專利名稱：一種去除三氯氫硅中磷硼雜質(zhì)的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過將三氯氫硅與濕潤(rùn)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(shù)：
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(zhì)的含量就取決于原料三氯氫硅 中雜質(zhì)的含量；在該生產(chǎn)工藝中，三氯氫硅中的雜質(zhì)都是通過精餾除去的；對(duì)于部分雜質(zhì)， 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(zhì)與三氯氫硅性質(zhì)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(guó)內(nèi)企業(yè)除磷硼的方法主要是通過增加精餾塔級(jí)數(shù)和塔板數(shù)來實(shí)現(xiàn)，有的 企業(yè)采用十一級(jí)精餾，精餾塔板數(shù)達(dá)到100塊，但是除磷硼效果仍然不佳。國(guó)內(nèi)外有部分企業(yè)嘗試?yán)梦椒ǔト葰涔柚械奈⒘苛着痣s質(zhì)，而且近幾年 在這個(gè)領(lǐng)域的研究報(bào)道也比較多；但是關(guān)于該方向的成功報(bào)道多是集中在實(shí)驗(yàn)室微型試驗(yàn) 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(zāi)甚至是爆炸等安全事故。國(guó)外多晶硅企業(yè)，近二十年中，在絡(luò)合法除磷硼領(lǐng)域進(jìn)行了大量研究，尋找了上百 種絡(luò)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(luò)合法中絡(luò)合劑分散不均勻，不能重復(fù)利用，制備過程復(fù)雜且要求很 高，工藝也很復(fù)雜，綜合成本高。國(guó)內(nèi)外目前所有的去除三氯氫硅中的磷硼雜質(zhì)方法具有如下缺點(diǎn)(1)操作復(fù) 雜，設(shè)備以及采用的原料昂貴；(2)具有一定的危險(xiǎn)性；(3)除磷硼物質(zhì)在三氯氫硅中分布 不均勻；(4)引入了二次雜質(zhì)；(5)除磷硼效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種可均勻分布于 三氯氫硅中、無危險(xiǎn)性、不引入新雜質(zhì)且去除磷硼效果好的新工藝。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的去除三氯氫硅中磷硼雜質(zhì)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(yīng)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(yīng)，惰性氣體與三氯氫硅的摩爾比為 1 100-1 10000，反應(yīng)壓力為 0. 1-0. 6MPa，反應(yīng)溫度為 60-70°C ；反應(yīng)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(jìn)行分配，大部分的液體回到反應(yīng)精餾塔內(nèi)，少量的液體作為塔頂采出物進(jìn)入沉 淀罐，沉淀12-72h后，將上層清液打入到低沸塔中進(jìn)行低沸精餾；將低沸精餾的塔底液體通入到高沸塔中，進(jìn)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?dú)饣蛘邭鍤狻?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(nèi)壓力為0. 3-lMpa。優(yōu)選地，本發(fā)明上述水蒸氣在反應(yīng)精餾塔內(nèi)停留時(shí)間為l-2min。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，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(yīng)，反應(yīng)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(shí)凝膠狀的三氯氫硅水解 物對(duì)硼磷的吸附又占據(jù)了上風(fēng)，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(diǎn)(1)設(shè)備簡(jiǎn)單、操作易行，除磷硼所用原料價(jià)格便宜且性質(zhì)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(huì)引發(fā)事故；(5)不會(huì)給系統(tǒng)引入任何其他雜質(zhì)，保證原料三氯氫硅品質(zhì)。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。其中1為反應(yīng)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(cè)量?jī)x。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。這些實(shí)施例應(yīng)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(hù)范圍。在閱讀了本發(fā)明記載的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù) 人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求所限 定的范圍。本發(fā)明下述實(shí)施例中惰性氣體加濕罐8的體積V = 50L ；反應(yīng)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(yīng)精餾塔內(nèi)溫度 30-70°C，壓力 0. IMPa0如圖1所示，本發(fā)明一較佳實(shí)施例提供的去除三氯氫硅中磷硼雜質(zhì)的工藝，將水 蒸氣和干燥氮?dú)庾⑸涞蕉栊詺怏w增濕罐8中，混合均勻后，保持罐中的初始?jí)毫?. 6Mpa，從 反應(yīng)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(yīng)，惰性氣體加濕罐8中壓力降低到0. 2Mpa時(shí)，換另外的加濕罐。反應(yīng)塔1內(nèi)壓力0. IMPa, 溫度60-70°C，水蒸氣在塔內(nèi)停留時(shí)間為l-2min。反應(yīng)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(jìn)行分配，大部分的液體回到塔內(nèi)，少量的液 體作為塔頂采出物進(jìn)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(jìn) 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(jìn)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(jìn)入到還原工序。經(jīng)測(cè)定，精制三氯氫硅槽7中三氯氫硅磷硼含量低于lppb。
權(quán)利要求
一種去除三氯氫硅中磷硼雜質(zhì)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(yīng)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(yīng)，惰性氣體與三氯氫硅的摩爾比為1∶100 1∶10000，反應(yīng)壓力為0.1 0.6MPa，反應(yīng)溫度為60 70℃；反應(yīng)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(jìn)行分配，大部分的液體回到反應(yīng)精餾塔內(nèi)，少量的液體作為塔頂采出物進(jìn)入沉淀罐，沉淀12 72h后，將上層清液打入到低沸塔中進(jìn)行低沸精餾；將低沸精餾的塔底液體通入到高沸塔中，進(jìn)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(quán)利要求1所述的去除三氯氫硅中磷硼雜質(zhì)的工藝，其特征是，惰性氣體為氮 氣或者氬氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的去除三氯氫硅中磷硼雜質(zhì)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(nèi)壓力為0. 3-lMpa。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的去除三氯氫硅中磷硼雜質(zhì)的工藝，其特征是，水蒸氣在反應(yīng) 精餾塔內(nèi)停留時(shí)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(rùn)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(yīng)塔中進(jìn)行局部水解反應(yīng)，達(dá)到除去三氯氫硅中含有的微量磷硼雜質(zhì)的目的；水蒸氣按照一定的比例與惰性氣體預(yù)先配置并混合均勻。塔內(nèi)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(shí)現(xiàn)，操作簡(jiǎn)單、費(fèi)用低、生產(chǎn)可連續(xù)化進(jìn)行且除磷硼效果好。
文檔編號(hào)C01B33/107GK101920961SQ20091005269
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日
發(fā)明者姜文正, 孫學(xué)政, 晉正茂, 曹忠, 毛文軍 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古神舟硅業(yè)有限責(zé)任公司