[其他]四氯化硅氫化新工藝

無效

• 申請號: 85107465
• 申請日: 1985-10-12
• 公開（公告）號: CN85107465A
• 公開（公告）日: 1987-04-15
• 發明（設計）人: 沈祖祥;王景華
• 申請（專利權）人: 北京有色冶金設計研究總院;天津大沽化工廠
• 主分類號: C01B33/08
• 分類號: C01B33/08
• 代理公司: 北京市第十專利代理事務所
• 代理人: 張道智

本發明屬于四氯化硅氫化工藝。

目前，國內外多晶硅廠均采用硅粉與氯化氫合成制取SiHCl₃。在合成產物中，SiHCl₃約占80%，SiO₄約占20%。該合成產物與多晶硅反應器的尾氣冷凝物通過粗餾、精餾后，SiCl₄以雜質被分離出去，SiHCl₃則用于生產多晶硅。

國內各硅廠，對于分餾出的SiCl₄，因尚無合理的回收工藝，而將其售與化工部門或作為廢料處理，因而SiHCl₃產出率低，造成了原材料的浪費。

國外硅廠，對生產中所產出的SiCl₄，一般是在以氯化氫、氯化亞銅為觸媒，或以硅藻土、活性炭、Al₂O₃為載體的粒狀鎳鹽、銅鹽觸媒存在的條件下，控制一定的溫度、壓力、使H₂、SiCl₄混合氣體與硅粉在反應器內以沸騰狀態接觸進行氫化，使部分SiCl₄轉化成SiHCl₃，其產物中的SiCl₄經分離后使其反復循環、加氫轉化進行回收。其反應式為：

上述SiCl₄加氫轉化工藝的主要特點，是在氫化過程中以固定的配比連續將HCl或CuCl與反應物混合而進行的。為了強化反應過程，有的采用一種多層隔板的反應器，每層都分別放入硅粉和粒狀觸媒，使H₂、SiCl₄、HCl的混合氣體通過這種多層反應器以提高SiCl₄的轉化率。

上述工藝的缺點是：

1.由于在工藝過程中需要連續將HCl或CuCl以固定配比（一般為5%）與反應物混合，以及SiCl₄一次轉化率較低（一般為15%～18%），所以原材料消耗較高、設備效率低。

2.HCl、CuCl以及粒狀鎳鹽、銅鹽觸媒活性較小，故要求的反應條件較高，壓力需21～35kg/cm²、溫度在500℃以上，所以過程的能能耗高、對反應器的要求也高。

本發明的任務就是尋求一個較好的SiCl₄氫化工藝，以克服上述工藝所存在的缺點。其特點是采用國產NC-9-2型粉末狀鎳觸媒與硅粉按比例混合，一次裝入單層氣體分佈板反應器中，在氫氣氛下加熱至430℃活化后，即可連續進行SiCl₄的加氫轉化反應。其工藝過程結合附圖敘述如下：

將NC-9-2型粉末狀鎳觸媒與硅粉按2～4%的比例混合后裝入反應器Ⅲ中，然后通入經預熱器Ⅱ加熱至430℃的氫氣，使觸媒在此溫度下進行4小時的活化處理。粗、精餾產出的液體SiCl₄在揮發器Ⅰ中加熱至90～129℃而氣化，氫氣按克分子比H₂∶SiCl₄＝1～4∶1進入揮發器，與被氣化了的SiCl₄混合后進入預熱器Ⅱ，混合氣體被加熱至300～400℃后連續進入反應器Ⅲ中，氫化反應溫度為400～500℃、壓力10～20kg/cm²。氫化反應產出的SiHCl₃與SiCl₄等混合氣體經過濾器Ⅳ、預冷器Ⅴ，并在冷凝器Ⅵ中被冷凝成液體而進入冷凝液貯槽Ⅶ中。

本發明的優點是：

1.觸媒一次加入后，在其壽命有效期內不必添加。所以正常生產過程中只是補充反應掉的硅粉即可，故觸媒用量少。

2.觸媒活性好，氫化反應要求的條件較低，反應壓力一般為15kg/cm²，溫度一般在500℃。

3.SiCl₄一次轉化率高，可達15～30%。

4.反應器內只有單層氣體分佈板，所以結構簡單，易于操作。

實施例：

反應器：直徑Dg????70mm、高2m、料層高度0.8m。

工藝條件：氣體空速0.072m/S、反應溫度500℃、壓力15kg/cm²。

結果：SiCl₄一次轉化率26.74%。