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使用膜過濾器作為提純裝置由可聚合聚烷基硅氧烷化合物制造石英玻璃的方法和裝置與流程

文檔序號:11208332閱讀:803來源:國知局
使用膜過濾器作為提純裝置由可聚合聚烷基硅氧烷化合物制造石英玻璃的方法和裝置與流程
本發(fā)明涉及制造合成石英玻璃的方法和在本發(fā)明的方法的范圍內(nèi)可用的制造合成石英玻璃的裝置。本發(fā)明的方法和本發(fā)明的裝置以特殊的膜過濾器為特征。為了制造合成石英玻璃,由含硅起始物質(zhì)在cvd法中借助水解或氧化制造sio2顆粒并沉積在移動(dòng)的載體上。該方法可細(xì)分成外部和內(nèi)部沉積法。在外部沉積法的情況下,將sio2顆粒施加到旋轉(zhuǎn)載體的外側(cè)上。相關(guān)外部沉積法的實(shí)例包括所謂的ovd法(outsidevaporphasedeposition(外部氣相沉積))、vad法(vaporphaseaxialdeposition(氣相軸向沉積))或pecvd法(plasmaenhancedchemicalvapordeposition(等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積))。內(nèi)部沉積法的最廣為人知的實(shí)例是mcvd法(modifiedchemicalvapordeposition(改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積)),其中sio2顆粒沉積在從外加熱的管的內(nèi)壁上。如果載體表面區(qū)域中的溫度足夠高,sio2顆粒直接玻璃化,這也被稱作“直接玻璃化”。相反,在所謂的“煙灰法”中在sio2顆粒沉積過程中的溫度如此低以致獲得多孔sio2煙灰層,其隨后在單獨(dú)的方法步驟中燒結(jié)成透明石英玻璃。直接玻璃化和煙灰法都產(chǎn)生致密、透明、高純度的合成石英玻璃。四氯化硅(sicl4)在現(xiàn)有技術(shù)中已知為用于制造合成石英玻璃的含硅原料。四氯化硅和其它類似的含氯物質(zhì)在低于100℃的中等溫度下已具有足夠高的蒸氣壓,以使可能的雜質(zhì)通常留在液相中并且使制造超純煙灰體變?nèi)菀?。但是,已知的是,在四氯化硅的蒸發(fā)過程中,液滴部分地夾帶在所用惰性氣體流內(nèi)并且直至到達(dá)反應(yīng)區(qū)才完全蒸發(fā)。因此,液相中所含的雜質(zhì)最終到達(dá)煙灰體中并因此降低由其制成的石英玻璃的品質(zhì)。該雜質(zhì)通常是金屬。含氯原料,如四氯化硅的另一缺點(diǎn)是在轉(zhuǎn)化成合成石英玻璃時(shí)產(chǎn)生鹽酸,這造成廢氣洗滌和處置的高成本。因此,原則上,當(dāng)使用四氯化硅時(shí),使用防止水分進(jìn)入的裝置。這一方面減少鹽酸的形成,另一方面避免硅酸的形成。這一操作方式是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的。過去,為了規(guī)避這些要求,已測試了大量所謂的無氯有機(jī)硅化合物作為用于制造石英玻璃的原料。可提到的實(shí)例是單硅烷、烷氧基硅烷、硅氧烷和硅氮烷。這些所謂的無氯有機(jī)硅化合物的特別有意義的一類是例如從de3016010a1中獲知的聚烷基硅氧烷(也簡稱為“硅氧烷”)。特別地,可歸入聚烷基硅氧烷的環(huán)狀聚烷基硅氧烷以每重量含量的特別高的硅含量為特征,這有助于它們用于制造合成石英玻璃時(shí)的經(jīng)濟(jì)性。由于能以高純度大規(guī)模工業(yè)供應(yīng),特別使用八甲基環(huán)四硅氧烷(omcts)。這樣的聚烷基硅氧烷化合物可聚合并以純形式或作為與通常液體形式的其它組分的混合物存在于原料中。這些化合物也可含有痕量的可聚合硅烷醇。聚烷基硅氧烷化合物可以以液體形式供入消耗單元,如沉積燃燒器并在燃燒器出口處或在火焰中噴射。但是,通常,借助蒸發(fā)器將液體原料轉(zhuǎn)化成氣相或汽相并作為連續(xù)氣體流經(jīng)管線系統(tǒng)供入消耗單元。在現(xiàn)有技術(shù)中描述了基于這些所謂的無氯起始材料的幾種制造合成石英玻璃的方法。例如,參考印刷文獻(xiàn)ep0760373a、wo99/15468a、wo99/54259a、wo2013/092553a和ep0529189a。但是,在根本上不同于其中四氯化硅中的低分子量金屬雜質(zhì)降低所得石英玻璃的品質(zhì)并同時(shí)避免水分進(jìn)入的上述方法,聚烷基硅氧烷的使用帶來關(guān)于起始材料的雜質(zhì)對所得石英玻璃的品質(zhì)的可能影響的其它困難。