專利名稱：一種去除三氯氫硅中磷硼雜質的工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通過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 去微量磷硼的新工藝。
背景技術：
目前，全世界70%以上的多晶硅都是采用改良西門子法生產(chǎn)的，在改良西門子法 中，三氯氫硅是生產(chǎn)多晶硅的主要原料，因此多晶硅中雜質的含量就取決于原料三氯氫硅 中雜質的含量；在該生產(chǎn)工藝中，三氯氫硅中的雜質都是通過精餾除去的；對于部分雜質， 比如，鐵、銅、錳等可以通過精餾完全除去，但是由于磷硼化合物的性質與三氯氫硅性質相 似，且在其中的分散系數(shù)接近于1，因此難于除去。目前，國內企業(yè)除磷硼的方法主要是通過增加精餾塔級數(shù)和塔板數(shù)來實現(xiàn)，有的 企業(yè)采用十一級精餾，精餾塔板數(shù)達到100塊，但是除磷硼效果仍然不佳。國內外有部分企業(yè)嘗試利用吸附法除去三氯氫硅中的微量磷硼雜質，而且近幾年 在這個領域的研究報道也比較多；但是關于該方向的成功報道多是集中在實驗室微型試驗 中，在大工業(yè)化生產(chǎn)中除磷硼效果不佳，且容易引起火災甚至是爆炸等安全事故。國外多晶硅企業(yè)，近二十年中，在絡合法除磷硼領域進行了大量研究，尋找了上百 種絡合劑，其中效果最好的是四氫化毗咯二硫代氨基甲酸鈉，可將三氯氫硅中的硼含量降 低到Ippb以下，但是絡合法中絡合劑分散不均勻，不能重復利用，制備過程復雜且要求很 高，工藝也很復雜，綜合成本高。國內外目前所有的去除三氯氫硅中的磷硼雜質方法具有如下缺點(1)操作復 雜，設備以及采用的原料昂貴；(2)具有一定的危險性；(3)除磷硼物質在三氯氫硅中分布 不均勻；(4)引入了二次雜質；(5)除磷硼效果不佳。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術的上述不足，本發(fā)明所要解決的技術問題是提出一種可均勻分布于 三氯氫硅中、無危險性、不引入新雜質且去除磷硼效果好的新工藝。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供的去除三氯氫硅中磷硼雜質的工藝，包括如 下步驟將水蒸氣和惰性氣體均勻混合后，從反應精餾塔的底部通入，與自上而下的 三氯氫硅氣液混合物充分接觸后發(fā)生局部水解反應，惰性氣體與三氯氫硅的摩爾比為 1 100-1 10000，反應壓力為 0. 1-0. 6MPa，反應溫度為 60-70°C ；反應后的塔頂氣流在塔頂冷凝器中冷卻后，通過回流液分配器按照回流比 10-30 1進行分配，大部分的液體回到反應精餾塔內，少量的液體作為塔頂采出物進入沉 淀罐，沉淀12-72h后，將上層清液打入到低沸塔中進行低沸精餾；將低沸精餾的塔底液體通入到高沸塔中，進行高沸精餾，最終得到的精制三氯氫 硅貯存在精制三氯氫硅槽中。
優(yōu)選地，本發(fā)明上述惰性氣體為氮氣或者氬氣。優(yōu)選地，本發(fā)明上述水蒸氣和惰性氣體在惰性氣體加濕罐中均勻混合，惰性氣體 加濕罐內壓力為0. 3-lMpa。優(yōu)選地，本發(fā)明上述水蒸氣在反應精餾塔內停留時間為l-2min。相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明去除工藝中水蒸氣和三氯氫硅混合物充分接觸發(fā)生局部 水解反應，反應過程中，雖然磷硼化合物水解速度要快于三氯氫硅的水解速度，但是由于水 分子需要首先克服大量三氯氫硅才可以和磷硼化合物接觸，而此時凝膠狀的三氯氫硅水解 物對硼磷的吸附又占據(jù)了上風，因此，既有部分的硼磷化合物被吸附形成高沸物，又有部分 的硼磷化合物未被吸附而成為低沸物，最終在除低沸和高沸塔中被除去。本發(fā)明工藝具有 下述優(yōu)點(1)設備簡單、操作易行，除磷硼所用原料價格便宜且性質穩(wěn)定；(2)水蒸氣和三 氯氫硅充分接觸；(3)除磷硼效果好，可將磷硼的含量降低到0. I-Ippb之間；(4)操作安 全，不會引發(fā)事故；(5)不會給系統(tǒng)引入任何其他雜質，保證原料三氯氫硅品質。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。