專利名稱：用于多晶硅生產(chǎn)中三氯氫硅合成氣的濕法除塵工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三氯氫硅合成氣的凈化方法，具體的說，是涉及一種多晶硅生產(chǎn)過程中三氯氫硅合成氣的除塵工藝。
背景技術(shù)：
多晶硅是生產(chǎn)單晶硅的直接原料，是當(dāng)代人工智能、自動(dòng)控制、信息處理、光電轉(zhuǎn)換等半導(dǎo)體器件的電子信息基礎(chǔ)材料，被稱為“微電子大廈的基石”。三氯氫硅又稱三氯硅烷或硅氯仿，是制造硅烷偶聯(lián)劑和其它有機(jī)硅產(chǎn)品的重要中間體，還是制造多晶硅的主要原料。硅烷偶聯(lián)劑是一種重要的、高附加值的有機(jī)硅復(fù)合材料，通過硅烷偶聯(lián)劑可使非交聯(lián)樹脂實(shí)現(xiàn)交聯(lián)固化或改性，因此在玻璃纖維、鑄造、輪胎橡膠等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著多晶硅產(chǎn)量的不斷攀升，對(duì)三氯氫硅的需求量不斷擴(kuò)大。三氯氫硅是由氯化氫與硅粉在0. 12 0. 20MPa (絕壓)，250 350°C的反應(yīng)條件下，在流化床反應(yīng)器中進(jìn)行合成。反應(yīng)的方程式為Si+3HCl == HSiCl3+H2，主要的副反應(yīng)為Si+4HC1 == SiCl4+2H2，同時(shí)還有少量的二氯二氫硅生成。另外，在現(xiàn)有的三氯氫硅生產(chǎn)流程中，由于原料硅粉在與氯化氫反應(yīng)中，會(huì)生成AW3、!^O3等高沸混合物，冷凝后非常容易堵塞預(yù)冷器及后續(xù)系統(tǒng)管道，使得整個(gè)生產(chǎn)過程不能連續(xù)。針對(duì)以上問題，公開號(hào)為CN101766942A的中國專利提出了一種三氯氫硅除塵設(shè)備及其除塵工藝，除塵設(shè)備包括洗塵塔，洗塵塔的下部設(shè)有合成氣體進(jìn)管，上部設(shè)有合成氣體出管，洗塵塔連接有四氯化硅添加裝置，從合成爐內(nèi)出來的合成氣，在經(jīng)過布袋除塵后再進(jìn)入濕法除塵，濕法除塵采用塔噴淋工藝，采用三氯氫硅工藝中的副產(chǎn)物四氯化硅做洗滌劑。雖然該發(fā)明選用四氯化硅作為洗滌劑，但是整個(gè)工藝過程復(fù)雜，設(shè)備多、投資大，不利于自動(dòng)化操作，精餾產(chǎn)品四氯化硅仍需分離，增加后續(xù)精制過程中的處理量，增加能耗。因此，找到一種在多晶硅生產(chǎn)過程中有效分離三氯氫硅合成氣中硅粉顆粒及高沸點(diǎn)化合物，同時(shí)能耗低，過程連續(xù)的方法是是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的是高沸物容易堵塞系統(tǒng)，導(dǎo)致三氯氫硅生產(chǎn)過程不能連續(xù)生產(chǎn)的技術(shù)問題，提供一種應(yīng)用于多晶硅生產(chǎn)過程中的濕法除塵工藝，通過對(duì)三氯氫硅合成氣進(jìn)行濕法除塵，得到脫除高沸物的三氯氫硅合成氣。本方法工藝流程簡(jiǎn)單，具有易實(shí)現(xiàn)，損耗少，同時(shí)能耗低的特點(diǎn)，有效的解決后續(xù)生產(chǎn)堵塞問題，便于三氯氫硅生產(chǎn)過程的連續(xù)穩(wěn)定。