[發明專利]連續式氯硅烷殘液回收處理裝置及方法

無效

• 申請號: 201310059359.1
• 申請日: 2013-02-26
• 公開（公告）號: CN103112859A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 黃國強;楊勁;王國鋒;陳錦溢
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C01B33/107
• 分類號: C01B33/107
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本發明涉及一種連續式氯硅烷殘液回收處理裝置及方法；特別是涉及氯硅烷中高沸物六氯乙硅烷（也稱六氯二硅烷、全氯乙硅烷）的回收方法及其裝置。

背景技術

多晶硅是電子工業和光伏產業所需的主要原料，是我國電子信息產業和太陽能光伏產業發展所必需的戰略物資。

在多晶硅的生產過程中，伴隨著精餾提純氯硅烷合成反應、還原反應與冷（熱）氫化反應尾氣的進行會不可避免產生一定量的殘液，這部分殘液就多晶硅的生產而言無直接利用價值，此外由于這部分殘液中固含量較高，含有高聚物，粘度大，正常的連續排放過程難以實現，需要人工操作，且這部分物料氧化性強，極易水解產生氯化氫，對撞擊敏感，容易燃燒，暴露在空氣中非常危險，一般的處理方式為粗放式的水解，這既是對原料的浪費，又對人和環境造成了極大的危害。目前氯硅烷殘液成為讓許多多晶硅企業頭疼且限制多晶硅行業發展的瓶頸問題。

通過對冷（熱）氫化渣漿及精餾殘液、合成爐精餾殘液、還原爐精餾殘液等做了大量國內國外相關文獻研究及對個別樣品的檢測后，基本確定氯硅烷殘液主要由以下四部分組成：

殘液中含量最多的是單硅氯硅烷，是多晶硅生產的重要原料，具有一定的回收價值。專利EP0634418中提到Si2Cl6沸點以上的高沸物可用于生產傳熱流體、潤滑劑、硅橡膠、樹脂、密封粘合劑等化工產品，也具有一定的回收價值。此外值得注意的是氯硅烷殘液中的高沸組分中的所占比例大的六氯二硅烷具有極高的附加值，若進行適當的提純即可帶來非常大的額外經濟效益。

Si2Cl6可以用來氣相沉積制作無定形硅薄膜及其外延膜（如SiN、SiGe、SiC等），相對于傳統的硅烷、二氯二氫硅氣相沉積法，其沉積溫度低、選擇性高、薄膜密度均勻且薄膜性能優越，此外Si2Cl6也是一種極高活性的脫氧劑，光學纖維原料、玻璃、乙硅烷原料，是一種非常昂貴的化工原料。

顯而易見，與合理回收殘液中各種組分相比，殘液水解會造成巨大的浪費，特別是隨著多晶硅產量的不斷擴大，未被合理回收的殘液成倍增加，若能有效回收殘液中的高附加值組分，特別是六氯二硅烷，必將使企業在當今激烈的多晶硅市場競爭中立于不敗之地。但是，由于含冷氫化工序、合成工序的氯硅烷殘液中雜質多，有機氯硅烷如三氯甲基硅烷（沸點70.2℃）與四氯化硅（沸點56.8℃）、四氯化鈦（沸點136℃）與六氯二硅烷（沸點145℃）又接近，對回收提純分離工藝要求很高。

美國專利US6090360提出使用一種連續式的以噴霧干燥為主的工藝回收氯硅烷殘液中固體、高沸物、四氯化硅各成分，但實際操作運行困難。

發明內容

本發明的目的在于提供一種經濟、環保型回收處理方法及其裝置，處理多晶硅生產中冷（熱）氫化渣漿及精餾殘液、合成工序精餾殘液、還原爐精餾殘液構成的氯硅烷殘液，回收殘液中各種有價值成分如四氯化硅與高沸硅油，特別是具有極高價值的六氯二硅烷。此外，本法也旨在提供一種可以有效的除去與四氯化硅難分離的有機氯硅烷、與六氯二硅烷難分離四氯化鈦的工藝。綜合以上要求，根據殘液處理量大的情況，本發明分別提供了一種連續式的工藝及裝置。

本發明的連續式氯硅烷殘液回收處理技術方案如下：