[發明專利]一種純化分離多晶硅尾氣中氯硅烷的方法

有效

• 申請號: 201310304919.5
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN103435044A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 陳朝霞
• 申請（專利權）人: 新特能源股份有限公司
• 主分類號: C01B33/107
• 分類號: C01B33/107
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 夏晏平

技術領域

本發明屬于多晶硅尾氣純化分離技術領域，具體涉及生產的氯硅烷進行純化分離的技術領域。

背景技術

多晶硅是制造硅拋光片、太陽能電池及高純硅制品的主要原料,是半導體工業、電子信息產業、太陽能光伏電池產業的最主要、最基礎的功能性材料。多晶硅按純度分類可以分為冶金級、太陽能級、電子級。高純多晶硅的生產方法有:改良西門子法、硅烷法、流化床法、冶金法。隨著綠色能源太陽能的大規模開發利用,光伏電池原料多晶硅的用途越來越廣泛。生產多晶硅的方法以西門子法用的最廣,在生產多晶硅原料三氯氫硅的過程中會產生大量的副產物四氯化硅,如何有效的利用這些副產物,是多晶硅產業能夠多元發展的關鍵問題。

隨著全球化速度日益加快，通訊技術、網絡技術突飛猛進的發展，光纖作為承載信息的最重要媒介，其需求量也隨著人們對網絡要求的提高而迅猛增長。高純四氯化硅是制作光纖的主要原料,?它的純度直接影響光纖的損耗特性,?造成光纖吸收損耗的有害雜質主要有鐵、鉆、鎳、銅、錳、鉻、釩、鉑和氫氧根,?國內外資料認為,?光纖中有害過渡金屬離子和氫氧根離子的總濃度要低于百萬分之一,?而個別的離子濃度要低于億分之一。主要精制方法有精餾法、吸附法、水解法、萃取法和絡合法等。但是光纖材料對有害雜質的要求與半導體材料有所不同,?而且對雜質含量的要求在某種程度上比半導體材料更嚴格。一般合成的四氯化硅粗料中可能存在的各種組分約為七十余種。單純采用精餾法難以將痕量雜質達到光纖級水平；單一的吸附法處理量較小，不易形成工業化生產；水解法、萃取法及絡合法需加入外界物質來進行除雜，應用過程中難以完全去除引入的雜質。

同時，在多晶硅生產過程中，尾氣中含有大量三氯氫硅，作為生產高純多晶硅的主要原料，其中的雜質含量影響著多晶硅的品質，需進行提純除雜，再作為原料用來生產多晶硅。傳統分離三氯氫硅中的雜質采用精餾方法來提純，但是需要龐大的設備來實現。

?發明內容

本發明目的在于提供一種多晶硅還原反應與精餾、水解法、吸附技術有機結合，將多晶硅尾氣中的氯硅烷，包括三氯氫硅和四氯化硅的氯硅烷純化的工藝方法。

本發明實現上述目的所采用的技術方案如下：

1、多晶硅生產中還原反應尾氣、氫化反應尾氣、合成反應尾氣，含有氫氣、三氯氫硅、四氯化硅、二氯二氫硅、氯化氫，將尾氣通過冷媒介質進行冷卻，尾氣中冷凝下的氯硅烷進入下一工序。

2、冷凝下的氯硅烷進入精餾塔，塔釜使用蒸汽進行加熱汽化，塔頂設置冷卻器，塔頂排輕組分，塔釜排重組分，側線采出氯硅烷，進入下一工序。

進一步地，還原尾氣、氫化尾氣及合成尾氣中氯硅烷雜質含量有所差別，可根據雜質含量在此側線精餾塔之前或之后增加精餾塔，予以去除三氯氫硅和四氯化硅中的雜質；

3、自側線精餾塔采出的氯硅烷，進入水解精餾塔，在進料位置設置高純濕氮氣，將高純濕氮氣與四氯化硅混合進入水解精餾塔內，塔釜設置再沸器，蒸汽為加熱源，塔釜排重組分，塔頂通過氣相不凝氣排輕組分，塔頂冷凝氯硅烷一部分作為塔的回流，另一部分采出氯硅烷，塔頂氣相不凝氣通過塔頂回流緩沖罐排放至尾氣系統；

進一步地，水解精餾塔設置填料塔，填料為非金屬材質，塔內壁內襯有聚四氟乙烯；

又一步優化，高純濕氮氣水含量控制在800~10000ppm，濕氮氣與氯硅烷的摩爾配比1:20~1:100進行混合進入精餾塔；

4、自水解精餾塔塔頂采出的氯硅烷液體進入氯硅烷吸附柱，吸附氯硅烷中的雜質，經氯硅烷吸附柱進行凈化后的氯硅烷產品輸出進入下一工序；

5、自氯硅烷吸附柱出口輸出的氯硅烷進入氯硅烷分離塔，塔底排出四氯化硅，塔頂采出三氯氫硅產品，去做原料生產多晶硅；塔底四氯化硅再次進入下一工序；

6、自氯硅烷分離塔輸出的四氯化硅進入精餾塔進行提純，分離其中含微量的三氯氫硅輕組分，塔釜采出四氯化硅產品。

本發明利用水解精餾及吸附工藝相結合的技術，可減少純化氯硅烷達到高純多晶硅生產原料采用單一的精餾技術，耗費龐大的設備和運行費用，多晶硅生產成本至少降低10%，純化后的四氯化硅達到光纖用料標準。

附圖說明

圖1純化分離多晶硅尾氣中氯硅烷的工藝流程；

圖中：1－多晶硅尾氣冷卻裝置；2－氣液分離罐；3－氯硅烷輸送泵；4－精餾塔A；5－水解精餾塔；6－氯硅烷吸附柱；7－氯硅烷分離塔；8－精餾塔C。??

?具體實施方式

一種純化分離多晶硅尾氣中氯硅烷的方法，包括如下步驟：