[發明專利]多晶硅還原工藝尾氣的凈化方法及凈化系統

在審

• 申請號: 201910574662.2
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN112138524A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 武珠峰;劉興平;銀波;范協誠;宋高杰
• 申請（專利權）人: 新特能源股份有限公司
• 主分類號: B01D53/70
• 分類號: B01D53/70;B01D53/72;B01D53/76
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 羅建民;張萍

本發明公開了一種多晶硅還原工藝尾氣的凈化方法及凈化系統，該方法包括以下步驟：將多晶硅還原工藝尾氣與氧化劑氯氣混合，多晶硅還原工藝尾氣包括氫氣、氯硅烷、磷烷、硼烷，其中，磷烷、硼烷與氯氣反應，磷烷、硼烷分別被氧化，生成單質磷和/或磷的氯化物、單質硼和/或硼的氯化物，得到反應后的混合氣，將混合氣降溫進行氣液分離，得到分離開的液體、分離開的氣體，分離開的液體包括：氯硅烷、單質磷和/或磷的氯化物、單質硼和/或硼的氯化物。本發明中的多晶硅還原工藝尾氣的凈化方法及凈化系統，通過將還原尾氣中的低價態的硼磷雜質氧化為單質或高價態的硼磷雜質，大大降低了回收氫氣中硼磷雜質的分離難度，提高了回收氫氣的品質。

技術領域

本發明屬于多晶硅生產技術領域，具體涉及一種多晶硅還原工藝尾氣的凈化方法及凈化系統。

背景技術

多晶硅是半導體、太陽能產業的基礎材料，是制造硅拋光片、太陽能電池及高純硅制品的主要原料，是發展信息產業和新能源產業的重要基石，這使得原料多晶硅的生產成為了熱點行業。近些年來，我國多晶硅產業發展迅猛，其產能規模已躍居世界第一，但受技術封鎖等各種因素影響，國內仍無法實現穩產電子級多晶硅的目標。因此對多晶硅純度越來越高的要求，使得如何有效地去除多晶硅中的雜質，研發電子級多晶硅材料生產技術并最終實現穩產成為我國的多晶硅產業發展的重點方向。

目前，我國大多數企業的多晶硅生產工藝為改良西門子法，該工藝中氫氣作為還原劑其純度對于多晶硅的品質有決定性的影響。因此提高循環氫氣純度對于穩產電子級多晶硅，乃至多晶硅生產工藝的優化都具有重大意義。

目前國內外企業均通過干法尾氣回收工藝對還原工序的尾氣進行分離、凈化，具體包括：從還原爐出來的高溫尾氣首先經過多級冷凝，再經過吸收、解吸塔，最后經過常規活性炭吸附，得到較純的氫氣循環利用。此工藝技術較為成熟可靠，但是由于多晶硅生產過程中的氫氣循環利用，因此氫氣中的雜質會不斷富集，導致氫氣的純度下降，進而影響多晶硅的品質。循環氫氣中的雜質主要包括含硼、磷等雜質，如B₂H₆、PH₃、BCl₃、PCl₅等，上述雜質尤其是B₂H₆、PH₃等由于其沸點很低(B₂H₆的沸點為-92.59℃,PH₃的沸點為-87.7℃)，很難通過傳統的工藝有效除去。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種多晶硅還原工藝尾氣的凈化方法及凈化系統，通過將還原尾氣中的低價態的硼磷雜質氧化為單質或高價態的硼磷雜質，大大降低了回收氫氣中硼磷雜質的分離難度。

解決本發明技術問題所采用的技術方案是提供一種多晶硅還原工藝尾氣的凈化方法，包括以下步驟：

將多晶硅還原工藝尾氣與氧化劑氯氣混合，多晶硅還原工藝尾氣包括氫氣、氯硅烷、磷烷、硼烷，其中，磷烷、硼烷與氯氣反應，磷烷、硼烷分別被氧化，生成單質磷和/或磷的氯化物、單質硼和/或硼的氯化物，得到反應后的混合氣，將混合氣降溫進行氣液分離，得到分離開的液體、分離開的氣體，分離開的液體包括：氯硅烷、單質磷和/或磷的氯化物、單質硼和/或硼的氯化物，分離開的氣體包括：氫氣、氯化氫。

優選的是，所述步驟將多晶硅還原工藝尾氣與氧化劑氯氣混合前，還包括以下步驟：

將多晶硅還原工藝尾氣降溫至25～35℃。

優選的是，所述步驟將多晶硅還原工藝尾氣降溫至25～35℃具體為：

首先，通過循環水冷卻器對多晶硅還原工藝尾氣進行降溫；

再以氣液分離得到的分離開的氣體為冷媒繼續對多晶硅還原工藝尾氣進行降溫至25～35℃。

優選的是，所述步驟將混合氣降溫進行氣液分離具體包括以下步驟：