[發明專利]一種氯硅烷混合物的分離方法

有效

• 申請號: 201210294559.0
• 申請日: 2012-08-17
• 公開（公告）號: CN102826553A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 裴艷紅;李強;馬國棟;耿玉俠
• 申請（專利權）人: 中國天辰工程有限公司;天津天辰綠色能源工程技術研發有限公司
• 主分類號: C01B33/107
• 分類號: C01B33/107
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 韓敏

技術領域

本發明屬于多晶硅生產領域，尤其是涉及一種多晶硅生產過程中氯硅烷混合物的分離方法。

背景技術

在我國當前的多晶硅行業里，改良西門子工藝被廣泛采用。主要原料是高純度氫氣和高純度三氯氫硅，其原理就是在1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。目前三氯氫硅的生產工藝主要有兩種，三氯氫硅合成工藝和冷氫化工藝。三氯氫硅合成工藝是通過硅粉和氯化氫反應來生產三氯氫硅，但是此反應還會產生副產物二氯二氫硅和四氯化硅，所以最終的反應產物是氯硅烷的混合物。冷氫化工藝是四氯化硅和硅粉還有氫氣一起反應，最終產物也是氯硅烷混合物，所以氯硅烷混合物的分離在多晶硅的生產中是必不可少的步驟。

常規的三組分分離塔是通過兩塔流程完成的，原料進入第一個塔分離出最輕組分或者最重組分，然后通過第二個塔實現其它兩個組分的分離。常規的分離流程中間餾分三氯氫硅需要被汽化兩次，冷凝兩次，這在熱力學上是不利的，浪費了一部分分離功。

隔板精餾工藝是在精餾塔中加一垂直擋板，將精餾塔分為塔頂分離段、塔底分離段以及由隔板分開的進料側與采出側。隔板精餾塔一般應用于三組分分離，輕組分從塔頂采出，中間組分由隔板采出側采出，重組分由塔釜采出。在熱力學上隔板塔等同于一個完全熱耦合塔，只需要一套塔系統就能實現三組分的分離。

近年來，多晶硅的發展日趨規模化，平凡化，以致成本問題愈來愈突出，節能降耗的要求也越來越高。目前尚未見將隔板精餾塔用于氯硅烷的分離的報道，更未見采用將隔板精餾塔同時分離三氯氫硅、二氯二氫硅和四氯化硅的技術報道。

發明內容

本發明要解決的問題是提供一種氯硅烷混合物的節能分離方法，主要解決了現有多晶硅生產中氯硅烷精餾分離工藝的流程長，投資大，能耗高等問題。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種氯硅烷混合物的分離方法，包括如下步驟：

以含有二氯二氫硅、四氯化硅和三氯氫硅的氯硅烷混合物為原料，原料首先進入隔板精餾塔的隔板段進料側，經分離后在隔板段采出側得到三氯氫硅；塔頂得到二氯二氫硅；塔底得到四氯化硅。

優選的，原料在隔板段進料側進行二氯二氫硅和四氯化硅預分離(主要是實現二氯二氫硅和四氯化硅的分離)，二氯二氫硅和部分三氯氫硅以氣相的形式，從隔板段進料側的精餾段進入塔頂分離段；四氯化硅和部分三氯氫硅以液相的形式，從隔板段進料側的提餾段進入塔底分離段；三氯氫硅從隔板段采出側的精餾段底部采出。

塔頂分離段主要任務是分離氣相中的三氯氫硅。

優選的，二氯二氫硅氣相經塔頂冷凝器冷凝后按照回流比1-200(以重量計)，部分作為產品采出，另一部分回流；塔頂分離段底部的二氯二氫硅和三氯氫硅混合物液相按照液相分流比0.01-0.99(以重量計)，部分流到隔板段進料側，另一部分流到隔板段采出側；

隔板段采出側的精餾段主要分離液相中二氯二氫硅。在隔板段采出側的精餾段，三氯氫硅以液相形式從隔板段采出側的精餾段底部側線采出，部分作為隔板段采出側的提餾段回流液；

隔板段采出側的提餾段主要是分離氣相中的四氯化硅。隔板段采出側的提餾段中，三氯氫硅氣相去隔板段采出側的精餾段，三氯氫硅和四氯化硅的混合液相進入塔底分離段；

塔底分離段主要是分離液相中的三氯氫硅。在塔底分離段，四氯化硅液相部分從塔底直接采出，另一部分經再沸器汽化后回到塔釜，四氯化硅和三氯氫硅混合物氣相按照氣相分流比0.01-0.99(以重量計)，部分去隔板段進料側，另一部分去隔板段采出側。

優選的，所述原料是來自冷氫化或者三氯氫硅合成的氯硅烷混合物；所述原料中，二氯二氫硅為0-50wt％(質量百分比，下同)，三氯氫硅為5-90wt％，四氯化硅為1-85wt％，雜質含量≤0.1wt％。

優選的，隔板精餾塔的操作壓力為2-10bar。

優選的，隔板精餾塔共有30-500塊理論塔板，其中，隔板段有10-350塊理論塔板，塔頂分離段有1-200塊理論塔板，塔底分離段有1-200塊理論塔板。

優選的，原料進料位置位于隔板段高度的1/3-2/3處，三氯氫硅采出位置位于隔板段采出側高度的1/3-2/3處。