原則上,四氯化硅比環(huán)狀聚烷基硅氧烷更熱穩(wěn)定并且它們的沸點(diǎn)低得多。相反,環(huán)狀聚烷基硅氧烷在室溫下幾乎不與水分反應(yīng)。但是,在使用環(huán)狀聚烷基硅氧烷時(shí)的主要問題之一在于,在所用蒸發(fā)條件下發(fā)生聚合并形成凝膠狀和橡膠狀殘留物。如上所述,聚烷基硅氧烷已知可能含有痕量的極性雜質(zhì),如水、硅烷醇和有時(shí)甚至起聚合催化作用的痕量組分(例如路易斯酸或路易斯堿)。在硅烷醇的情況下,這些雜質(zhì)可在蒸發(fā)條件下與自身反應(yīng)形成聚合物或與起始化合物引發(fā)開環(huán)反應(yīng)。這最終導(dǎo)致形成上述聚合硅氧烷殘留物和凝膠。這些聚合物和凝膠通常留在蒸發(fā)器、蒸氣管線、調(diào)節(jié)閥、節(jié)流閥、其它氣體計(jì)量裝置和管線中并在其中濃縮。這會(huì)導(dǎo)致物料流的調(diào)節(jié)性能嚴(yán)重受損。因此使得非常難以實(shí)現(xiàn)可再現(xiàn)的流程管理。在極端情況下,這甚至導(dǎo)致堵塞。這兩種后果都增加維護(hù)和清潔步驟的停工期,因此使用聚烷基硅氧烷的方法帶來相關(guān)成本。另一方面,這些殘留物也對所得石英玻璃的性質(zhì)具有負(fù)面影響,因?yàn)樵险魵獾馁|(zhì)量流量的均勻分布不可控,因此不可再現(xiàn)地受到影響。這提高煙灰中的徑向和軸向密度變化,和后續(xù)脫水或氯化步驟中的氯含量變化。此外,此類殘留物在多燃燒器法中導(dǎo)致外徑變化提高。這又影響與相應(yīng)的材料損失相關(guān)的次品率。這導(dǎo)致較差的工藝效率以及提高的制造成本。此外,起始材料通常就發(fā)生一定的批次波動(dòng),這雖然在ppm范圍內(nèi),但促成該工藝的上述不足的可控制性和可再現(xiàn)性。來自不同制造商的原材料也具有不同的雜質(zhì)/污染程度,以致無法確保對所得石英玻璃的品質(zhì)的控制。后果是較差的工藝效率以及提高的制造成本。此外,起始材料本身通常就發(fā)生一定的批次波動(dòng),這雖然在ppm范圍內(nèi),但促成該工藝的上述不足的可控制性和可再現(xiàn)性。作為涉及聚烷基硅氧烷蒸發(fā)時(shí)的凝膠形成問題的進(jìn)一步現(xiàn)有技術(shù),可以提到us5,879,649、ep1094990a、wo2013/092553a、ep0463045a、us5,970,751和us2012/0276291a。為解決凝膠形成問題,us5,558,687提出首先噴灑聚烷基硅氧烷組分并將其部分地以液體形式施加到充填材料上。與使用四氯化硅相關(guān)的類似方法方式描述在ep0765845a中?,F(xiàn)有技術(shù)中公開的解決可能性迄今仍未令人滿意,本發(fā)明的目的因此是提供用于減少在石英玻璃制造中的凝膠形成的本發(fā)明的方法。本發(fā)明的目的還在于提供用于制造合成石英玻璃的方法和裝置,其中原料蒸氣的質(zhì)量流量基本可控制并因此可再現(xiàn)。本發(fā)明的另一目的是提供用于制造合成石英玻璃的方法和裝置,其中特別地,降低煙灰中的徑向和軸向密度變化和后續(xù)脫水或氯化步驟中的氯含量變化。本發(fā)明的再一目的是提供用于制造合成石英玻璃的方法和裝置,其中特別地,減少多燃燒器法中的外徑變化。通過下述的本發(fā)明的制造合成石英玻璃的方法和用于該方法并且也描述在下文中的本發(fā)明的裝置實(shí)現(xiàn)這些目的。根據(jù)本發(fā)明,提供制造合成石英玻璃的方法,其包含下列步驟:(a)蒸發(fā)含有至少一種可聚合聚烷基硅氧烷化合物的原料以形成原料蒸氣;(b)使來自方法步驟(a)的原料蒸氣經(jīng)過至少一個(gè)提純裝置以提純所述原料蒸氣;(c)將來自方法步驟(b)的純化原料蒸氣供往反應(yīng)區(qū),在此通過氧化和/或通過水解將所述原料蒸氣轉(zhuǎn)化成sio2顆粒;和(d)將來自方法步驟(c)的sio2顆粒沉積在沉積面上,和(e)任選地,干燥和玻璃化來自方法步驟(d)的sio2顆粒以形成合成石英玻璃。本發(fā)明的方法的特征在于在方法步驟(b)中將所述至少一種聚烷基硅氧烷化合物導(dǎo)過加熱到130至210℃的溫度的膜過濾器。已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn),通過使用在130至210℃的溫度下運(yùn)行的膜過濾器,降低原料蒸氣聚合和/或形成凝膠的傾向。