專利名稱：工業(yè)級四氯化硅的處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工提純領(lǐng)域，具體涉及將工業(yè)級四氯化硅精餾獲取高純度四氯化硅的處理工藝。
背景技術(shù)：
四氯化硅常溫下為無色透明液體，密度I. 50g/cm3，沸點57. 6°C，遇水易水解成硅酸和氯化氫，對皮膚有腐蝕性，高純度四氯化硅可用于制作光纖預制棒和高純石英以及用于硅外延等，是一種具有高附加值的產(chǎn)品。工業(yè)級的四氯化硅來源非常多，如作為合成三氯氫娃(HSiCl3)時的副產(chǎn)物,如在多晶娃生產(chǎn)中會產(chǎn)生大量的四氯化娃副產(chǎn)品，每一噸多晶硅就產(chǎn)生10噸左右的四氯化硅，因此，尋找此類副產(chǎn)品的回收利用方法能夠有效降低多晶 硅的生產(chǎn)成本和減少環(huán)境污染。同時，工業(yè)級的四氯化硅也可由硅鐵在200°C以上與氯氣作用經(jīng)蒸餾得到。專利文獻CN 102219222 A公開了一種光纖用高純四氯化硅連續(xù)精餾方法，該方法將粗四氯化硅先脫輕組分，再脫重組分，最后經(jīng)減壓精餾得高純四氯化硅，由于粗四氯化硅中含有HSiCl3、HSi2Cl5、金屬氯化物(AICI3CuCI2和FeCl3等)、非金屬氯化物(BCl3和PCl3等)、有機物(四氯乙烷、聚合物等)、絡合物以及固體顆粒雜質(zhì)，在脫輕組分步驟，粗四氯化硅中保留下來的粘性有機物和固體雜質(zhì)極易堵塞脫重組分塔的進料管。因此該工藝只適用于處理相對重組分、固體雜質(zhì)含量少的粗四氯化硅。專利文獻CN 101920964 B公開了一種雙效精餾提純四氯化硅方法，該方法將粗四氯化硅先進入噴淋塔，氣相冷凝后再進入脫輕塔，最后進入脫重塔，從而得到產(chǎn)品四氯化硅。采用噴淋塔雖然能去除粗四氯化硅中的固體雜質(zhì)，由于四氯化硅與水極易發(fā)生反應，造成四氯化硅的損耗，從而限制了噴淋塔的應用效果。此外，粗四氯化硅未能除去粘性有機物，使得該方法仍有前述方法所存在的堵塞管道問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決因粗四氯化硅中重組分、固體雜質(zhì)含高易造成管道堵塞的問題，提供一種適用于各種來源的工業(yè)級四氯化硅的處理工藝。本發(fā)明實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案如下
工業(yè)級四氯化硅的處理工藝，該工藝步驟如下先將粗四氯化硅進入脫重塔，脫重塔塔頂采出物作為初級產(chǎn)品進入緩沖罐，脫重塔塔釜采出物為高沸點雜質(zhì)和固體雜質(zhì)；緩沖罐中的初級產(chǎn)品再泵入脫輕塔，脫輕塔塔頂?shù)臍庀辔锪献鳛闊嵩催M入脫重塔的再沸器，再經(jīng)過冷凝器冷卻，脫輕塔塔釜采出物通過壓差進入二級脫重塔；二級脫重塔塔釜采出物回流作為脫重塔的進料，二級脫重塔塔頂采出物即為最終產(chǎn)品。進一步，所述脫重塔的塔釜溫度為75 120°C，塔頂溫度為65 100°C，回流比為(6 24) :1。進一步，所述脫輕塔的塔釜溫度為90 135°C，塔頂溫度為60 100°C，回流比為(35 180) :1。進一步，所述二級脫重塔的塔釜溫度為75 110°C，塔頂溫度為65 105°C，回流比為(6 18) :1。進一步，所述脫輕塔塔頂壓力為O. 2 O. 45MPa，所述二級脫重塔塔頂壓力為
O.08 O. 3MPa。本發(fā)明工藝采用三級連續(xù)精餾，粗四氯化硅先后經(jīng)脫重塔一脫輕塔一二級脫重塔，同時脫重塔與脫輕塔采用熱耦合精餾，即采用脫輕塔塔頂氣相物料做為脫重塔再沸器的熱源，實現(xiàn)對工業(yè)級四氯化硅的精制提純和節(jié)約能源目的。本工藝先用脫重塔將原料中的固體雜質(zhì)、高沸點粘性物料去除掉，防止此類雜質(zhì)堵塞后續(xù)精餾塔的進料管道，因此對粗四氯化硅的原料質(zhì)量要求低，適用范圍廣，不僅能處理三氯氫硅合成時所產(chǎn)生的四氯化硅副產(chǎn)物，也能處理多晶硅生產(chǎn)時所產(chǎn)生的四氯化硅副產(chǎn)物。所制得的四氯化硅最終產(chǎn)品中雜質(zhì)含量降至ppb (十億分之一)級。


