1 工业氢化铝钠催化剂概述
氢化铝钠(SAH)是新硅烷法生产多晶硅反应的首要步骤，生产过程中催化剂的作用十分重要。催化剂二乙基氢化铝钠(OMH-1)由液态钠、铝粉、氢气和三乙基铝(TEA)在溶剂甲苯中通过一定的压力、温度条件直接反应生成。反应方程式:
图一 氢化铝钠
图二 反应方程式
2 氢化铝钠催化合成工艺流程简述
在甲苯暂存罐中加入TEA，铝粉、甲苯和TEA在甲苯预混罐混合好后，氮气加压转移到SAH反应釜。在SAH反应釜内，甲苯作为反应溶剂，TEA与金属钠、铝粉和氢气反应生成二乙基氢化铝钠(OMH-1),OMH-1为SAH合成反应的催化剂，OMH-1与甲苯互溶，SAH在甲苯中以固体形式存在。SAH反应在反应釜内完成后，反应冷却后的浆料转移到SAH沉淀器。SAH沉淀器的用途是回收SAH浆料中的大部分甲苯和催化剂，并用DME溶解SAH固体，进行下一步的反应。沉淀过程分为一个两相分离步骤和一个溶解步骤。在相分离过程中，SAH固体沉淀，浮在表面的溶解有OMH-1催化剂的甲苯溶剂通过氮气压回甲苯暂存罐。通过两次回收大部分的甲苯和催化剂就被回收到甲苯暂存罐继续参与下一批的反应，甲苯的回收率约67.5%,OMH-1的回收率在80%～85%。原则上两次回收甲苯的量等于下个批次甲苯暂存罐中所需甲苯的量。其余甲苯和DME溶解的SAH混合溶液进入和Si F4反应，溶剂经干燥器干湿分离，精馏塔分馏后，甲苯重新回收到甲苯储罐。氢化铝钠合成工艺流程简图如图三所示。
图三 工艺流程
3 催化剂硫中毒的原因
3.1 硫的来源
氢化铝钠反应使用的溶剂甲苯，最初大部分是来自于储罐内新购买的原材料。但随着反应的进行，甲苯通过精馏塔回收利用。再使用的甲苯会越来越多的来自于回收甲苯。回收甲苯经过了化学反应:
图四 硫的来源
含硫化合物中硫元素的来源主要是萤石和SiO2原材料。在生产SiF4的管道中发现了大量块状的单质硫的晶体。硫元素在反应中进入SiF4气体，和SiF4气体一起参与和氢化铝钠的反应，并部分以含硫的有机分子形式进入了甲苯溶液。跟催化剂OMH-1反应，使催化剂的活性降低，氢化铝钠催化作用减弱。
3.2 含硫化合物对催化剂的影响
溶剂中OMH-1的含量的确定是根据溶液内总铝含量换算的。OMH-1的含量要控制在合适的范围，工业反应才能正常运行。尽管取样检测OMH-1的含量正常，由于测定的OMH-1的含量是通过总铝含量计算出来，把部分和含硫化合物反应了的含铝化合物也当做OMH-1，而实际的催化剂的含量并不高。导致检测显示催化剂的量很高，而氢化铝钠化学反应速度确很慢的现象。
3.3 催化剂硫中毒机理
氢化铝钠反应经分析，甲苯有机溶剂(主要是甲苯)经现场循环使用后有颜色且气味浓重，经实验检测发现此类样品除含有常规组分(甲苯-DME，馏程为85～120℃)外，还含有少量重组份(馏程为170～200℃)的杂质。检测结果分析:样品中的组分为:甲苯、DME、C3S2、二甲基三硫、尿素、苯、苯并呋喃、CH3N3O2S;而甲苯罐车样品检测结果为:甲苯、C5H10O3、2-甲氧基戊烷、1-乙氧基-2-丙醇、1,2-肼二甲酰胺;由检测结果可以看出原料甲苯虽然可以引入N、O元素，但其中的杂质有限(C5H10O3、2-甲氧基戊烷、1-乙氧基-2-丙醇、1,2-肼二甲酰胺)，说明有机溶剂在现场多种物料反应及高温高压的条件下也发生了复杂的反应生成了很多其他杂质。含硫杂质与TEA反应，生成溶于甲苯的有机金属化合物。
3.4 催化剂中毒的判断
尽管取样检测甲苯溶液内总铝含量正常，由于测定的催化剂OMH-1的含量是通过总铝含量计算出来，把部分和含硫化合物反应了的铝化合物也当做OMH-1，而实际的氢化铝钠催化剂的含量并不高，导致检测显示催化剂的量很高，而化学反应活性降低，化学反应速度变慢的现象，通过此现象就可以判断部分催化剂失活影响了化学反应速度[1]。
参考文献
[1]李新娟.工业氢化铝钠催化剂失活原因分析及对策[J].山东化工,2021,50(11):128-129.