СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ТРИФТОРИДА АЛЮМИНИЯ

1. Способ получения трифторида алюминия, включающий:
приведение в контакт фторалюминатного сырья, содержащего, по меньшей мере, около 30% вес. фторидов щелочного металла или щелочноземельного металла и алюминия, и кислоты с получением трифторида алюминия и, по меньшей мере, одного побочного продукта.
2. Способ по п.1, в котором сырье содержит по меньшей мере, около 50%, по меньшей мере, около 70%, по меньшей мере, около 80%, по меньшей мере, около 90%, от примерно 30% до примерно 95% или от примерно 70% до примерно 95% вес. фторидов щелочного металла или щелочноземельного металла и алюминия.
3. Способ по п.1, в котором кислота выбрана из соляной кислоты, серной кислоты и их смесей.
4. Способ по п.1, в котором кислота представляет собой соляную кислоту.
5. Способ по п.1, в котором сырье приводят в контакт с кислотой в отсутствие источника кремния.
6. Способ по п.1, в котором щелочной или щелочноземельный металл выбран из лития, натрия, калия, магния, бария, кальция и их смесей.
4
5
3
14
3
6
7. Способ по п.1, в котором фторид щелочного металла или щелочноземельного металла и алюминия выбран из группы, состоящей из NaAlF, NaAlF, NaAlF и их смесей.
4
5
3
14
3
6
8. Способ по п.1, в котором сырье содержит NaAlF, NaAlF и NaAlF.
9. Способ по п.8, в котором сырье содержит фторид алюминия и/или фторид натрия.
10. Способ по п.1, в котором фтороводород и хлорид или сульфат щелочного или щелочноземельного металла образуются в качестве побочных продуктов.
2
2
2
11. Способ по п.10, в котором в качестве побочного продукта образуется хлорид, при этом хлорид выбран из группы, состоящей из LiCl, NaCl, KCl, MgCl, BaCl, CaCl и их смесей.
12. Способ по п.11, в котором хлорид представляет собой NaCl.
13. Способ по п.10, в котором фтороводород приводят в контакт с источником кремния с образованием тетрафторида кремния.
14. Способ по п.1, в котором фторид является побочным продуктом производства силана.
15. Способ по п.1, в котором фторид щелочного металла или щелочноземельного металла и алюминия приводят в контакт с водной кислотой.
16. Способ по п.15, в котором фторид щелочного металла или щелочноземельного металла и алюминия подают в реакционный резервуар с целью получения суспензии, содержащей трифторид алюминия и побочный продукт.
17. Способ по п.16, в котором фторид щелочного металла или щелочноземельного металла и алюминия непрерывно подают в реакционный резервуар, а суспензию непрерывно отводят из реакционного резервуара.
18. Способ по п.16 или 17, в котором суспензию подают в устройство разделения твердой и жидкой фаз с целью получения твердой фракции, содержащей трифторид алюминия, и жидкой фракции, содержащей, по меньшей мере, один побочный продукт.
19. Способ по п.18, в котором твердая фракция содержит трифторид алюминия и хлорид или сульфат щелочного металла или щелочноземельного металла, а жидкая фракция содержит воду, фтороводород, непрореагировавшую кислоту и хлорид или сульфат щелочного металла или щелочноземельного металла.
20. Способ по п.19, включающий подачу твердой фракции в промывное устройство с целью отделения трифторида алюминия от соли.
21. Способ по п.19 или 20, включающий отделение, по меньшей мере, одного из следующих компонентов: воды, фтороводорода и непрореагировавшей кислоты в дистилляционной колонне.
22. Способ по п.1, в котором фторид щелочного металла или щелочноземельного металла и алюминия приводят в контакт с, по существу, безводной кислотой.
23. Способ по п.22, в котором фторид подают в реактор с псевдоожиженным слоем, в котором кислота является сжижающим газом.
24. Способ по п.23, в котором в реакторе с псевдоожиженным слоем образуется трифторид алюминия и хлорид или сульфат щелочного или щелочноземельного металла в виде частиц.
25. Способ по п.24, включающий подачу трифторида алюминия и соли в виде частиц в промывное устройство с целью отделения трифторида алюминия от соли.
26. Способ по любому из пп.23-25, в котором образуется отработанный газ, содержащий водород, фтороводород и непрореагировавшую кислоту.
