一種純化分離多晶硅尾氣中氯硅烷的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及多晶硅生產中尾氣純化技術，傳統(tǒng)分離三氯氫硅中的雜質采用單一精餾方法提純，需要龐大的設備和高的運行費用，本發(fā)明提供了一套將多晶硅還原反應與精餾、水解精餾和吸附技術結合的純化工藝，首先將尾氣冷卻，冷凝出氯硅烷在精餾塔精餾，再進入水解精餾塔，冷凝出的部分氯硅烷進入吸附柱，凈化后的氯硅烷進入氯硅烷分離塔，塔頂采出三氯氫硅產品，排出的四氯化硅再進入精餾塔提純，塔釜采出四氯化硅產品，本發(fā)明具有設備簡化，運行費用低，多晶硅生產成本可降低10%的有益效果。
【專利說明】一種純化分離多晶硅尾氣中氯硅烷的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于多晶硅尾氣純化分離【技術領域】，具體涉及生產的氯硅烷進行純化分離的【技術領域】。
【背景技術】
[0002]多晶硅是制造硅拋光片、太陽能電池及高純硅制品的主要原料，是半導體工業(yè)、電子信息產業(yè)、太陽能光伏電池產業(yè)的最主要、最基礎的功能性材料。多晶硅按純度分類可以分為冶金級、太陽能級、電子級。高純多晶硅的生產方法有:改良西門子法、硅烷法、流化床法、冶金法。隨著綠色能源太陽能的大規(guī)模開發(fā)利用，光伏電池原料多晶硅的用途越來越廣泛。生產多晶硅的方法以西門子法用的最廣，在生產多晶硅原料三氯氫硅 的過程中會產生大量的副產物四氯化硅，如何有效的利用這些副產物，是多晶硅產業(yè)能夠多元發(fā)展的關鍵問題。
[0003]隨著全球化速度日益加快，通訊技術、網絡技術突飛猛進的發(fā)展，光纖作為承載信息的最重要媒介，其需求量也隨著人們對網絡要求的提高而迅猛增長。高純四氯化硅是制作光纖的主要原料，它的純度直接影響光纖的損耗特性，造成光纖吸收損耗的有害雜質主要有鐵、鉆、鎳、銅、錳、鉻、釩、鉬和氫氧根，國內外資料認為，光纖中有害過渡金屬離子和氫氧根離子的總濃度要低于百萬分之一，而個別的離子濃度要低于億分之一。主要精制方法有精餾法、吸附法、水解法、萃取法和絡合法等。但是光纖材料對有害雜質的要求與半導體材料有所不同，而且對雜質含量的要求在某種程度上比半導體材料更嚴格。一般合成的四氯化硅粗料中可能存在的各種組分約為七十余種。單純采用精餾法難以將痕量雜質達到光纖級水平；單一的吸附法處理量較小，不易形成工業(yè)化生產；水解法、萃取法及絡合法需加入外界物質來進行除雜，應用過程中難以完全去除引入的雜質。
[0004]同時，在多晶硅生產過程中，尾氣中含有大量三氯氫硅，作為生產高純多晶硅的主要原料，其中的雜質含量影響著多晶硅的品質，需進行提純除雜，再作為原料用來生產多晶硅。傳統(tǒng)分離三氯氫硅中的雜質采用精餾方法來提純，但是需要龐大的設備來實現(xiàn)。
[0005]
【發(fā)明內容】

本發(fā)明目的在于提供一種多晶硅還原反應與精餾、水解法、吸附技術有機結合，將多晶硅尾氣中的氯硅烷，包括三氯氫硅和四氯化硅的氯硅烷純化的工藝方法。
[0006]本發(fā)明實現(xiàn)上述目的所采用的技術方案如下:
