[發明專利]用于高純氯硅烷生產中去除含碳雜質的方法及裝置

有效

• 申請號: 202010113277.0
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111115637B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 楊典;萬燁;趙雄;孫強;王芳;付強;裴蕾;張征
• 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: 梁文惠

本發明公開了一種用于高純氯硅烷生產中去除含碳雜質的方法及裝置。其中，該方法包括以下步驟：S1，將三氯氫硅原料在精餾裝置中脫去高沸點組分和低沸點組分，得到精餾三氯氫硅；S2，將精餾三氯氫硅送入吸附裝置中去除甲基氯硅烷，得到高純氯硅烷；其中，吸附裝置中填充有富含氨基的樹脂型吸附劑和鉑系催化劑。應用本發明的技術方案是利用與甲基氯硅烷具備親和力的富含氨基的樹脂型吸附劑，在鉑系催化劑作用下，將甲基氯硅烷雜質去通過吸附工藝去除掉，從而將多晶硅生產過程中精餾產品的總含甲基氯硅烷雜質含量降低到50ppb以下，生產出高純度4N以上，含碳雜質＜50ppb的高純氯硅烷。

技術領域

本發明涉及化工技術領域，具體而言，涉及一種用于高純氯硅烷生產中去除含碳雜質的方法及裝置。

背景技術

隨著光伏產業的發展，市場對產品質量要求越來越高。這就對多晶硅生產過程精餾產品的把控提出了更高的要求。

在精餾產品中，雜質的含量的高低對多晶硅產品質量的影響至關重要，因此必須使雜質控制在足夠低的水平，甚至是徹底脫除雜質。雜質組分的分離一般都能在精餾提純過程中實現較徹底分離，大部分的雜質也能在精餾系統高低沸中得以去除。然而，精餾產品中的微量雜質是不能通過精餾提純得到徹底提純，這是因為，這部分雜質的含量及其微量，其含量基本都在ppm，ppb級別，比如B，P等，另外一方面，部分雜質會與氯硅烷的沸點比較接近，甚至是以共沸物形式存在，比如C。對于P、B雜質的影響和去除工藝，已經有文獻資料做出報道，多采用吸附法和區域熔煉法進行去除硼、磷雜質。對于碳雜質的去除工藝，目前仍未有大量報道。

研究表明，碳雜質含量過多，會顯著降低多晶硅的少子壽命，降低硅片的轉化效率。因此，碳成分也是對高純氯硅烷產品質量影響的一個重要因素。在氯硅烷中碳雜質主要來源于還原爐中的石墨件等揮發，氯硅烷中的總碳主要以甲基氯硅烷形式存在，比如甲基二氯硅烷、甲基三氯硅烷、二甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷，三甲基氯硅烷。其中二甲基氯硅烷和甲基氯硅烷與三氯氫硅沸點比較接近，易形成共沸物；三甲基氯硅烷和甲基三氯硅烷與四氯化硅沸點較接近，易形成共沸物。因此，采用普通精餾的方法無法深度去除氯硅烷中的含碳雜質。這些碳在系統中積聚后，勢必對產品質量持續提升造成阻礙。

發明內容

本發明旨在提供一種用于高純氯硅烷生產中去除含碳雜質的方法及裝置，以解決現有技術中普通精餾的方法無法深度去除氯硅烷中的含碳雜質的技術問題。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種用于高純氯硅烷生產中去除含碳雜質的方法。該方法包括以下步驟：S1，將三氯氫硅原料在精餾裝置中脫去高沸點組分和低沸點組分，得到精餾三氯氫硅；S2，將精餾三氯氫硅送入吸附裝置中去除甲基氯硅烷，得到高純氯硅烷；其中，吸附裝置中填充有富含氨基的樹脂型吸附劑和鉑系催化劑。

進一步地，富含氨基的樹脂型吸附劑為大孔型氨基膦酸型螯合樹脂。

進一步地，大孔型氨基膦酸型螯合樹脂的基礎結構是聚苯乙烯接枝二乙烯基苯，具有球狀顆粒結構，球狀顆粒的直徑為0.38～0.5mm，比重為1.10～1.15，膨脹可逆性為55～65％，使用溫度上限為80℃。

進一步地，富含氨基的樹脂型吸附劑和鉑系催化劑的質量比在(8.8:1)～(11:1)。

進一步地，吸附裝置中吸附溫度為35～45℃，吸附壓力為0.3～0.4Mpa。

進一步地，鉑系催化劑為均相鉑催化劑或固載鉑系催化劑，優選為固載鉑系催化劑。

進一步地，精餾裝置包括串聯設置的第一精餾塔和第二精餾塔，第一精餾塔中壓力為0.4～0.5Mpa，回流比為4～6；第二精餾塔中壓力為0.2～0.3.5Mpa，回流比為4～6；第一精餾塔和第二精餾塔塔的壓差維持在5～20kpa。

進一步地，方法還包括將高純氯硅烷通過管道送往精餾產品罐區的步驟以及當吸附裝置吸附飽和后，對吸附裝置進行再生的步驟。