为：温度30～40℃、压力为微负压至微正压。

13、在本发明的一个或多个实施例中，所述压力为0.06～0.15mpag。优选的，吸附剂在完成吸附作业后可以进行再生，吸附剂的再生压力为－0.1mpag。

14、在本发明的一个或多个实施例中，从有机硅低沸物中分离得到电子级四甲基硅烷的方法在电子级四甲基硅烷制备中的应用。

15、与现有技术相比，本发明的分离电子级四甲基硅烷的方法及应用，针对目前工业直接合成四甲基硅烷的不够经济的问题，选择工业制备甲基氯硅烷(主要产品为二甲基二氯硅烷，次要产品如甲基三氯硅烷、三甲基氯硅烷、一甲基二氯硅烷等有机氯硅烷)后富集的工业尾气(四甲基硅烷含量约50％，其他杂质为烷烃、烯烃及卤代烃等)作为工业原料，经过一次精馏除去绝大部分重组分，最后利用组合两种分子筛的方法吸附除去其他所有杂质，得到组分含量为99.99％的电子级四甲基硅烷，能够作为有机硅源满足半导体行业化学气相沉积(cvd)和原子层沉积(ald)等的需求。

16、本发明通过将2种类型的分子筛吸附剂联用，粗产品仅通过一次填料塔吸附过程，直接得到电子级的四甲基硅烷(tms)(组分纯度4n)，克服了有机硅生产中常见的多精馏塔串联提纯能耗高的难题，并将异戊烷含量直接降到10ppm以下；实验条件不苛刻，能耗低，分子筛可再生重复使用，经济性高。

1.一种从有机硅低沸物中分离得到电子级四甲基硅烷的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的从有机硅低沸物中分离得到电子级四甲基硅烷的方法，其特征在于，所述原料气粗产品其组成包括v/v％：四甲基硅烷77～87％、异戊烷8～15％、2-氯丙烷2～8％和余量的其他杂质。

3.根据权利要求1所述的从有机硅低沸物中分离得到电子级四甲基硅烷的方法，其特征在于，所述极性吸附剂选自沸石分子筛、13x分子筛。

4.根据权利要求3所述的从有机硅低沸物中分离得到电子级四甲基硅烷的方法，其特征在于，所述极性吸附剂为13x分子筛。

5.根据权利要求1所述的从有机硅低沸物中分离得到电子级四甲基硅烷的方法，其特征在于，所述多孔吸附剂选自zsm-5沸石分子筛、5a分子筛。

6.根据权利要求5所述的从有机硅低沸物中分离得到电子级四甲基硅烷的方法，其特征在于，所述多孔吸附剂为zsm-5沸石分子筛。

7.根据权利要求1所述的从有机硅低沸物中分离得到电子级四甲基硅烷的方法，其特征在于，所述极性吸附部分和体积吸附部分为设置在同一吸附柱中不同分子筛填充部分，且极性吸附部分和体积吸附部分的填充量配比满足原料气粗产品中四甲基硅烷与目标杂质的组成比例。

8.根据权利要求1所述的从有机硅低沸物中分离得到电子级四甲基硅烷的方法，其特征在于，所述吸附纯化的条件为：温度30～40℃、压力为微负压至微正压。

9.根据权利要求8所述的从有机硅低沸物中分离得到电子级四甲基硅烷的方法，其特征在于，所述压力为0.06～0.15mpag。

10.根据权利要求1-9任一所述的从有机硅低沸物中分离得到电子级四甲基硅烷的方法在电子级四甲基硅烷制备中的应用。