[實用新型]一種多晶硅生產副產氯硅烷高沸物的裂解系統

有效

• 申請號: 202020682780.3
• 申請日: 2020-04-28
• 公開（公告）號: CN212315556U
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 曾曉國;萬燁;張曉偉;張偉;嚴大洲;路向飛;劉允許
• 申請（專利權）人: 中國恩菲工程技術有限公司;洛陽中硅高科技有限公司
• 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

本實用新型提供了一種多晶硅生產副產氯硅烷高沸物的裂解系統。該裂解系統包括：過濾單元，用于對多晶硅生產副產氯硅烷高沸物進行過濾得到凈化高沸物；裂解單元，裂解單元包括裂解反應器，裂解反應器具有依次連通的下部進料段、中部填料段和上部進料段，過濾單元與上部進料段相連用于向裂解反應器提供凈化高沸物，中部填料段填充有固體堿負載催化劑，固體堿負載催化劑為大孔樹脂負載有機胺催化劑；氯化氫供料單元，與下部進料段相連用于向裂解反應器提供氯化氫。固體堿負載催化劑中作可提高高沸氯硅烷的轉化率，同時該催化劑可循環使用，有效地減少了傳統的液體有機胺對環境的污染，并節約了催化劑成本。過濾單元可避免無定形硅對催化劑的影響。

技術領域

本實用新型涉及多晶硅生產副產物的處理技術領域，具體而言，涉及一種多晶硅生產副產氯硅烷高沸物的裂解系統。

背景技術

改良西門子法生產多晶硅過程中，SiHCl₃和H₂氣體按一定比例進入還原爐，爐內硅芯載體溫度達到1050℃以上，SiHCl₃和H₂的混合氣體在載體表面發生還原反應SiHCl₃+H₂＝Si+3HCl和熱分解反應4SiHCl₃＝Si+3SiCl₄+2H2，生成的硅沉積在硅芯表面，形成多晶硅硅棒。在還原過程中，除了硅、SiCl₄、SiH₂Cl₂、H₂和HCl等生成外，還有Si₂Cl₆、Si₂HCl₅、Si₂H₂Cl₄、Cl₆OSi₂和Si₃Cl₈等一些列的雙硅和多硅原子化合物副產物產生，相對于三氯氫硅和四氯化硅，雙硅和多硅原子化合物的沸點較高，即為氯硅烷高沸物。

上述硅之外的物質以還原尾氣的方式排出，該還原尾氣經過干法回收和精餾提純后，SiHCl₃、SiCl₄、SiH₂Cl₂、H₂和HCl等物料返回系統重復利用，而氯硅烷高沸物和部分四氯化硅從精餾塔釜排出后，大部分企業一般采用的方法是將氯硅烷高沸物進一步濃縮回收四氯化硅后直接水解處理，即在特制水解裝置中使氯硅烷高沸物與水進行反應，水解產生的氯化氫氣體經過淋洗吸收，再用堿液進行中和反應，調節pH直到中性后，大量金屬化合物的沉淀產生，經過過濾、離心等手段使固液進一步分離，固態物經直接外運進行填埋或利用，該方法雖然簡單，但十分粗暴，不僅造成大量的硅、氯等有價元素損失，還需要大量堿液以中和水解液，提高了生產成本，且污染環境嚴重。

現在也有少數多晶硅企業借鑒有機硅高沸物的裂解工藝，采用液態的三正丁胺、三正辛胺和N，N-二甲基苯胺等有機胺作為催化劑，使氯硅烷高沸物和HCl發生裂解反應，但該方法引入了新的有機基團，導致生成一些新的物質，且這類均相催化劑價格高，無法回收再利用，會隨著污水排放，導致環境的污染，且絕大多數為間歇操作，處理能力有限。

實用新型內容

本實用新型的主要目的在于提供一種多晶硅生產副產氯硅烷高沸物的裂解系統，以解決現有技術中的氯硅烷高沸物裂解催化劑成本高的問題。

為了實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種多晶硅生產副產氯硅烷高沸物的裂解系統，包括：過濾單元，用于對多晶硅生產副產氯硅烷高沸物進行過濾得到凈化高沸物；裂解單元，裂解單元包括裂解反應器，裂解反應器具有依次連通的下部進料段、中部填料段和上部進料段，過濾單元與上部進料段相連用于向裂解反應器提供凈化高沸物，中部填料段填充有固體堿負載催化劑，固體堿負載催化劑為大孔樹脂負載有機胺催化劑；氯化氫供料單元，與下部進料段相連用于向裂解反應器提供氯化氫。

進一步地，上述過濾單元的過濾精度為1微米。