27. Способ по п.26, включающий отделение, по меньшей мере, одного из следующих компонентов: водорода, фтороводорода и непрореагировавшей кислоты в дистилляционной колонне.
28. Способ по п.1, в котором образуется гидрат трифторида алюминия.
29. Способ по п.28, в котором гидрат трифторида алюминия является тригидратом трифторида алюминия.
30. Способ по п.28, в котором гидрат трифторида алюминия сушат с целью получения полугидрата трифторида алюминия.
31. Способ по п.1, в котором фторид имеет форму частиц со средним номинальным диаметром менее примерно 500 мкм.
32. Способ по п.1, в котором фторид имеет форму частиц со средним номинальным диаметром менее примерно 300 мкм.
33. Способ по п.1, в котором кислоту и фторид вводят в реакционный резервуар в молярном отношении примерно 1:1, по меньшей мере, около 2:1, по меньшей мере, около 3:1, по меньшей мере, около 10:1 или от примерно 1:1 до примерно 25:1.
34. Способ по п.1, в котором кислоту вводят в реакционный резервуар в молярном избытке, по меньшей мере, около 5%, по меньшей мере, около 25%, по меньшей мере, около 50%, по меньшей мере, около 100%, по меньшей мере, около 250% или, по меньшей мере, около 500% молярного избытка кислоты относительно фторида, вводимого в реакционный резервуар.
35. Способ по п.1, в котором степень конверсии фторида во трифторид алюминия составляет, по меньшей мере, около 50%, по меньшей мере, около 75%, по меньшей мере, около 90%, от примерно 50% до примерно 98%, от примерно 60% до примерно 98% или от примерно 75% до примерно 98%.
36. Способ получения трифторида алюминия, включающий:
приведение в контакт фторида щелочного металла или щелочноземельного металла и алюминия и кислоты с получением трифторида алюминия и, по меньшей мере, одного побочного продукта; и
отделение трифторида алюминия от побочного продукта.
37. Способ по п.36, в котором кислота выбрана из соляной кислоты, серной кислоты и их смесей.
38. Способ по п.36, в котором кислота представляет собой соляную кислоту.
39. Способ по любому из пп.36-38, в котором фторид приводят в контакт с кислотой в отсутствие источника кремния.
40. Способ по п.36, в котором щелочной или щелочноземельный металл выбран из лития, натрия, калия, магния, бария, кальция и их смесей.
4
5
3
14
3
6
41. Способ по п.36, в котором фторид щелочного металла или щелочноземельного металла и алюминия выбран из группы, состоящей из NaAlF, NaAlF, NaAlF и их смесей.
4
5
3
14
3
6
42. Способ по п.36, в котором смесь NaAlF, NaAlF и NaAlF приводят в контакт с кислотой.
43. Способ по п.36, в котором фтороводород и хлорид или сульфат щелочного или щелочноземельного металла образуются в качестве побочных продуктов.
44. Способ по п.43, в котором фтороводород приводят в контакт с источником кремния с целью получения тетрафторида кремния.
45. Способ по п.36, в котором фторид является побочным продуктом производства силана.
46. Способ по п.36, в котором фторид щелочного металла или щелочноземельного металла и алюминия приводят в контакт с водной кислотой.
47. Способ по п.46, в котором фторид щелочного металла или щелочноземельного металла и алюминия подают в реакционный резервуар с целью получения суспензии, содержащей трифторид алюминия и побочный продукт.
48. Способ по п.47, в котором фторид щелочного металла или щелочноземельного металла и алюминия непрерывно подают в реакционный резервуар, а суспензию непрерывно отводят из реакционного резервуара.
49. Способ по п.47 или 48, в котором суспензию подают в устройство разделения твердой и жидкой фаз с целью получения твердой фракции, содержащей трифторид алюминия, и жидкой фракции, содержащей, по меньшей мере, один побочный продукт.
50. Способ по п.49, в котором твердая фракция содержит трифторид алюминия и хлорид или сульфат щелочного металла или щелочноземельного металла, а жидкая фракция содержит воду, фтороводород, непрореагировавшую кислоту и хлорид или сульфат щелочного металла или щелочноземельного металла.