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的裝置通過以下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種用于多晶硅生產(chǎn)中三氯氫硅合成氣的濕法除塵工藝，該工藝包括如下步驟a.將三氯氫硅合成氣由設(shè)置于塔板以下的進(jìn)料口通入除塵精餾塔，除塵精餾塔為板式塔，三氯氫硅合成氣進(jìn)料按照質(zhì)量百分比由以下組分構(gòu)成1^:1^-2^,^1:8%-10%，SiHCl3 :80% 82%，SiCl4 :7% 8%，重組分雜質(zhì)0. 3% 0. 6% ；除塵精餾塔操作壓力為120 150kpa ；b.三氯氫硅合成氣中的輕組分不斷汽化上升富集，最終由除塵精餾塔塔頂采出；C.除塵精餾塔塔頂采用回流液回流，回流液按照質(zhì)量百分比由以下組分構(gòu)成 SiHCl3 :80% 85%，SiCl4 15% 20% ；回流液的溫度為10 15°C，回流液與三氯氫硅合成氣進(jìn)料的質(zhì)量流率比為0. 8 2 ；d.三氯氫硅合成氣中的重組分雜質(zhì)與除塵精餾塔內(nèi)下降的回流液不斷換熱冷凝， 最終由除塵精餾塔塔底部分進(jìn)入再沸器，部分采出。所述除塵精餾塔的塔板優(yōu)選為抗堵型塔板。本發(fā)明的有益效果是(一 )本發(fā)明采用精餾與除塵組合原理脫除三氯氫硅合成氣中的硅粉顆粒及高沸點(diǎn)化合物，不引進(jìn)新物質(zhì)，便于后續(xù)加工，具有易實(shí)現(xiàn)，損耗少，同時(shí)能耗低的特點(diǎn)。( 二)本發(fā)明只包括一個(gè)精餾塔，工藝流程簡(jiǎn)單，回流液來源廣泛，采用后續(xù)工藝的粗產(chǎn)品回流，操作方便，利于連續(xù)性操作，污染小，成本低。(三)本發(fā)明采用的除塵精餾塔可以為板式塔，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工設(shè)計(jì)。(四)本發(fā)明所得到的三氯氫硅合成氣重組分高沸物脫除率可達(dá)99.99%，避免后續(xù)工藝管道堵塞，有利于全流程的連續(xù)化生產(chǎn)。


附圖是本發(fā)明濕法除塵工藝的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明處理的物料為三氯氫硅合成氣，特別適合經(jīng)過旋風(fēng)、袋式除塵處理的三氯氫硅合成氣，采用精餾與除塵組合原理和濕法除塵方式，得到脫除高沸物的三氯氫硅合成氣。如附圖所示，本發(fā)明披露了一種用于多晶硅生產(chǎn)中三氯氫硅合成氣的濕法除塵工藝，由一個(gè)除塵精餾塔和相關(guān)管線組成，除塵精餾塔采用板式塔，其塔板可采用泡罩塔板、 篩孔塔板、浮閥塔板、噴射型塔板等，優(yōu)選抗堵型塔板。先將三氯氫硅合成氣由設(shè)置于塔板以下的進(jìn)料口通入除塵精餾塔，三氯氫硅合成氣進(jìn)料按照質(zhì)量百分比由以下組分構(gòu)成H2 2%，HCl 10%，SiHCl3 :80% 82%, SiCl4 -J% 8%，重組分雜質(zhì)0. 3%~ 0. 6%，其中 H2, HCl，SiHCl3, SiCl4 為輕組分， 而重組分雜質(zhì)為三氯化鋁、三氯化硼、其他金屬化合物及未反應(yīng)的硅粉。三氯氫硅合成氣的進(jìn)料溫度為一般130 150°C，進(jìn)料壓力一般為150 170kpa，除塵精餾塔的操作壓力為 120-150kpa。