[發明專利]一種二氯二氫硅反歧化生產三氯氫硅工藝

無效

• 申請號: 201210471193.X
• 申請日: 2012-11-20
• 公開（公告）號: CN102923716A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 李仕揚;沈偉
• 申請（專利權）人: 四川瑞能硅材料有限公司
• 主分類號: C01B33/107
• 分類號: C01B33/107
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 錢成岑;詹永斌

技術領域

本發明涉及一種二氯二氫硅反歧化生產三氯氫硅工藝，尤其是一種多晶硅生產系統中的二氯二氫硅反歧化生產三氯氫硅工藝，屬于硅化工技術領域。?

背景技術

改良西門子法多晶硅生產過程中，三氯氫硅和氫氣在還原爐中進行還原反應生成多晶硅，由于三氯氫硅在爐內的轉化率較低，大量未反應的原料三氯氫硅和氫氣作為反應尾氣排出，為了提高原料的利用率，降低產生成本，這些尾氣（主要成分為三氯氫硅氣體、四氯化硅氣體和氫氣）被送入尾氣干法回收系統，將其中的氯硅烷冷凝成液體后和氣態的氫氣分離，氯硅烷液體再送入精餾車間進行分離提純，分別得到高純的液態三氯氫硅和四氯化硅。

但由于還原爐內反應復雜，會產生另一種輕組分的副產物二氯二氫硅，二氯二氫硅隨尾氣依次進入尾氣干法回收系統和精餾車間，最終在精餾塔塔頂以排放低沸尾氣的方式，將二氯二氫硅排放到廢氣處理工序進行洗滌處理。大型多晶硅生產系統中，二氯二氫硅的排放量大，二氯二氫硅尾氣在洗滌塔內采用工廠生活水進行洗滌，使二氯二氫硅氣體遇水發生水解生成二氧化硅和稀鹽酸，產生的二氧化硅粉末在水池中通過打撈收集的方式進行處理，稀鹽酸通過堿液中和，處理打撈收集的二氧化硅粉末需要消耗大量的人力和物力，不利于環保；中和稀鹽酸需要消耗大量的堿液，很不經濟；同時輕組分二氯二氫硅氣體中的硅元素流失，需要補充硅粉來合成多晶硅的原料三氯氫硅。

二氯二氫硅和四氯化硅在一定的條件下可以反歧化生成三氯氫硅，其反應式如下：

SiH₂Cl_2?+?SiCl₄?=?2SiHCl₃

在以上反應中，不僅能夠利用二氯二氫硅，還能消耗生產系統中一部分四氯化硅。?

發明內容

本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種二氯二氫硅反歧化生產三氯氫硅工藝，在本工藝中能夠利用二氯二氫硅和四氯化硅反歧化生產三氯氫硅，提高多晶硅系統中原料的利用率，降低二氯二氫硅的處理費用。?

本發明采用的技術方案如下：

一種二氯二氫硅反歧化生產三氯氫硅工藝，包括以下步驟：（1）將氣態二氯二氫硅冷凝成液體，再將所得的二氯二氫硅液體和經冷卻后的四氯化硅液體按一定比例進行混合；（2）將上述二氯二氫硅和四氯化硅混合液送入固定床反應器中進行催化反應；（3）將反應器反應采出的氣液混合物進行氣液分離，將氣態產品冷凝成液態后，與氣液分離采出的液態產品一起送入儲罐儲存。

所述步驟（1）中，二氯二氫硅液體與四氯化硅液體按照質量比1:3-1:4進行混合。

所述步驟（2）中，二氯二氫硅和四氯化硅混合液的進料溫度為-10℃-10℃。

所述步驟（2）中，反應器的反應溫度為30℃-50℃，反應壓力為0.2MPa-0.3MP，二氯二氫硅和四氯化硅混合液在反應器中的反應停留時間為5s-8s。

所述步驟（2）中，固定床反應器裝填的為陰離子交換樹脂催化劑。

二氯二氫硅液體與四氯化硅液體按照質量比1:4進行混合，混合液的進料溫度為5℃，反應器的反應溫度為50℃，反應壓力為0.25MP，二氯二氫硅和四氯化硅混合液在反應器中的反應停留時間為8s。

進一步將所述步驟（3）儲罐中的液態產品送入兩級精餾塔中進行分離，一級精餾塔塔頂回收原料二氯二氫，塔底的四氯化硅和三氯氫硅混合液經二級精餾塔進一步分離，得到原料四氯化硅和產品三氯氫硅。

所述步驟（1）中氣態二氯二氫硅采用-20℃冷凍鹽水進行冷凝，步驟（1）中液體四氯化硅和所述步驟（3）中的氣液分離得到的氣態產品，均采用工藝循環水進行冷卻。

還包括所述固定床反應器在裝填催化劑后對催化劑進行脫水處理。

所述二氯二氫硅和四氯化硅來自于多晶硅生產系統。

本發明的二氯二氫硅反歧化生產三氯氫硅的工藝，進行液相進料，液態的原料在固定床反應器中進行催化反應單程轉化率能達到70%以上，反應后儲罐中的產品可以直接投入多晶硅分離系統中進行分離和提純。在本工藝中控制反應器中較低的反應溫度，一方面可以保證轉化率，另一方面能夠有效防止催化劑受熱分解，還可以節省反應成本；本反應催化劑在裝填到反應器以后，還要對催化劑進行脫水預處理，以防止氯硅烷進入后遇水生成固體二氧化硅附著在催化劑表面，降低催化劑活性，可以采用通入加熱的氮氣進行置換的方法進行脫水預處理。本發明中，還包括產品分離和原料回收工藝，將未反應的原料進行進一步的回收以提高利用率。