1、多晶娃生產中還原反應尾氣、氫化反應尾氣、合成反應尾氣，含有氫氣、三氯氫娃、四氯化硅、二氯二氫硅、氯化氫，將尾氣通過冷媒介質進行冷卻，尾氣中冷凝下的氯硅烷進入下一工序。
[0007]2、冷凝下的氯硅烷進入精餾塔，塔釜使用蒸汽進行加熱汽化，塔頂設置冷卻器，塔頂排輕組分，塔釜排重組分，側線采出氯硅烷，進入下一工序。
[0008]進一步地，還原尾氣、氫化尾氣及合成尾氣中氯硅烷雜質含量有所差別，可根據雜質含量在此側線精餾塔之前或之后增加精餾塔，予以去除三氯氫硅和四氯化硅中的雜質；3、自側線精餾塔采出的氯硅烷，進入水解精餾塔，在進料位置設置高純濕氮氣，將高純濕氮氣與四氯化硅混合進入水解精餾塔內，塔釜設置再沸器，蒸汽為加熱源，塔釜排重組分，塔頂通過氣相不凝氣排輕組分，塔頂冷凝氯硅烷一部分作為塔的回流，另一部分采出氯硅烷，塔頂氣相不凝氣通過塔頂回流緩沖罐排放至尾氣系統(tǒng)；
進一步地，水解精餾塔設置填料塔，填料為非金屬材質，塔內壁內襯有聚四氟乙烯；又一步優(yōu)化，高純濕氮氣水含量控制在80(Tl0000ppm，濕氮氣與氯硅烷的摩爾配比I: 2(Tl: 100進行混合進入精餾塔；
4、自水解精餾塔塔頂采出的氯硅烷液體進入氯硅烷吸附柱，吸附氯硅烷中的雜質，經氯硅烷吸附柱進行凈化后的氯硅烷產品輸出進入下一工序；
5、自氯硅烷吸附柱出口輸出的氯硅烷進入氯硅烷分離塔，塔底排出四氯化硅，塔頂采出三氯氫硅產品，去做原料生產多晶硅；塔底四氯化硅再次進入下一工序；
6、自氯硅烷分離塔輸出的四氯化硅進入精餾塔進行提純，分離其中含微量的三氯氫硅輕組分，塔釜采出四氯化硅產品。
[0009]本發(fā)明利用水解精餾及吸附工藝相結合的技術，可減少純化氯硅烷達到高純多晶硅生產原料采用單一的精餾技術，耗費龐大的 設備和運行費用，多晶硅生產成本至少降低10%，純化后的四氯化硅達到光纖用料標準。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1純化分離多晶硅尾氣中氯硅烷的工藝流程；
圖中:1 一多晶硅尾氣冷卻裝置；2 —氣液分離罐；3 —氯硅烷輸送泵；4 一精餾塔A ;5 一水解精餾塔；6 —氯硅烷吸附柱；7 —氯硅烷分離塔；8 —精餾塔C。
【具體實施方式】
一種純化分離多晶硅尾氣中氯硅烷的方法，包括如下步驟:
步驟一、多晶硅生產中還原反應尾氣、氫化反應尾氣、合成反應尾氣，含有氫氣、三氯氫硅、四氯化硅、二氯二氫硅、氯化氫，尾氣進入多晶硅尾氣冷卻裝置I進口，經循環(huán)水進行冷卻，氣液混合物進入氣液分離罐2。
[0011]步驟二、含氯硅烷的尾氣進入氣液分離罐2，液態(tài)氯硅烷與未冷凝的尾氣進行分離,未冷凝的尾氣自氣液分離罐2上部出口輸出；
步驟三、自氣液分離罐2下部出口輸出的氯硅烷經過氯硅烷輸送泵3壓入精餾塔Α4，塔釜使用蒸汽方式進行加熱，氣相經塔頂冷凝器進行冷卻，冷卻后進入回流罐，一部分做為精餾塔的回流，一部分排輕組分至儲罐進行收集；塔釜排含四氯化硅重組分；側線采出氯硅烷，不凝氣經回流罐排出；
步驟四、自精餾塔Α4側線采出的氯硅烷，進入水解精餾塔5，在進料管線上通入高純濕氮氣，水含量控制在80(Tl0000ppm，濕氮氣與氯硅烷的摩爾配比1:2(Tl: 100，將高純濕氮氣與氯硅烷混合進入水解精餾塔5內，塔釜設置蒸汽為加熱源，塔釜排重組分，塔頂氣相經塔頂冷凝器進行冷卻，冷卻后進入回流罐，一部分做為精餾塔的回流，一部分采出氯硅烷，塔頂不凝氣通過回流罐排放出；
