[發明專利]多晶硅還原生產裝置及方法

有效

• 申請號: 201210320361.5
• 申請日: 2012-09-03
• 公開（公告）號: CN102786056A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 齊林喜;王曉亮
• 申請（專利權）人: 內蒙古盾安光伏科技有限公司
• 主分類號: C01B33/035
• 分類號: C01B33/035
• 代理公司: 北京智匯東方知識產權代理事務所(普通合伙) 11391
• 代理人: 張群峰;范曉斌

技術領域

本發明涉及多晶硅生產領域，具體涉及一種多晶硅還原生產裝置及方法。

背景技術

多晶硅制備是一個高耗能的產業，改進工藝降低生產成本成為各企業可持續發展的重點。目前多晶硅企業還原工序通常的生產流程如圖1，高純三氯氫硅（SiHCl₃）進入汽化器被汽化后與高純氫氣（H₂）進入混合器均勻混合后分別送入多個還原爐（還原爐1，還原爐2，還原爐3…），在還原爐內1100℃的高溫硅芯上發生還原反應生成多晶硅，并將副產物還原尾氣送入冷凝器。還原尾氣被冷凝后，將冷凝液體SiHCl₃和四氯化硅（SiCl₄）送入提純塔，在提純塔中分離出SiHCl₃送入三氯氫硅儲罐循環利用，分離出的SiCl₄外售。不凝氣體H₂和氯化氫（HCl）被送入分離系統。在分離系統中分離出H₂送入氫氣儲罐循環利用，分離出的HCl外售。

在現有的多晶硅還原工序中，至少存在如下缺陷：1）余熱沒有得到充分的利用，能耗大；2）多晶硅產品的質量一般。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中存在的上述缺陷之一，提供一種多晶硅還原生產裝置及方法，減少在多晶硅生產中的能耗，降低生產成本的同時，還有利于提高多晶硅產品的質量。

根據本發明的一個方面，提供了一種多晶硅還原生產方法，包括：將第一路高純三氯氫硅氣體與高純氫氣混合均勻后送入第一還原爐發生還原反應，排出包括三氯氫硅、氫氣、四氯化硅以及氯化氫的一級尾氣，通過冷凝分離出一級尾氣中的四氯化硅，剩余一級尾氣作為多晶硅生產的還原氣體原料。

優選地，上述的方法中，所述分離出四氯化硅的一級尾氣與第二路高純三氯氫硅氣體混合均勻后送至第二還原爐發生還原反應，排出包括三氯氫硅、氫氣、四氯化硅以及氯化氫的二級尾氣，通過冷凝分離出二級尾氣中的四氯化硅。

在一種實施方式中，分離出四氯化硅的二級尾氣與第三路高純三氯氫硅氣體混合均勻后作為多晶硅生產的還原氣體原料送入第三還原爐。

在另一種實施方式中，分離出四氯化硅的二級尾氣冷凝分離為三氯氫硅液體和氫氣、氯化氫氣體，其中，三氯化氫作為多晶硅生產的還原氣體原料送入其他的還原爐。進一步地，將氫氣和氯化氫分離，并將分離后的氫氣存儲起來或直接作為多晶硅生產的還原氣體原料。

根據本發明的另一個方面，還提供一種多晶硅還原生產裝置，包括：

氫氣儲罐；

三氯氫硅儲罐；

與三氯氫硅儲罐連接的第一汽化器和第二汽化器；

分別與氫氣儲罐和第一汽化器連接的第一混合器；

與第一混合器連接的第一還原爐；

與第一還原爐連接的第一冷凝器；

與第二汽化器和第一冷凝器連接的第二混合器；

與第二混合器連接的第二還原爐；

與第二還原爐連接的第二冷凝器；以及

與第一冷凝器和第二冷凝器連接的四氯化硅儲罐。

優選地，上述的裝置還可以包括：

與三氯氫硅儲罐連接的第三汽化器；

與第三汽化器和第二冷凝器連接的第三混合器；

與第三混合器連接的第三還原爐；以及

與第三還原爐和四氯化硅儲罐連接的第三冷凝器。

在一種實施方式中，上述的裝置也還可以包括：

與第三冷凝器連接的二級冷凝器；以及

與二級冷凝器連接的分離系統，

其中，二級冷凝器還與第一汽化器和/或第二汽化器和/或第三汽化器連接，分離系統還與氫氣儲罐連接。

所述分離系統內可以設置有氫氣壓縮機。

本發明至少存在以下技術效果：

1）僅將四氯化硅冷凝分離出來，其他組分并未冷凝，因此較傳統工藝冷量消耗節省近70％。

2）分離出四氯化硅的剩余尾氣僅需補充消耗掉的部分三氯氫硅即可繼續進入下一還原生產，因此大部分三氯氫硅不必重復汽化，較傳統工藝熱能消耗節省近70％。

3）本發明冷凝出四氯化硅后無需用提純塔對三氯氫硅提純，相對傳統工藝，節省了提純塔的一次性投資，進而節省了提純塔塔釜加熱的熱量，節省了提純塔塔頂冷卻的冷量。