這特別令人驚訝之處在于,一方面如在現(xiàn)有技術(shù)中描述的,造成聚合的雜質(zhì)不是揮發(fā)性的,因此必須從液相中分離。另一方面,這令人驚訝的是因?yàn)榭赏ㄟ^使用膜過濾器在該膜過濾器不由于聚合物沉積物和/或凝膠形成而堵塞的程度上分離在蒸發(fā)過程中形成的低聚和/或聚合組分。這令人驚訝地導(dǎo)致透過該膜過濾器的壓降總體保持低,特別是在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上合理,并且可以避免在液相中的昂貴的上游液體/固體萃取過程。不希望受制于理論,推測在原料中含有可能在蒸發(fā)器中和在蒸氣管線中造成殘留物的各種類型的痕量雜質(zhì)。a)高沸點(diǎn)痕量雜質(zhì)它們的特征在于它們蒸發(fā)更難得多,且由于它們的極低蒸氣壓或低露點(diǎn)可留在蒸發(fā)器和蒸發(fā)器管線中,并在蒸發(fā)系統(tǒng)中長停留時(shí)間的情況下聯(lián)接(verlinken)成凝膠狀殘留物。b)極性痕量雜質(zhì)這樣的反應(yīng)性痕量雜質(zhì)可以例如是上述硅烷醇。這些痕量雜質(zhì)可由于它們的極性oh基團(tuán)引發(fā)環(huán)狀硅氧烷的開環(huán)反應(yīng)。它們可經(jīng)由縮合反應(yīng)與環(huán)狀的主要組分反應(yīng)成更高沸點(diǎn)的雜質(zhì),其隨后也作為凝膠狀雜質(zhì)積聚在蒸氣管線中。c)起催化作用的痕量雜質(zhì)反應(yīng)性的起催化作用的痕量雜質(zhì)是例如路易斯酸和路易斯堿。這些化合物可在痕量殘留水分存在下引發(fā)開環(huán)反應(yīng)。這些也可以是例如金屬痕量雜質(zhì)(金屬氧化物和/或金屬鹵化物),它們也參與環(huán)狀硅氧烷的開環(huán)反應(yīng)。通過與環(huán)狀的主要組分的另一反應(yīng)也可產(chǎn)生更高沸點(diǎn)的雜質(zhì),其隨后也作為凝膠狀雜質(zhì)積聚在蒸氣管線中。令人驚訝地和根據(jù)本發(fā)明,當(dāng)原料以原料蒸氣的形式經(jīng)過經(jīng)加熱的具有本發(fā)明膜過濾器的提純裝置時(shí),可以特別有效和高效地從原材料蒸氣中除去a)下的高沸點(diǎn)痕量雜質(zhì)以及由b)和c)下的反應(yīng)性痕量雜質(zhì)(例如硅烷醇、路易斯酸和路易斯堿)與原材料的反應(yīng)產(chǎn)生并可活動(dòng)和在氣相中積聚在節(jié)流閥、調(diào)節(jié)閥等處的聚合后續(xù)產(chǎn)物。下述的本發(fā)明的方法或本發(fā)明的裝置因此特別適用于制造合成石英玻璃,其中在該制造方法中通過本發(fā)明的膜過濾器除去a)下的高沸點(diǎn)痕量雜質(zhì)和/或由b)和/或c)下的反應(yīng)性痕量雜質(zhì)與原材料的反應(yīng)產(chǎn)生的聚合后續(xù)產(chǎn)物。因此,借助根據(jù)本發(fā)明提供的膜過濾器,可以截留a)下的高沸點(diǎn)痕量雜質(zhì),特別是由痕量雜質(zhì)b)和c)與原料的反應(yīng)產(chǎn)生的活動(dòng)性聚合后續(xù)產(chǎn)物,以使之后能在敏感的節(jié)流閥和調(diào)節(jié)閥處形成明顯更少的干擾性沉積物。因此,可以抵消起始化合物中的批次差異,以使制成的合成石英玻璃總體上具有始終如一的良好品質(zhì)。因此,與由于減少和/或避免蒸氣管線、調(diào)節(jié)閥、節(jié)流閥、其它氣體計(jì)量裝置和管線中的聚合物和/或凝膠沉積而可總體上實(shí)現(xiàn)質(zhì)量流量的均勻分布的事實(shí)一起,通過本發(fā)明的主題可以以受控和可再現(xiàn)的方式進(jìn)行該方法。如上所述,這帶來顯著的成本節(jié)省。下面更詳細(xì)解釋本發(fā)明的方法的各個(gè)方法步驟。根據(jù)本發(fā)明,術(shù)語“包含”優(yōu)選被理解為是指“由...構(gòu)成”。方法步驟(a)-原料的蒸發(fā)在方法步驟(a)中,將含有至少一種可聚合聚烷基硅氧烷化合物的原料蒸發(fā)以形成原料蒸氣。原則上,可以根據(jù)本發(fā)明使用適用于制造合成石英玻璃的每種可聚合聚烷基硅氧烷化合物。在本發(fā)明的范圍內(nèi),術(shù)語聚烷基硅氧烷包含線性(也包括支化結(jié)構(gòu))以及環(huán)狀分子結(jié)構(gòu)。特別合適的環(huán)狀代表是具有下列通用總式的聚烷基硅氧烷sipop(r)2p,其中p是大于或等于2的整數(shù)。基團(tuán)“r”是烷基,在最簡單的情況下是甲基。