[發明專利]氯硅化物的純化方法和純化系統

有效

• 申請號: 201710113038.3
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106882808B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 劉見華;趙雄;萬燁;姜麗霞;王芳;嚴大洲;杜俊平;張曉偉;張升學
• 申請（專利權）人: 洛陽中硅高科技有限公司;中國恩菲工程技術有限公司
• 主分類號: C01B33/107
• 分類號: C01B33/107
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 趙囡囡;梁文惠

技術領域

本發明涉及氯硅烷的處理領域，具體而言，涉及一種氯硅化物的純化方法和純化系統。

背景技術

在改良西門子工藝生產多晶硅過程中，三氯氫硅原料的純度是影響多晶硅品質的重要因素之一，目前基本上都是通過精餾提純的手段來控制物料中的雜質含量。

在三氯氫硅合成中從硅粉中引入的硼磷等雜質在氯硅烷中以復雜的化合物形式存在，且其沸點與三氯氫硅的沸點很接近，通過常規的提純手段很難將雜質控制在很低的水平，目前國內外基本上都是通過多級精餾來控制產品質量，如此則提純的能耗和投入較大，大大增加了生產成本。另外，近幾年國內也有通過吸附除雜，利用吸附樹脂對氯硅烷中的硼磷進行吸附，吸附飽和后進行更換，存在的問題一是對高濃度雜質的吸附效果比較明顯，但是硼磷雜質降低至一定程度后吸附效果不明顯，導致吸附后產品的純度不能達到要求，吸附下限距要求還有距離，二是對硼的吸附效果較好，但是對磷雜質的吸附較差。也有現有技術采用將三氯氫硅與濕潤的惰性氣體充分接觸，通過局部水解以除去微量的硼磷雜質，存在的問題是濕潤的惰性氣體連續進入塔內，水同時會與三氯氫硅進行反應生成水解物，水解物會堵塞塔板或填料，影響塔的正常運行；另外，不能保證濕潤的惰性氣體在塔內均勻分布，氣體的引入也會造成塔壓力的波動，不易進行塔的生產控制。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種氯硅化物的純化方法和純化系統，以解決現有技術中的純化方法難以有效降低氯硅化物中雜質濃度的問題。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種氯硅化物的純化方法，氯硅化物為含有硼磷雜質的二氯二氫硅、三氯氫硅或四氯化硅，純化方法包括：步驟S1，對氯硅化物進行第一次精餾，得到精餾液相氯硅化物；步驟S2，利用吸附劑對精餾液相氯硅化物進行處理，得到吸附后液相氯硅化物，其中，吸附劑具有自由水或結晶水，自由水或結晶水與硼磷雜質發生水解反應生成高沸物，部分高沸物存在于吸附后液相氯硅化物中；以及步驟S3，對吸附后液相氯硅化物進行第二次精餾，得到純化的氯硅化物。

進一步地，上述自由水或結晶水在吸附劑中的重量含量為2～10％。

進一步地，上述吸附劑為具有自由水的多孔硅膠，或吸附劑為水合氧化物，優選水合氧化物為水合氧化鋁和水合氧化鐵。

進一步地，上述步驟S2在吸附反應裝置中進行，吸附劑設置在吸附反應裝置的填料床中，優選吸附反應裝置的長徑比為10～20:1。

進一步地，上述步驟S2進行過程中，吸附反應裝置內壓力為5～50KPa、溫度為10～50℃。

進一步地，上述步驟S1在第一精餾裝置中進行，且在步驟S1進行過程中，控制第一精餾裝置的壓力為0.05～0.3MPa、溫度為45～65℃。

進一步地，上述步驟S3在第二精餾裝置中進行，且在步驟S3進行過程中，控制第二精餾裝置的壓力為0.05～0.3MPa、溫度為45～65℃。

進一步地，上述純化方法還包括在步驟S3之前，對吸附后液相氯硅化物進行過濾的過程，優選過濾包括兩級串聯過濾過程，且各級過濾的過濾精度為300～1000目。

根據本發明的另一方面，提供了一種氯硅化物的純化系統，氯硅化物為含有硼磷雜質的二氯二氫硅、三氯氫硅或四氯化硅，該純化系統包括：第一精餾單元，具有第一液體入口和底部液體出口；吸附反應單元，具有底部液體進口、頂部液體出口和填料床，底部液體進口和底部液體出口相連，填料床中設置有吸附劑，吸附劑具有自由水或結晶水；以及第二精餾單元，具有第二液體入口，第二液體入口和頂部液體出口相連。

進一步地，上述自由水在吸附劑中的重量含量為2～10％。

進一步地，上述吸附劑主體為具有自由水的多孔硅膠，或吸附劑為水合氧化物，優選水合氧化物為水合氧化鋁或水合氧化鐵。

進一步地，上述吸附反應單元包括并聯設置的第一吸附反應裝置和第二吸附反應裝置，且第一吸附反應裝置和第二吸附反應裝置各自具有底部液體進口、頂部液體出口和填料床。

進一步地，上述第一吸附反應裝置和第二吸附反應裝置的長徑比各自獨立地為10～20:1。

進一步地，上述純化系統還包括過濾裝置，設置在第二液體入口和頂部液體出口之間的管線上。

進一步地，上述過濾裝置的過濾級數為兩級，優選各過濾裝置的過濾精度為300～1000目。