圖I本發(fā)明工業(yè)級四氯化硅的處理工藝流程圖。圖中1 一脫重塔,2 —脫輕塔，3 —二級脫重塔，(4、5、6) —再沸器，(7、8、9) 一冷凝器，10 一緩沖罐，11-回流罐，12-回流泵。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明做進一步說明。本發(fā)明的工業(yè)級四氯化硅為多晶硅生產(chǎn)中所產(chǎn)生的副產(chǎn)品四氯化硅或者三氯氫硅合成時的副產(chǎn)物四氯化硅，這類原料都稱之為粗四氯化硅。脫重塔、脫輕塔和二級脫重塔的理論級數(shù)均為45。實施例I
將85(質(zhì)量)％的粗四氯化硅以2000kg/h的流量進入脫重塔，塔釜溫度控制在75°C，塔頂溫度控制在65°C，回流比為6 :1，塔頂?shù)臍庀辔锪辖?jīng)冷凝器轉(zhuǎn)變成液相，得到的液相物料部分回流脫重塔，部分采出作為初級產(chǎn)品并以1700kg/h的流量進入緩沖罐，塔釜的物料一部分經(jīng)再沸器返回脫重塔，另一部分則采出，塔釜采出物為聚合物和絡合物等高沸點粘性物質(zhì)以及固體雜質(zhì)。緩沖罐中的初級產(chǎn)品再用泵輸送進入脫輕塔，塔釜溫度控制在90°C，塔頂溫度控制在60°C，塔頂壓力為O. 2MPa，回流比35 :1，塔釜的物料一部分經(jīng)再沸器返回脫輕塔，另一部分采出，采出物以1500kg/h的流量進入二級脫重塔，塔頂?shù)臍庀辔锪现饕獮榈头悬c的輕組分雜質(zhì)，該氣相物料先經(jīng)脫重塔的再沸器4，為再沸器提供熱量，再經(jīng)脫輕塔的冷凝器8冷凝為液相后進入回流罐11，通過回流泵使部分回流返回至脫輕塔，另一部分采出物則作為生產(chǎn)多晶硅的原料。二級脫重塔塔釜溫度控制在75°C，塔頂溫度控制在65°C，塔頂壓力O. 08MPa,回流比6 : 1，塔釜采出物主要為重組分雜物的物料以100kg/h流量與粗四氯化硅一起作為脫重塔的進料，其余重組分物料經(jīng)再沸器返回二級脫重塔，塔頂氣 相物料經(jīng)冷凝器冷凝為液相，部分回流二級脫重塔，部分采出，采出物限為高純度的四氯化硅。實施例2將95(質(zhì)量)％的粗四氯化硅以2000kg/h的流量進入脫重塔，塔釜溫度控制在100°C，塔頂溫度控制在88°C，回流比20 :1，塔頂?shù)臍庀辔锪辖?jīng)冷凝器轉(zhuǎn)變成液相，得到的液相物料部分回流脫重塔，部分采出作為初級產(chǎn)品并以1700kg/h的流量進入緩沖罐，塔釜的物料一部分經(jīng)再沸器返回脫重塔，另一部分則采出，塔釜采出物為聚合物和絡合物等高沸點的粘性物質(zhì)以及固體雜質(zhì)。緩沖罐中的初級產(chǎn)品再用泵輸送進入脫輕塔，塔釜溫度控制在114°C，塔頂溫度控制在85°C，塔頂壓力O. 37MPa，回流比150 :1，塔釜的物料一部分經(jīng)再沸器返回脫輕塔，另一部分采出，采出物以1500kg/h的流量進入二級脫重塔，塔頂?shù)臍庀辔锪现饕獮榈头悬c的輕組分雜質(zhì)，該氣相物料先經(jīng)脫重塔的再沸器4，為再沸器提供熱量，再經(jīng)脫輕塔的冷凝器8冷凝為液相后進入回流罐11，通過回流泵使部分回流返回至脫輕塔，另一部分采出物則作為生產(chǎn)多晶硅的原料。二級脫重塔塔釜溫度控制在94°C，塔頂溫度控制在88°C，塔頂壓力O. 25MPa，回流比15 :1，塔釜采出的主要為重組分雜質(zhì)的物料一部以100kg/h流量與粗四氯化硅一起作為脫重塔的進料，其余物料經(jīng)再沸器返回二級脫重塔，塔頂氣相物料經(jīng)冷凝器冷凝為液相，部分回流二級脫重塔，部分采出，采出物即為高純度的四氯化硅。 實施例3