聚烷基硅氧烷的特征在于每重量含量的特別高的硅含量,這有助于它們用于制造合成石英玻璃時(shí)的經(jīng)濟(jì)性。在本文中,聚烷基硅氧烷化合物優(yōu)選選自六甲基環(huán)三硅氧烷(d3)、八甲基環(huán)四硅氧烷(d4)、十甲基環(huán)五硅氧烷(d5)、十二甲基環(huán)六硅氧烷(d6)、十四甲基環(huán)七硅氧烷(d7)、十六甲基環(huán)八硅氧烷(d8)和它們的線性同系物和上述化合物的任意混合物。標(biāo)記d3、d4、d6、d7和d8源自generalelectricinc.引入的標(biāo)記法,其中“d”代表基團(tuán)[(ch3)2si]-o-。該標(biāo)記法是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。在本發(fā)明的范圍內(nèi)也可以使用上述聚烷基硅氧烷化合物的混合物。由于能以高純度大規(guī)模工業(yè)供應(yīng),目前優(yōu)選使用八甲基環(huán)四硅氧烷(omcts)。因此在本發(fā)明的范圍內(nèi)該聚烷基硅氧烷化合物特別優(yōu)選是八甲基環(huán)四硅氧烷(d4)。原則上,可以在引入方法步驟(a)之前對原料施以提純步驟。本領(lǐng)域技術(shù)人員了解這樣的提純方法。但是,在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中,該原料之前未經(jīng)上游的單獨(dú)的提純工藝。這意味著該原料優(yōu)選未經(jīng)從市售產(chǎn)品中除去雜質(zhì)的工藝。優(yōu)選不除去如上所述的雜質(zhì)a)至c)的任一種。更特別優(yōu)選地,本發(fā)明的方法的特征在于所述至少一種可聚合聚烷基硅氧烷化合物的液體原料在蒸發(fā)前和/或在蒸發(fā)過程中未經(jīng)固相萃取。在此,該原料優(yōu)選未經(jīng)液相/固相萃取。令人驚訝地,已經(jīng)發(fā)現(xiàn),可以通過本發(fā)明的方法以高可控制性和可再現(xiàn)性制造石英玻璃。特別由于可以省略附加的提純步驟,通過本發(fā)明的方法或下述本發(fā)明的裝置可通過節(jié)省時(shí)間和減少停工期而節(jié)省成本。此外,如果該原料特別未經(jīng)液相/固相萃取,可以避免如上更詳細(xì)解釋的附加雜質(zhì)從固相進(jìn)入原料。原料的蒸發(fā)可以在存在或不存在載氣組分的情況下進(jìn)行。原料的蒸發(fā)優(yōu)選在載氣存在下進(jìn)行,因?yàn)橛纱丝梢栽诘陀诰弁榛柩跬榛衔锏姆悬c(diǎn)的溫度下進(jìn)行蒸發(fā)。這意味著該原料蒸氣優(yōu)選另外包含載氣。如果原料的蒸發(fā)應(yīng)在低于其沸點(diǎn)時(shí)進(jìn)行,這種操作方式是優(yōu)選的。該惰性氣體優(yōu)選是化學(xué)惰性的,更優(yōu)選是氮?dú)饣驓鍤狻;蛘?,也可以使用氧氣作為載氣??删酆暇弁榛柩跬榛衔锱c載氣的摩爾比優(yōu)選為0.01至2,特別優(yōu)選0.02至1.5,更特別優(yōu)選0.05至1.25。特別地,優(yōu)選使用水分含量小于40體積ppm的氮?dú)庾鳛檩d氣,使用omcts作為聚烷基硅氧烷化合物。在這種情況下,omcts與氮?dú)獾姆肿颖纫矁?yōu)選為0.015至1.5。蒸發(fā)的方法步驟是本領(lǐng)域技術(shù)人員本身已知的。根據(jù)聚烷基硅氧烷化合物和載氣的所選分子比,該聚烷基硅氧烷化合物優(yōu)選在120至200℃的溫度下轉(zhuǎn)化成汽相。蒸發(fā)室中的蒸發(fā)溫度應(yīng)該始終比聚烷基硅氧烷化合物的露點(diǎn)高至少幾度。該露點(diǎn)又取決于聚烷基硅氧烷化合物和載氣的所選分子比。此外,在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中,該聚烷基硅氧烷化合物在蒸發(fā)前預(yù)熱到40至120℃的溫度,然后噴入具有比原料預(yù)熱高的溫度的蒸發(fā)室中。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中,該惰性載氣在引入蒸發(fā)室之前可另外預(yù)熱到最多250℃的溫度。蒸發(fā)室中的溫度有利地平均始終高于聚烷基硅氧烷和載氣的混合物的露點(diǎn)溫度。合適的蒸發(fā)方法例如描述在國際專利申請wo2013/087751a和wo2014/187513a以及德國專利申請de102013209673a中。