51. Способ по п.50, включающий подачу твердой фракции в промывное устройство с целью отделения трифторида алюминия от соли.
52. Способ по п.50 или 51, включающий отделение, по меньшей мере, одного из следующих компонентов: воды, фтороводорода и непрореагировавшей кислоты в дистилляционной колонне.
53. Способ по п.36, в котором фторид щелочного металла или щелочноземельного металла и алюминия приводят в контакт с, по существу, безводной кислотой.
54. Способ по п.53, в котором фторид подают в реактор с псевдоожиженным слоем, в котором кислота является сжижающим газом.
55. Способ по п.54, в котором в реакторе с псевдоожиженным слоем образуется трифторид алюминия и хлорид или сульфат щелочного или щелочноземельного металла в виде частиц.
56. Способ по п.55, включающий подачу трифторида алюминия и соли в виде частиц в промывное устройство с целью отделения трифторида алюминия от соли.
57. Способ по п.53, в котором образуется отработанный газ, содержащий водород, фтороводород и непрореагировавшую кислоту.
58. Способ по п.57, включающий отделение, по меньшей мере, одного из следующих компонентов: водорода, фтороводорода и непрореагировавшей кислоты в дистилляционной колонне.
59. Способ по п.36, в котором образуется гидрат трифторида алюминия.
60. Способ по п.59, в котором гидрат трифторида алюминия является тригидратом трифторида алюминия.
61. Способ по п.59, в котором гидрат трифторида алюминия сушат с целью получения полугидрата трифторида алюминия.
62. Способ по п.36, в котором фторид имеет форму частиц со средним номинальным диаметром менее примерно 500 мкм.
63. Способ по п.36, в котором фторид имеет форму частиц со средним номинальным диаметром менее примерно 300 мкм.
64. Способ по п.36, в котором кислоту и фторид вводят в реакционный резервуар в молярном отношении примерно 1:1, по меньшей мере, около 2:1, по меньшей мере, около 3:1, по меньшей мере, около 10:1 или от примерно 1:1 до примерно 25:1.
65. Способ по п.36, в котором кислоту вводят в реакционный резервуар в молярном избытке, по меньшей мере, около 5%, по меньшей мере, около 25%, по меньшей мере, около 50%, по меньшей мере, около 100%, по меньшей мере, около 250% или, по меньшей мере, около 500% молярного избытка кислоты относительно фторида, вводимого в реакционный резервуар.
66. Способ по п.36, в котором степень конверсии фторида в трифторид алюминия составляет, по меньшей мере, около 50%, по меньшей мере, около 75%, по меньшей мере, около 90%, от примерно 50% до примерно 98%, от примерно 60% до примерно 98% или от примерно 75% до примерно 98%.
67. Способ получения силана и трифторида алюминия, включащий:
приведение в контакт тетрафторида кремния и тетрагидроалюмината щелочного или щелочноземельного металла с получением силана и выходящего потока, содержащего фторид щелочного металла или щелочноземельного металла и алюминия;
приведение в контакт выходящего потока с кислотой с получением трифторида алюминия и, по меньшей мере, одного побочного продукта;
отделение трифторида алюминия от побочного продукта.
68. Способ по п.67, в котором тетрафторид кремния барботируют через реакционный раствор, содержащий тетрагидроалюминат.
69. Способ по п.67 или 68, в котором тетрафторид кремния и тетрагидроалюминат приводят в контакт в реакционной среде, температуру которой поддерживают равной от примерно 30°С до примерно 80°С.
70. Способ по п.69, в котором фторид отделяют от реакционной среды в устройстве разделения твердой и жидкой фаз.
71. Способ по п.67, в котором выходящий поток содержит от примерно 30% до примерно 95% вес. фторида щелочного металла или щелочноземельного металла и алюминия.
72. Способ по п.67, в котором кислота выбрана из соляной кислоты, серной кислоты и их смесей.
73. Способ по п.67, в котором кислота представляет собой соляную кислоту.
74. Способ по п.67, в котором выходящий поток приводят в контакт с кислотой в отсутствие источника кремния.
75. Способ по п.67, в котором щелочной или щелочноземельный металл выбран из лития, натрия, калия, магния, бария, кальция и их смесей.
4
5
3
14
3
6
76. Способ по п.67, в котором фторид щелочного металла или щелочноземельного металла и алюминия выбран из группы, состоящей из NaAlF, NaAlF, NaAlF и их смесей.