將90(質(zhì)量)％的粗四氯化硅以2000kg/h的流量進入脫重塔，塔釜溫度控制在120°C，塔頂溫度控制在100°C，回流比24 :1，塔頂?shù)臍庀辔锪辖?jīng)冷凝器轉(zhuǎn)變成液相，得到的液相物料部分回流脫重塔，部分采出作為初級產(chǎn)品并以1700kg/h的流量進入緩沖罐，塔釜的物料一部分經(jīng)再沸器返回脫重塔，另一部分則采出，塔釜采出物為聚合物和絡合物等高沸點的粘性物質(zhì)以及固體雜質(zhì)。緩沖罐中的初級產(chǎn)品再用泵輸送進入脫輕塔，塔釜溫度控制在135°C，塔頂溫度控制在100°C，塔頂壓力O. 45MPa，回流比180 :1，塔釜的物料一部分經(jīng)再沸器返回脫輕塔，另一部分采出，采出物以1500kg/h的流量進入二級脫重塔，塔頂?shù)臍庀辔锪现饕獮榈头悬c的輕組分雜質(zhì)，該氣相物料先經(jīng)脫重塔的再沸器4，為再沸器提供熱量，再經(jīng)脫輕塔的冷凝器8冷凝為液相后進入回流罐11，通過回流泵使部分回流返回至脫輕塔，另一部分采出物則作為生產(chǎn)多晶硅的原料。二級脫重塔塔釜溫度控制在110°C，塔頂溫度控制在105°C，塔頂壓力O. 3MPa，回流比18 :1，塔釜采出的主要為重組分雜質(zhì)的物料一部以100kg/h流量與粗四氯化硅一起作為脫重塔的進料，其余物料經(jīng)再沸器返回二級脫重塔，塔頂氣相物料經(jīng)冷凝器冷凝為液相，部分回流二級脫重塔，部分采出，采出物即為高純度的四氯化硅。采用ICP-MAS對實施例1、2、3所制得的高純度四氯化硅雜質(zhì)元素(質(zhì)量含量)分析結(jié)果
P (ppl>) Btppbj Fe (jppb) Ca(Rjb) Al (ppt-j
實例一 14.0211.92 SB. 9771.214.64 。
3 例二 22, 3.08Tl 3564.142.27
買伊!三 19,254.9T19.1131. 256.18
權(quán)利要求
1.工業(yè)級四氯化硅的處理工藝，其特征在于，工藝步驟如下先將粗四氯化硅進入脫重塔(1)，脫重塔塔頂采出物作為初級產(chǎn)品進入緩沖罐(10)，脫重塔塔釜采出物為高沸點雜質(zhì)和固體雜質(zhì)；緩沖罐(10)中的初級產(chǎn)品再進入脫輕塔(2)，脫輕塔塔頂?shù)臍庀辔锪献鳛闊嵩催M入脫重塔(I)的再沸器(4)，再經(jīng)過冷凝器(8)冷卻，脫輕塔塔釜采出物通過壓差進入二級脫重塔(3) ;二級脫重塔塔釜采出物回流作為脫重塔(I)的進料，二級脫重塔塔頂采出物即為最終產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述工業(yè)級四氯化硅的處理工藝，其特征在于所述脫重塔的塔釜溫度為75 120°C，塔頂溫度為65 100°C，回流比為(6 24) :1。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述工業(yè)級四氯化硅的處理工藝，其特征在于所述脫輕塔的塔釜溫度為90 135°C，塔頂溫度為60 100°C，回流比為(35 180) :1。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述工業(yè)級四氯化硅的處理工藝，其特征在于所述二級脫重塔的塔釜溫度為75 110°C，塔頂溫度為65 105°C，回流比為(6 18) :1。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述工業(yè)級四氯化硅的處理工藝，其特征在于所述脫輕塔塔頂壓力為O. 2 O. 45MPa，所述二級脫重塔塔頂壓力為O. 08 O. 3MPa。
全文摘要
本發(fā)明屬于化工提純領(lǐng)域，提供一種將工業(yè)級四氯化硅處理成高純四氯化硅工藝。該工藝步驟如下先將粗四氯化硅進入脫重塔，脫重塔塔頂采出物作為初級產(chǎn)品進入緩沖罐，脫重塔塔釜采出物為高沸點雜質(zhì)和固體雜質(zhì)；緩沖罐中的初級產(chǎn)品再進入脫輕塔，脫輕塔塔頂?shù)臍庀辔锪献鳛闊嵩催M入脫重塔的再沸器，再經(jīng)過冷凝器冷卻，脫輕塔塔釜采出物通過壓差進入二級脫重塔；二級脫重塔塔釜采出物回流作為脫重塔的進料，二級脫重塔塔頂采出物即為最終產(chǎn)品。本工藝可以防止原料中的固體雜質(zhì)和高沸點粘性物質(zhì)堵塞后續(xù)精餾塔的進料管道，對原料質(zhì)量要求低，適用于處理各種不同來源的工業(yè)級四氯化硅，通過脫重塔與脫輕塔的熱耦合精餾，節(jié)約了能源消耗。
文檔編號C01B33/107GK102642839SQ201210141828
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者周玲英 申請人:特變電工新疆硅業(yè)有限公司