在本發(fā)明的范圍內(nèi),術(shù)語“露點(diǎn)”描述出現(xiàn)冷凝與蒸發(fā)液體的平衡狀態(tài)的溫度。當(dāng)使用低于原料的沸點(diǎn)的溫度時(shí),該蒸發(fā)優(yōu)選與惰性載氣一起進(jìn)行。在本發(fā)明的范圍內(nèi),“蒸發(fā)”被理解為是指將原料從液相基本轉(zhuǎn)化成氣相的過程。這優(yōu)選通過如上所述使用高于作為該原料的主要組分的可聚合聚烷基硅氧烷化合物的露點(diǎn)的溫度進(jìn)行。本領(lǐng)域技術(shù)人員意識到在工藝技術(shù)上無法排除可能夾帶原料的小液滴。因此,在方法步驟(a)中,優(yōu)選產(chǎn)生優(yōu)選含有不少于97摩爾%,優(yōu)選不少于98摩爾%,更優(yōu)選不少于99摩爾%,特別優(yōu)選不少于99.9摩爾%氣態(tài)組分的原料蒸氣。隨后將通過方法步驟(a)產(chǎn)生的原料蒸氣供入方法步驟(b)。方法步驟(b)-原料蒸氣的提純在方法步驟(b)中,將來自方法步驟(a)的原料蒸氣導(dǎo)過至少一個(gè)提純裝置以提純原料蒸氣。方法步驟(b)的提純裝置包括加熱到130至210℃的溫度的膜過濾器。在本發(fā)明的范圍內(nèi),膜過濾器加熱到的溫度是過濾器膜和/或機(jī)械穩(wěn)定固定或支承該膜的支承體的溫度。相應(yīng)膜的運(yùn)行的溫度選擇是有針對性的,因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn),當(dāng)溫度太低時(shí),即特別如果溫度低于130℃,蒸發(fā)的聚烷基硅氧烷再冷凝。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知,蒸發(fā)的聚烷基硅氧烷的露點(diǎn)取決于所用的載氣量和蒸發(fā)的聚烷基硅氧烷的摩爾比和蒸發(fā)體系中存在的絕對壓力。如果在膜過濾器處低于露點(diǎn),該膜被液膜占據(jù)并因此堵塞蒸氣流。另一方面,在高溫下,特別在高于210℃的溫度下,存在膜結(jié)構(gòu)由于熱變形而改變并因此變得不可用的危險(xiǎn)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中,將膜過濾器加熱到140至190℃的溫度。此外,無論溫度如何,優(yōu)選將膜過濾器加熱到比在所用量的載氣和汽態(tài)聚烷基硅氧烷化合物的蒸氣混合物中出現(xiàn)的所用聚烷基硅氧烷化合物的露點(diǎn)高3至80℃,特別是3至60℃,更優(yōu)選7至40℃的溫度,因?yàn)榉駝t無法確保該膜在連續(xù)法中持久使用。此外,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該膜過濾器的平均孔徑優(yōu)選為最多0.5微米,更優(yōu)選最多0.2微米,再更優(yōu)選最多0.02微米。在本發(fā)明的范圍內(nèi),該膜過濾器特別優(yōu)選包含選自聚四氟乙烯、全氟烷氧基聚合物(pfa)、全氟烷氧基乙烯基醚或聚醚砜的至少一種材料,或由上述材料的一種或多種構(gòu)成。商業(yè)上合適的膜系統(tǒng)是例如來自pallmicroelectronics的膜過濾器ultikleen?-cds過濾器。根據(jù)本發(fā)明合適的膜過濾器在其尺寸方面可用本領(lǐng)域技術(shù)人員通常已知的措施與所用的相應(yīng)裝置適配。通常,使用的膜過濾器具有小于200微米,更優(yōu)選小于100微米,再更優(yōu)選小于50微米的平行于原料氣體流的流向的膜過濾器平均最大厚度。根據(jù)本發(fā)明,選擇盡可能大的膜面積,因?yàn)殡S著膜面積增加,可以吸收更多聚合物。特別優(yōu)選地,基于omcts,選擇確保0.5至500千克/小時(shí)/平方米膜面積,更優(yōu)選1至400千克/小時(shí)/平方米膜面積的通過量的膜尺寸。此外,在本發(fā)明的方法的范圍內(nèi),在過濾器膜上在滲余側(cè)和滲透側(cè)之間的壓力差也優(yōu)選小于800毫巴,更優(yōu)選小于600毫巴,再更優(yōu)選小于400毫巴。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),當(dāng)滲余側(cè)和滲透側(cè)之間的差壓太高時(shí),存在將截留在膜上的“活動(dòng)性”聚合物似乎擠過該膜的風(fēng)險(xiǎn)。因此,應(yīng)該確保滲余側(cè)和滲透側(cè)之間的差壓不會(huì)太高并優(yōu)選在上文規(guī)定的范圍內(nèi)。