4
5
3
14
3
6
77. Способ по п.67, в котором выходящий поток содержит NaAlF, NaAlF и NaAlF.
78. Способ по п.67, в котором фтороводород и хлорид или сульфат щелочного или щелочноземельного металла образуются в качестве побочных продуктов.
79. Способ по п.78, в котором фтороводород приводят в контакт с источником кремния с образованием тетрафторида кремния.
80. Способ по п.67, в котором фторид щелочного металла или щелочноземельного металла и алюминия приводят в контакт с водной кислотой.
81. Способ по п.80, в котором фторид щелочного металла или щелочноземельного металла и алюминия подают в реакционный резервуар с целью получения суспензии, содержащей трифторид алюминия и побочный продукт.
82. Способ по п.81, в котором фторид щелочного металла или щелочноземельного металла и алюминия непрерывно подают в реакционный резервуар, а суспензию непрерывно отводят из реакционного резервуара.
83. Способ по п.81 или 82, в котором суспензию подают в устройство разделения твердой и жидкой фаз с целью получения твердой фракции, содержащей трифторид алюминия, и жидкой фракции, содержащей, по меньшей мере, один побочный продукт.
84. Способ по п.83, в котором твердая фракция содержит трифторид алюминия и хлорид или сульфат щелочного металла или щелочноземельного металла, а жидкая фракция содержит воду, фтороводород, непрореагировавшую кислоту и хлорид или сульфат щелочного металла или щелочноземельного металла.
85. Способ по п.84, включающий подачу твердой фракции в промывное устройство с целью отделения трифторида алюминия от соли.
86. Способ по п.84 или 85, включающий отделение, по меньшей мере, одного из следующих компонентов: воды, фтороводорода и непрореагировавшей кислоты в дистилляционной колонне.
87. Способ по п.67, в котором фторид щелочного металла или щелочноземельного металла и алюминия приводят в контакт с, по существу, безводной кислотой.
88. Способ по п.87, в котором фторид подают в реактор с псевдоожиженным слоем, в котором кислота является сжижающим газом.
89. Способ по п.88, в котором в реакторе с псевдоожиженным слоем образуется трифторид алюминия и хлорид или сульфат щелочного или щелочноземельного металла в виде частиц.
90. Способ по п.89, включающий подачу трифторида алюминия и соли в виде частиц в промывное устройство с целью отделения трифторида алюминия от соли.
91. Способ по п.87, в котором образуется отработанный газ, содержащий водород, фтороводород и непрореагировавшую кислоту.
92. Способ по п.91, включающий отделение, по меньшей мере, одного из следующих компонентов: водорода, фтороводорода и непрореагировавшей кислоты в дистилляционной колонне.
93. Способ по п.67, в котором образуется гидрат трифторида алюминия.
94. Способ по п.93, в котором гидрат трифторида алюминия является тригидратом трифторида алюминия.
95. Способ по п.93, в котором гидрат трифторида алюминия сушат с целью получения полугидрата трифторида алюминия.
96. Способ по п.67, в котором фторид имеет форму частиц со средним номинальным диаметром менее примерно 500 мкм.
97. Способ по п.67, в котором фторид имеет форму частиц со средним номинальным диаметром менее примерно 300 мкм.
98. Способ по п.67, в котором кислоту и фторид вводят в реакционный резервуар в молярном отношении примерно 1:1, по меньшей мере, около 2:1, по меньшей мере, около 3:1, по меньшей мере, около 10:1 или от примерно 1:1 до примерно 25:1.
99. Способ по п.67, в котором кислоту вводят в реакционный резервуар в молярном избытке, по меньшей мере, около 5%, по меньшей мере, около 25%, по меньшей мере, около 50%, по меньшей мере, около 100%, по меньшей мере, около 250% или, по меньшей мере, около 500% молярного избытка кислоты относительно фторида, вводимого в реакционный резервуар.
100. Способ по п.67, в котором степень конверсии фторида во трифторид алюминия составляет, по меньшей мере, около 50%, по меньшей мере, около 75%, по меньшей мере, около 90%, от примерно 50% до примерно 98%, от примерно 60% до примерно 98% или от примерно 75% до примерно 98%.