步驟五、自水解精餾塔5塔頂采出的氯硅烷液體進入氯硅烷吸附柱6，吸附氯硅烷中的金屬雜質和非金屬雜質，經氯硅烷吸附柱進行凈化后的氯硅烷產品輸出進入下一工序；步驟六、自氯硅烷吸附柱6出口輸出的氯硅烷進入氯硅烷分離塔7，塔底分離排出四氯化硅，塔頂回流采出三氯氫硅產品，去做原料生產多晶硅；塔底四氯化硅再次進入下一工序;
步驟七、自氯硅烷分離塔7輸出的四氯化硅進入精餾塔CS進行提純，塔釜再沸器通蒸汽加熱汽化，塔頂排出含三氯氫硅的輕組分，塔釜采出四氯化硅產品。可作為光纖生產的原料。
[0012] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部 分技術特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種純化分離多晶硅尾氣中氯硅烷的方法，氯硅烷包括三氯氫硅和四氯化硅，其特征為純化工藝方案如下: 將多晶硅生產中生產的還原反應尾氣、氫化反應尾氣、合成反應尾氣中的氫氣、三氯氫硅、四氯化硅、二氯二氫硅、氯化氫，所述以上尾氣通過冷媒介質進行冷卻，尾氣中冷凝下的氯硅烷進入下一工序； 冷凝下的氯硅烷進入精餾塔，塔釜使用蒸汽進行加熱氣化，塔頂設置冷卻器，塔頂排輕組分，塔釜排重組分，側線采出氯硅烷，進入下一工序； 側線精餾塔采出的氯硅烷，進入水解精餾塔，在進料位置設置高純濕氮氣，將高純濕氮氣與四氯化硅混合進入水解精餾塔內，塔釜設置再沸器，蒸汽為加熱源，塔釜排出重組分，塔頂通過氣相不凝氣排輕組分，塔頂冷凝氯硅烷一部分作為塔的回流，另一部分采出氯硅烷，塔頂氣相不 凝氣通過塔頂回流緩沖罐排放至尾氣系統(tǒng)； 自水解精餾塔塔頂采出的氯硅烷液體進入氯硅烷吸附柱，吸附氯硅烷中的雜質，經氯硅烷吸附柱進行凈化后的氯硅燒產品輸出進入下一工序； 自氯硅烷吸附柱出口輸出的氯硅烷進入氯硅烷分離塔，塔底排出四氯化硅，塔頂采出三氯氫硅產品，去做原料生產多晶硅；塔底四氯化硅再次進入下一工序； 自氯硅烷分離塔輸出的四氯化硅進入精餾塔進行提純，分離其中微量的三氯氫硅輕組分，塔釜采出四氯化硅產品。
2.根據權利要求1所述的純化分離多晶硅尾氣中氯硅烷的方法，其特征為根據還原尾氣，氫化尾氣及合成尾氣中氯硅烷雜質含量不同，在工序2 )的精餾塔前面或后面可以增加精餾塔，予以進一步去除三氯氫硅和四氯化硅中的雜質。
3.根據權利要求1所述的純化分離多晶硅尾氣中氯硅烷的方法，其特征為水解精餾塔設置填料塔，填料為非金屬材料，塔內壁內襯有聚四氟乙烯。
4.根據權利要求1所述的純化分離多晶硅尾氣中氯硅烷的方法，其特征為進入水解精餾塔的高純濕氮氣的含水量控制在800-1OOOOppm，濕氮氣與氯硅烷的摩爾配比為1:20-1:100進行混合后進入水解精餾塔。
【文檔編號】C01B33/107GK103435044SQ201310304919
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年7月19日 優(yōu)先權日:2013年7月19日
【發(fā)明者】陳朝霞 申請人:新特能源股份有限公司