不希望受制于理論,推測本發(fā)明的方法導(dǎo)致基本高度交聯(lián)的聚合物和基本較弱交聯(lián)的聚合物的聚合物形成。基本高度交聯(lián)的聚合物通常固定在蒸發(fā)器區(qū)域中,例如作為粘性橡膠狀層或物料形成在管道壁或蒸發(fā)器壁上,而較弱交聯(lián)的聚合物仍有足夠的活動(dòng)性并可在蒸氣流內(nèi)進(jìn)一步傳送并由此到達(dá)敏感的節(jié)流閥和調(diào)節(jié)閥。本發(fā)明的方法因此特別適用于在石英玻璃制造過程中從原料蒸氣中除去基本較弱交聯(lián)的聚合物。因此,在第一實(shí)施方案中,本發(fā)明的方法特別適用于分離由如上定義的a)下的高沸點(diǎn)痕量雜質(zhì)形成的聚甲基硅氧烷。在第二實(shí)施方案中,本發(fā)明的方法特別適用于分離由痕量雜質(zhì)b)和c)與原料的反應(yīng)形成的聚甲基硅氧烷。要通過本發(fā)明的方法分離的根據(jù)第一和第二實(shí)施方案的聚甲基硅氧烷優(yōu)選具有500至1800克/摩爾的分子量。通常預(yù)計(jì),在氣相中的具有這類分子量的聚烷基硅氧烷穿過根據(jù)本發(fā)明提供的膜。不希望受制于理論,但推測由痕量雜質(zhì)b)和c)的反應(yīng)產(chǎn)生的聚烷基硅氧烷可能由于極低蒸氣壓而以微滴形式截留在該膜上,并隨停留時(shí)間的增加通過形成聚合物而保持附著在膜上。在足夠長的使用時(shí)間后,在該膜上發(fā)現(xiàn)由聚烷基硅氧烷(polyakylsiloxan)構(gòu)成的聚合物膜的平坦沉積物。特別地,隨著停留時(shí)間增加,這些聚甲基硅氧烷在該膜上進(jìn)一步交聯(lián)成具有優(yōu)選大于1800克/摩爾的分子量的聚甲基硅氧烷。這些低聚或聚合聚甲基硅氧烷通常是環(huán)狀以及線性聚烷基硅氧烷。可以是環(huán)狀聚甲基硅氧烷,例如d8、d9、d10和d11。但是,其也可以是線性聚甲基硅氧烷,其末端si原子可以是例如三甲基甲硅烷基或二甲基硅烷醇基團(tuán)。在實(shí)現(xiàn)原料蒸氣的良好提純的同時(shí)(由此可避免后續(xù)裝置內(nèi)的凝膠和聚合物形成并帶來石英玻璃制造的良好可控制性和可再現(xiàn)性),相應(yīng)的膜過濾器的使用特別耐久,并且特別由于經(jīng)過該充填材料的僅僅低的壓降僅在最低程度上損害石英玻璃制造(einstellung)的整個(gè)工藝流程。由此幾乎不必要的膜過濾器更換使得停工期低。此外,該提純裝置在裝置方面簡單,甚至可隨后集成到制造石英玻璃的現(xiàn)有裝置中。根據(jù)本發(fā)明,來自方法步驟(a)的原料蒸氣進(jìn)入使用膜過濾器的提純步驟的流入速度優(yōu)選為0.01至2m/s,特別優(yōu)選0.02至1m/s。盡管通過量高,在這些速度下仍可實(shí)現(xiàn)良好的提純效率。在方法步驟(b)中,該原料蒸氣應(yīng)具有大于100℃,優(yōu)選大于120℃,特別優(yōu)選大于130℃的溫度。這確保該原料基本保持蒸氣形式。任選地,可為此提供在裝置方面附加的加熱裝置以確保原料蒸氣的這一溫度。根據(jù)本發(fā)明,特別地,由痕量雜質(zhì)b)和c)與原料的反應(yīng)形成的活動(dòng)性聚合后續(xù)產(chǎn)物主要截留在該膜上,以使之后能在敏感的節(jié)流閥和控制閥處沉積明顯較少的干擾性沉積物。特別地,借助根據(jù)本發(fā)明的提純步驟(b),可以提供具有可再現(xiàn)的恒定組成的原料蒸氣。因此,特別是液體原料中的批次波動(dòng)不影響所得合成石英玻璃的品質(zhì)。方法步驟(c)-原料蒸氣的轉(zhuǎn)化在方法步驟(c)中,將來自方法步驟(b)的純化原料蒸氣導(dǎo)入反應(yīng)區(qū),在此通過氧化和/或通過水解將該原料蒸氣轉(zhuǎn)化成sio2顆粒。這一方法步驟特別相當(dāng)于已知的煙灰法或已知的直接玻璃化法??赡艿膶?shí)施方案是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。方法步驟(d)-sio2顆粒的沉積在方法步驟(d)中,將來自方法步驟(c)的sio2顆粒沉積在沉積面上??赡艿膶?shí)施方案是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。方法步驟(e)-任選干燥和玻璃化在方法步驟(e)中,將來自方法步驟(d)的sio2顆粒任選干燥和玻璃化,以形成合成石英玻璃。特別如果之前實(shí)施的方法步驟已根據(jù)煙灰法進(jìn)行,這一方法步驟是必要的。