除塵精餾塔塔頂采用三氯氫硅粗產(chǎn)品回流，回流液按照質(zhì)量百分比由以下組分構(gòu)成=SiHCl3 :80^-85^41( 20%;回流液的溫度為10 15°C，回流液與三氯氫硅合成氣進(jìn)料的質(zhì)量流率比為0. 8 2。在精餾過程中，三氯氫硅合成氣中的硅粉等高沸物由于沸點(diǎn)較高(一般在150°C 以上)，與除塵精餾塔內(nèi)下降的回流液不斷換熱冷凝，最終在塔底富集，塔底出料部分進(jìn)入再沸器，經(jīng)過再沸器汽化返回精餾塔，作為精餾塔上升的汽相；部分采出，采出為富含高沸物的殘液；而三氯氫硅與其他輕組分沸點(diǎn)(31. 850C )較低，不斷汽化上升富集，這樣由除塵精餾塔塔頂采出三氯氫硅單體混合物，塔釜采出富含高沸物的殘液。下面通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的工藝流程作進(jìn)一步的詳細(xì)描述以下實(shí)施例可以使本專業(yè)技術(shù)人員更全面的理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。實(shí)施例1將三氯氫硅合成氣由設(shè)置于塔板以下的進(jìn)料口通入除塵精餾塔，除塵精餾塔為板式塔，三氯氫硅合成氣進(jìn)料按照質(zhì)量百分比由以下組分構(gòu)成=H2 :1%，HCl 10%, SiHCl3 81. 4%, SiCl4 :7%，重組分雜質(zhì)0. 6%，除塵精餾塔1操作壓力為120kpa ；三氯氫硅合成氣中的輕組分不斷汽化上升富集，最終由除塵精餾塔塔頂采出；除塵精餾塔塔頂采用回流液回流，回流液按照質(zhì)量百分比由以下組分構(gòu)成=SiHCl3 80%, SiCl4 20% ；回流液的溫度為 10°C，回流液與三氯氫硅合成氣進(jìn)料的質(zhì)量流率比為0. 8 ；三氯氫硅合成氣中的重組分雜質(zhì)與除塵精餾塔內(nèi)下降的回流液不斷換熱冷凝，最終由除塵精餾塔塔底部分進(jìn)入再沸器， 部分采出。經(jīng)上述工藝處理后，采出的單體混合物中高沸物的含量為0. 0009%，三氯氫硅的回收率為98.4%，高沸物中三氯氫硅和四氯化硅的含量為30.5%。實(shí)施例2將三氯氫硅合成氣由設(shè)置于塔板以下的進(jìn)料口通入除塵精餾塔，除塵精餾塔為板式塔，三氯氫硅合成氣進(jìn)料按照質(zhì)量百分比由以下組分構(gòu)成=H2 :1. 3%，HCl 8.5%, SiHCl3 :81. 9%, SiCl4 :7. 8%，重組分雜質(zhì)0. 5%，除塵精餾塔1操作壓力為125kpa ；三氯氫硅合成氣中的輕組分不斷汽化上升富集，最終由除塵精餾塔塔頂采出；除塵精餾塔塔頂采用回流液回流，回流液按照質(zhì)量百分比由以下組分構(gòu)成SiHCl3 :82. 1%，SiCl4 17. 9% ； 回流液的溫度為12°C，回流液與三氯氫硅合成氣進(jìn)料的質(zhì)量流率比為1. 0 ；三氯氫硅合成氣中的重組分雜質(zhì)與除塵精餾塔內(nèi)下降的回流液不斷換熱冷凝，最終由除塵精餾塔塔底部分進(jìn)入再沸器，部分采出。經(jīng)上述工藝處理后，采出的單體混合物中高沸物的含量為 0. 0008%,三氯氫硅的回收率為99. 1 %，高沸物中三氯氫硅和四氯化硅的含量為四.8%。