其中1為反應塔；2為低沸塔；3為高沸塔；4為塔頂冷凝器；5為回流液分配器；6 為沉淀罐；7為精三氯氫硅罐；8為惰性氣體加濕罐；9為水含量測量儀。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。這些實施例應理解為僅用于說 明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護范圍。在閱讀了本發(fā)明記載的內容之后，本領域技術 人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權利要求所限 定的范圍。本發(fā)明下述實施例中惰性氣體加濕罐8的體積V = 50L ；反應精餾塔1 直徑Dg = 100mm,高度h = 3m ；工藝條件惰性氣體流速2-8m/s，三氯氫硅流速0. 5_2m/s，反應精餾塔內溫度 30-70°C，壓力 0. IMPa0如圖1所示，本發(fā)明一較佳實施例提供的去除三氯氫硅中磷硼雜質的工藝，將水 蒸氣和干燥氮氣注射到惰性氣體增濕罐8中，混合均勻后，保持罐中的初始壓力0. 6Mpa，從 反應精餾塔1的底部通入，與自上而下的三氯氫硅氣液混合物充分接觸后發(fā)生局部水解反 應，惰性氣體加濕罐8中壓力降低到0. 2Mpa時，換另外的加濕罐。反應塔1內壓力0. IMPa, 溫度60-70°C，水蒸氣在塔內停留時間為l-2min。反應后的塔頂氣流在塔頂冷凝器4中冷 卻后，通過回流液分配器5按照回流比20 1進行分配，大部分的液體回到塔內，少量的液 體作為塔頂采出物進入到沉淀罐6中，沉淀24h后，通過泵將上層清液打入到低沸塔2中進 行低沸精餾，再將低沸精餾的塔底液體通入到高沸塔3中，進行高沸精餾，最終得到的精制 三氯氫硅貯存在精制三氯氫硅槽7中，和高純氫氣按照一定比例混合后進入到還原工序。經(jīng)測定，精制三氯氫硅槽7中三氯氫硅磷硼含量低于lppb。
權利要求
一種去除三氯氫硅中磷硼雜質的工藝，其特征是，該工藝包括如下步驟將水蒸氣和惰性氣體均勻混合后，從反應精餾塔的底部通入，與自上而下的三氯氫硅氣液混合物充分接觸后發(fā)生局部水解反應，惰性氣體與三氯氫硅的摩爾比為1∶100 1∶10000，反應壓力為0.1 0.6MPa，反應溫度為60 70℃；反應后的塔頂氣流在塔頂冷凝器中冷卻后，通過回流液分配器按照回流比10 30∶1進行分配，大部分的液體回到反應精餾塔內，少量的液體作為塔頂采出物進入沉淀罐，沉淀12 72h后，將上層清液打入到低沸塔中進行低沸精餾；將低沸精餾的塔底液體通入到高沸塔中，進行高沸精餾，最終得到的精制三氯氫硅貯存在精制三氯氫硅槽中。
2.根據(jù)權利要求1所述的去除三氯氫硅中磷硼雜質的工藝，其特征是，惰性氣體為氮 氣或者氬氣。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的去除三氯氫硅中磷硼雜質的工藝，其特征是，水蒸氣和惰 性氣體在惰性氣體加濕罐中均勻混合，惰性氣體加濕罐內壓力為0. 3-lMpa。
4.根據(jù)權利要求3所述的去除三氯氫硅中磷硼雜質的工藝，其特征是，水蒸氣在反應 精餾塔內停留時間為l-2min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通過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磷硼的新工藝。該工藝將三氯氫硅與一定比例的水蒸氣接觸，在反應塔中進行局部水解反應，達到除去三氯氫硅中含有的微量磷硼雜質的目的；水蒸氣按照一定的比例與惰性氣體預先配置并混合均勻。塔內溫度為60-70℃，壓力0.1-0.6MPa，惰性氣體的入口壓力0.3MPa-1MPa。本發(fā)明工藝可以在三氯氫硅精餾塔上直接實現(xiàn)，操作簡單、費用低、生產(chǎn)可連續(xù)化進行且除磷硼效果好。
文檔編號C01B33/107GK101920961SQ20091005269
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月9日 優(yōu)先權日2009年6月9日
發(fā)明者姜文正, 孫學政, 晉正茂, 曹忠, 毛文軍 申請人:內蒙古神舟硅業(yè)有限責任公司