可能的實(shí)施方案是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的??傮w而言,本發(fā)明的方法也適用于通過“直接玻璃化”制造合成石英玻璃。在這種方法中,由于在方法步驟(d)中在sio2顆粒沉積在沉積面上的過程中足夠高的溫度,發(fā)生sio2顆粒的直接玻璃化。因此,在“直接玻璃化”的情況下,省略任選的方法步驟(e)。此外,本發(fā)明的方法也適用于根據(jù)“煙灰法”制造石英玻璃,其中在方法步驟(d)中的sio2顆粒沉積過程中的溫度如此低,以致獲得多孔sio2煙灰體,其在單獨(dú)的方法步驟(e)中干燥并玻璃化以產(chǎn)生合成石英玻璃。本發(fā)明的方法適用于制造合成石英玻璃,其作為外部或內(nèi)部沉積法進(jìn)行。如果本發(fā)明的方法作為外部沉積法進(jìn)行,這優(yōu)選是ovd法(outsidevaporphasedeposition(外部氣相沉積))、vad法(vaporphaseaxialdeposition(氣相軸向沉積))或pecvd法(plasmaenhancedchemicalvapordeposition(等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積))。如果本發(fā)明的方法作為內(nèi)部沉積法進(jìn)行,其優(yōu)選是mcvd法(modifiedchemicalvapordeposition(改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積))。裝置在本發(fā)明的另一方面中,提供用于制造合成石英玻璃的裝置,其特征在于下列組件:至少一個(gè)蒸發(fā)器區(qū)1,其用于蒸發(fā)至少一種含有至少一種可聚合聚烷基硅氧烷化合物的原料以形成原料蒸氣;至少一個(gè)提純裝置2,向其中引入來自所述至少一個(gè)蒸發(fā)器區(qū)1的原料蒸氣,并且其包括膜過濾器;至少一個(gè)反應(yīng)區(qū)3,向其中送入來自所述至少一個(gè)提純裝置2的純化原料蒸氣,并且在其中通過熱解或通過水解將所述原料轉(zhuǎn)化成sio2顆粒;和至少一個(gè)沉積區(qū)4,其具有用于來自反應(yīng)區(qū)3的sio2顆粒的沉積物區(qū),以形成合成石英玻璃。本發(fā)明的裝置優(yōu)選用于進(jìn)行本發(fā)明的方法。因此,具有空間立體特征的所有上述優(yōu)選方案也優(yōu)選用于本發(fā)明的裝置。下面參照圖1舉例解釋本發(fā)明的裝置。本發(fā)明的裝置包括至少一個(gè)蒸發(fā)器區(qū)1。至少一種含有至少一種可聚合聚烷基硅氧烷化合物的原料在這一蒸發(fā)器區(qū)中蒸發(fā)以形成原料蒸氣。上述原料可用作所有獨(dú)立或組合的實(shí)施方案中的原料。因此,蒸發(fā)器區(qū)1包括用于所述至少一種原料的供應(yīng)管線5。任選地,該蒸發(fā)器區(qū)還可包括用于惰性氣體的供應(yīng)管線6。液體原料向氣相的轉(zhuǎn)變發(fā)生在蒸發(fā)區(qū)1中,以形成原料蒸氣。這種蒸發(fā)區(qū)的實(shí)施方案是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。汽態(tài)原料經(jīng)加熱的管道進(jìn)入提純裝置2。此外,提純裝置2可包括用于測量和/或調(diào)節(jié)原料蒸氣速度的控制裝置。此外,可以測量在該提純裝置之前和之后膜過濾器的壓力損失。也可以通過由該控制裝置獲得的數(shù)據(jù)得出關(guān)于提純裝置2的狀態(tài)的結(jié)論,并且任選地識別更換或清潔的必要性。提純裝置2可進(jìn)一步包括至少一個(gè)調(diào)溫單元。其據(jù)信確保原料蒸氣在所述至少一個(gè)提純裝置2中在高于100℃,優(yōu)選高于120℃的溫度下保持在氣相中。該膜過濾器優(yōu)選位于耐溫外殼中,其優(yōu)選由不銹鋼構(gòu)成并在入口側(cè)經(jīng)管道與蒸發(fā)器相連。在膜過濾器之后存在計(jì)量和/或調(diào)節(jié)裝置,它們隨后向沉積燃燒器供應(yīng)原材料。當(dāng)在該沉積法中使用多個(gè)燃燒器時(shí),經(jīng)由分配器系統(tǒng)向沉積燃燒器供應(yīng)汽態(tài)原材料。該原料蒸氣優(yōu)選以基本直線的路徑從蒸發(fā)器區(qū)1導(dǎo)入提純裝置2。本發(fā)明的裝置的所述至少一個(gè)反應(yīng)區(qū)3的實(shí)施方案是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。