實(shí)施例3將三氯氫硅合成氣由設(shè)置于塔板以下的進(jìn)料口通入除塵精餾塔，除塵精餾塔為板式塔，三氯氫硅合成氣進(jìn)料按照質(zhì)量百分比由以下組分構(gòu)成H2 :1. 5%，HCl 9%, SiHCl3 81. 55%, SiC14 7. 5%，重組分雜質(zhì)0. 45%，除塵精餾塔1操作壓力為130kpa ；三氯氫硅合成氣中的輕組分不斷汽化上升富集，最終由除塵精餾塔塔頂采出；除塵精餾塔塔頂采用回流液回流，回流液按照質(zhì)量百分比由以下組分構(gòu)成=SiHCl3 :83. 6%，SiCl4 16. 4% ；回流液的溫度為15°C，回流液與三氯氫硅合成氣進(jìn)料的質(zhì)量流率比為1. 3 ；三氯氫硅合成氣中的重組分雜質(zhì)與除塵精餾塔內(nèi)下降的回流液不斷換熱冷凝，最終由除塵精餾塔塔底部分進(jìn)入再沸器，部分采出。經(jīng)上述工藝處理后，采出的單體混合物中高沸物的含量為0. 0006%, 三氯氫硅的回收率為99. 4%，高沸物中三氯氫硅和四氯化硅的含量為四.6%。實(shí)施例4將三氯氫硅合成氣由設(shè)置于塔板以下的進(jìn)料口通入除塵精餾塔，除塵精餾塔為板式塔，三氯氫硅合成氣進(jìn)料按照質(zhì)量百分比由以下組分構(gòu)成=H2 :1. 7%，HCl 9.4%, SiHCl3 :80.9%, SiCl4 :7. 6%，重組分雜質(zhì)0. 4%，除塵精餾塔1操作壓力為140kpa ；三氯氫硅合成氣中的輕組分不斷汽化上升富集，最終由除塵精餾塔塔頂采出；除塵精餾塔塔頂采用回流液回流，回流液按照質(zhì)量百分比由以下組分構(gòu)成SiHCl3 :84. 3%，SiCl4 15. 7% ； 回流液的溫度為17°C，回流液與三氯氫硅合成氣進(jìn)料的質(zhì)量流率比為1. 7 ；三氯氫硅合成氣中的重組分雜質(zhì)與除塵精餾塔內(nèi)下降的回流液不斷換熱冷凝，最終由除塵精餾塔塔底部分進(jìn)入再沸器，部分采出。經(jīng)上述工藝處理后，采出的單體混合物中高沸物的含量為 0. 0006%，三氯氫硅的回收率為99. 3%，高沸物中三氯氫硅和四氯化硅的含量為四.4%。實(shí)施例5將三氯氫硅合成氣由設(shè)置于塔板以下的進(jìn)料口通入除塵精餾塔，除塵精餾塔為板式塔，三氯氫硅合成氣進(jìn)料按照質(zhì)量百分比由以下組分構(gòu)成=H2 2%, HCl 8%, SiHCl3 81. 7%, SiCl4 :8%，重組分雜質(zhì)0. 3%，除塵精餾塔1操作壓力為150kpa ；三氯氫硅合成氣中的輕組分不斷汽化上升富集，最終由除塵精餾塔塔頂采出；除塵精餾塔塔頂采用回流液回流，回流液按照質(zhì)量百分比由以下組分構(gòu)成=SiHCl3 85%, SiCl4 15% ；回流液的溫度為 20°C，回流液與三氯氫硅合成氣進(jìn)料的質(zhì)量流率比為2 ；三氯氫硅合成氣中的重組分雜質(zhì)與除塵精餾塔內(nèi)下降的回流液不斷換熱冷凝，最終由除塵精餾塔塔底部分進(jìn)入再沸器，部分采出。經(jīng)上述工藝處理后，采出的單體混合物中高沸物的含量為0. 0005%，三氯氫硅的回收率為99. 5%，高沸物中三氯氫硅和四氯化硅的含量為四.3%。實(shí)施例6 將三氯氫硅合成氣由設(shè)置于塔板以下的進(jìn)料口通入除塵精餾塔，除塵精餾塔為板式塔，三氯氫硅合成氣進(jìn)料按照質(zhì)量百分比由以下組分構(gòu)成=H2 :1. 3%，HCl 8.5%, SiHCl3 :81. 9%, SiCl4 :7. 