[發明專利]從生產多晶硅所產生的尾氣中回收氯化氫的方法

有效

• 申請號: 201110081212.3
• 申請日: 2011-03-30
• 公開（公告）號: CN102229422A
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發明（設計）人: 嚴大洲;毋克力;肖榮暉;湯傳斌;杜俊平
• 申請（專利權）人: 中國恩菲工程技術有限公司
• 主分類號: C01B7/07
• 分類號: C01B7/07;B01D53/14;B01D53/04
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 賈玉

技術領域

本發明涉及工業生產多晶硅所產生的尾氣的回收處理方法，更具體地，涉及從生產多晶硅所產生的尾氣中回收氯化氫的方法。

背景技術

多晶硅是制備單晶硅的原料，最終用于生產集成電路和電子器件，是信息產業用量最大、純度要求最高的基礎原料之一，也是國家重點鼓勵發展的產品和產業。

世界先進的多晶硅生產技術一直由美、日、德三國的公司壟斷著，各個公司都有各自的技術秘密和技術特點，經過不斷的研究、開發，形成了各自的生產工藝，并從各自國家戰略角度出發，嚴格控制技術轉讓并壟斷全球多晶硅市場。

我國多晶硅工業起步于五十年代，六十年代中期實現產業化，七十年代初曾盲目發展，生產廠多達20余家，都采用的是傳統西門子工藝，技術落后，環境污染嚴重，物料消耗大，生產成本高，絕大部分企業虧損而相繼停產或轉產。

傳統多晶硅生產工藝突出的特點是尾氣濕法回收技術，即還原爐中的尾氣經初步加壓分離氯硅烷后用水淋洗，回收氫氣，但卻沒有回收氯化氫，同時，由于水淋洗過程中，水中氧氣、二氧化碳等雜質氣體會污染準備回收的氫氣，故大量回收的氫氣也需再次凈化，此外，淋洗過程中氯硅烷水解后，還會產生大量污水，需進一步處理，亦會導致環境污染和物料消耗大。而且，生產中產生的氯化氫，未能得到充分的利用，既浪費了能源，又導致了環境污染。

發明內容

本發明旨在克服現有技術中的至少一個上述缺點。

為此，本發明的目的在于提出一種從生產多晶硅所產生的尾氣中回收氯化氫的方法，該方法利用干法從尾氣回收氯化氫，不但可以對尾氣中的氯化氫進行充分的回收，并能大大減少生產中污染物的生成，同時能夠充分循環利用原料，降低成本。

為實現上述目的，根據本發明實施例的從生產多晶硅所產生的尾氣中回收氯化氫的方法，所述尾氣主要包括氫氣(H₂)、氯化氫(HCl)、二氯二氫硅(SiH₂Cl₂)、三氯氫硅(SiHCl₃)和四氯化硅(SiCl₄)，包括以下步驟：(1)加壓和冷卻所述尾氣，以使所述三氯氫硅和四氯化硅變為液態而所述氫氣、氯化氫、二氯二氫硅保持為氣態，從而通過氣液分離將氣態的氫氣、氯化氫、和二氯二氫硅與液態的三氯氫硅和四氯化硅分離；(2)使氣態的氫氣、氯化氫、和二氯二氫硅通過吸收劑，以便使氣態的氯化氫和二氯二氫硅溶解于吸收劑中，從而將氣態的氫氣與氯化氫和二氯二氫硅分離；(3)對溶解了氯化氫和二氯二氫硅的吸收劑進行升溫和/或減壓，使氯化氫和二氯二氫硅從吸收劑中解吸出來；和(4)使氯化氫和二氯二氫硅通過活性炭以吸附并濾除氣態的二氯二氫硅，從而分離氯化氫與二氯二氫硅，由此回收氯化氫。

根據本發明實施例的從生產多晶硅所產生的尾氣中循環回收氯化氫的方法，由于采用干法處理多晶硅生產中產生的尾氣，克服和消除了傳統濕法回收技術的缺點，同時尾氣中的氯化氫可以被回收利用，使得生產資料能夠得以充分的利用，并且大大減少了生產中污染物的產生和數量。此外，物料在閉路循環使用中，大大降低了原輔材料的消耗，從根本上解決了多晶硅生產造成的環境污染問題，同時，節省了項目投資，提高了產品質量，降低了成本，使得多晶硅生產項目的建設與改造獲得了充分的主動性。

另外，根據本發明實施例的從生產多晶硅所產生的尾氣中回收氯化氫的方法還可以具有以下附加技術特征：

根據本發明的一個實施例，該方法還包括以下步驟：(5)對吸附了氣態的二氯二氫硅的活性炭進行加熱，并利用氯化氫從活性炭中吹出二氯二氫硅；和(6)控制從活性碳中吹出的氯化氫和二氯二氫硅的溫度和/或壓力以使二氯二氫硅為液態且氯化氫為液態，從而分離氯化氫與二氯二氫硅。由此，可以對其中的二氯二氫硅成分進行回收利用，進一步提高了原料的利用率。

可選地，在步驟(5)中，吸附了氣態的二氯二氫硅的活性炭可以被加熱到80～180℃。

可選地，在步驟(6)中，將氯化氫和二氯二氫硅的溫度控制為-20～-40℃。

根據本發明的一個實施例，使步驟(6)中分離得到的氯化氫返回步驟(4)進行處理，將步驟(4)中回收得到的氯化氫用于三氯氫硅合成或氯氫化。

根據本發明的一個實施例，在對所述尾氣進行加壓和冷卻之前用液態的四氯化硅對所述尾氣進行淋洗，以去除尾氣中的雜質并吸收部分氯化氫和氯硅烷。

根據本發明的一個實施例，在步驟(1)中，所述尾氣被加壓到0.3～0.9MPa且被冷卻到-20～-70℃。

所述吸收劑可以為液態四氯化硅。