將來自所述至少一個(gè)提純裝置2的純化原料蒸氣引入其中,并在其中通過氧化和/或通過水解將原料轉(zhuǎn)化成sio2顆粒。在此可以安排根據(jù)上述直接玻璃化法或煙灰法的一個(gè)實(shí)施方案。所述至少一個(gè)沉積區(qū)4(其具有用于來自反應(yīng)區(qū)(3)的sio2顆粒的沉積物區(qū))也是本領(lǐng)域技術(shù)人員本身已知的。用途在本發(fā)明的另一方面中,提供膜過濾器用于提純含有至少一種可聚合聚烷基硅氧烷化合物的原料蒸氣的用途。該膜過濾器可優(yōu)選是上述所有獨(dú)立或組合的實(shí)施方案。在第一實(shí)施方案中,該膜過濾器特別適用于分離由如上定義的a)下的高沸點(diǎn)痕量雜質(zhì)形成的聚甲基硅氧烷。在第二實(shí)施方案中,本發(fā)明的方法特別適用于分離由如上定義的痕量雜質(zhì)b)和c)與原料的反應(yīng)形成的聚甲基硅氧烷。要根據(jù)第一和第二實(shí)施方案分離的聚甲基硅氧烷優(yōu)選具有500至1800克/摩爾的分子量。特別地,隨著停留時(shí)間增加,這些聚甲基硅氧烷在該膜上進(jìn)一步交聯(lián)成具有優(yōu)選大于1800克/摩爾的分子量的聚甲基硅氧烷。這些低聚或聚合聚甲基硅氧烷通常是環(huán)狀以及線性硅氧烷。可以是環(huán)狀聚甲基硅氧烷,例如d8、d9、d10和d11。但是,其也可以是線性聚甲基硅氧烷,其末端si原子可以是例如三甲基甲硅烷基或二甲基硅烷醇基團(tuán)。石英玻璃在本發(fā)明的另一方面中,提供可通過本發(fā)明的方法獲得的合成石英玻璃。由此獲得的石英玻璃具有由原料蒸氣的有效提純帶來的均勻性和可再現(xiàn)性。標(biāo)號說明1蒸發(fā)器區(qū)2提純裝置3反應(yīng)區(qū)4沉積區(qū)5用于所述至少一種原料的供應(yīng)管線6任選的用于惰性氣體的供應(yīng)管線。實(shí)施例液體原料omcts根據(jù)國際專利申請pct/ep2012/075346的實(shí)施方案與預(yù)熱180℃的氮?dú)廨d氣一起在蒸發(fā)器中在170℃下蒸發(fā)。設(shè)定該氮?dú)?omcts蒸氣混合物的組成以使omcts在所選工藝條件下的露點(diǎn)為125℃。該蒸發(fā)的原料經(jīng)由175℃的經(jīng)加熱的管線導(dǎo)過加熱至下表中所示溫度的來自pallulticleancds-過濾器全氟聚合物濾筒類型abfufr3eh1(清除等級0.2μm)的膜過濾器。監(jiān)測過濾器處的壓力差,其中該膜之前和之后的最大壓力差不應(yīng)超過800毫巴,優(yōu)選不超過500毫巴。實(shí)施例是否使用膜過濾器運(yùn)行膜過濾器溫度在2噸omcts蒸發(fā)后在膜過濾器后的蒸氣分配系統(tǒng)中的沉積物在多燃燒器法中在2噸omcts蒸發(fā)后玻璃化產(chǎn)物上的最大od變化1是135℃++≤8mm2是175℃++≤5mm3是190℃++≤7mm4是205℃+≤10mm5否無膜過濾器--≥15mm6否無膜過濾器--≥14mm7否無膜過濾器--≥16mm在上表中,各縮寫具有下列含義:++:在過濾器后的蒸氣管線系統(tǒng)中沒有聚合沉積物的視覺證據(jù)+:在過濾器后的蒸氣管線系統(tǒng)中,僅發(fā)現(xiàn)聚合沉積物的個(gè)別小斑點(diǎn)。--:在蒸氣管線系統(tǒng)中存在明顯的沉積物跡象。在膜過濾器后的蒸發(fā)器系統(tǒng)中的沉積物是膜過濾器的效用的量度,其中以下列形式分別測量在2噸omcts蒸發(fā)后的效用a)以在過濾器后的蒸氣分配系統(tǒng)中視覺可見的聚合沉積物的形式;和b)以在多燃燒器法中玻璃化產(chǎn)物上的od變化的形式。不同于沒有膜過濾器的可比擬的方法,在>10噸omcts的蒸發(fā)后,在計(jì)量裝置上完全不需要維護(hù)和清潔操作。此外,發(fā)現(xiàn)該方法的顯著改進(jìn)的可再現(xiàn)性以及改進(jìn)的產(chǎn)品均勻性(煙灰體或石英玻璃的軸向均勻性)。預(yù)計(jì)在高于210℃時(shí),該膜會(huì)由于熱應(yīng)力而隨時(shí)間收縮和/或部分受損。在低于130℃時(shí),由于低于露點(diǎn),存在冷凝物嚴(yán)重積聚在膜上的風(fēng)險(xiǎn)。該膜隨后被液體潤濕并且不再能發(fā)揮作用。當(dāng)前第1頁12
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