8%，重組分雜質(zhì)0. 5%，除塵精餾塔1操作壓力為130kpa ；三氯氫硅合成氣中的輕組分不斷汽化上升富集，最終由除塵精餾塔塔頂采出；除塵精餾塔塔頂采用回流液回流，回流液按照質(zhì)量百分比由以下組分構(gòu)成SiHCl3 :82. 2%，SiCl4 17. 8% ； 回流液的溫度為15°C，回流液與三氯氫硅合成氣進(jìn)料的質(zhì)量流率比為1. 5 ；三氯氫硅合成氣中的重組分雜質(zhì)與除塵精餾塔內(nèi)下降的回流液不斷換熱冷凝，最終由除塵精餾塔塔底部分進(jìn)入再沸器，部分采出。經(jīng)上述工藝處理后，采出的單體混合物中高沸物的含量為 0. 0004%，三氯氫硅的回收率為99. 6%，高沸物中三氯氫硅和四氯化硅的含量為四.0%。盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于多晶硅生產(chǎn)中三氯氫硅合成氣的濕法除塵工藝，其特征在于，該工藝包括如下步驟a.將三氯氫硅合成氣由設(shè)置于塔板以下的進(jìn)料口通入除塵精餾塔，除塵精餾塔為板式塔，三氯氫硅合成氣進(jìn)料按照質(zhì)量百分比由以下組分構(gòu)成=H2 2%，HC1 10%， SiHCl3 :80% 82%，SiCl4 8%，重組分雜質(zhì)0. 3% 0.6% ；除塵精餾塔操作壓力為 120 150kpa ；b.三氯氫硅合成氣中的輕組分不斷汽化上升富集，最終由除塵精餾塔塔頂采出；c.除塵精餾塔塔頂采用回流液回流，回流液按照質(zhì)量百分比由以下組分構(gòu)成=SiHCl3 80% 85%，SiCl4 :15^-20% ；回流液的溫度為10 15°C，回流液與三氯氫硅合成氣進(jìn)料的質(zhì)量流率比為0.8 2;d.三氯氫硅合成氣中的重組分雜質(zhì)與除塵精餾塔內(nèi)下降的回流液不斷換熱冷凝，最終由除塵精餾塔塔底部分進(jìn)入再沸器，部分采出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多晶硅生產(chǎn)中三氯氫硅合成氣的濕法除塵工藝，其特征在于，所述除塵精餾塔的塔板為抗堵型塔板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于多晶硅生產(chǎn)中三氯氫硅合成氣的濕法除塵工藝，將三氯氫硅合成氣通入除塵精餾塔，除塵精餾塔為操作壓力為120～150kPa的板式塔，輕組分不斷汽化上升富集，最終由除塵精餾塔塔頂采出；除塵精餾塔塔頂采用按照質(zhì)量百分比由以下組分構(gòu)成SiHCl380％～85％，SiCl415％～20％的回流液回流，溫度為10～15℃，回流液與三氯氫硅合成氣進(jìn)料的質(zhì)量流率比為0.8～2；合成氣中的重組分雜質(zhì)與回流液不斷換熱冷凝，最終由除塵精餾塔塔底部分進(jìn)入再沸器，部分采出。本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單，具有易實(shí)現(xiàn)，損耗少，同時(shí)能耗低的特點(diǎn)，有效的解決后續(xù)生產(chǎn)堵塞問題，便于三氯氫硅生產(chǎn)過程的連續(xù)穩(wěn)定。
文檔編號(hào)C01B33/107GK102259868SQ20111013072
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者許建春 申請(qǐng)人:天津大學(xué)