[实用新型]一种四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及多晶硅制备技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的系统。

背景技术

我国现阶段多晶硅项目工艺技术85％以上都属于西门子工艺技术，该工艺技术中，一个很重要的环节是四氯化硅冷氢化生产三氯氢硅。

在改良西门子法生产多晶硅的过程中，每生产1吨多晶硅有将近20t的四氯化硅副产物产生，一个2000吨多晶硅工厂每年则产生40000多吨四氯化硅。常温下四氯化硅为液态，不宜储运。同时四氯化硅的市场容量有限，这都造成了四氯化硅处理困难的局面。随着多晶硅产业化规模的扩大，四氯化硅副产物的处理难题已经成为了限制国内多晶硅大规模产业化的瓶颈。金融危机之后，多晶硅价格大幅下滑，降低生产成本成了多晶硅发展的生命线。而通过氢化技术的运用，将副产物四氯化硅转化为原料三氯氢硅，能够实现多晶硅生产的物料闭路循环，实现多晶硅的清洁生产，同时能从最大程度上降低生产成本，为多晶硅的大规模产业化解决根本性问题。但是国内的多晶硅生产技术由于起步较晚，与国外先进技术相比存在一定的距离，其中最明显的就是四氯化硅氢化技术差距较大，在技术还不成熟的情况下，随着中国多晶硅产业规模的扩大，四氯化硅的问题会日益明显。

目前国内有两种四氯化硅氢化技术，一种为热氢化技术，在高温的氢化炉内，将四氯化硅与氢气反应生产三氯氢硅。该技术存在几个较大的问题：

1、备品备件费用昂贵，维护费用高。

2、尾气处理系统复杂，系统庞大。

3、转化率不高，一般都在20％左右，且电耗高。

4、加热件为炭材，对多晶硅最终产品质量有较大影响。

另外一种氢化技术为冷氢化技术，也是目前国内大多数厂家采用的技术。该技术是以镍盐或者粒状镍为触媒，首先将触媒与硅粉混合进行活化，然后下料至反应器。控制一定的温度、压力，使得H₂与SiCl₄混合气体与硅粉在反应器内以沸腾状态接触进行氢化，部分四氯化硅转化为三氯氢硅，其产物种经过除尘后，提纯分离，分离出的三氯氢硅为产品，而四氯化硅经分离后使其反复循环转化进行回收。其反应方程式为：

3SiCl₄＋Si＋2H₂＝4SiHCl₃

该技术存在的缺陷如下：

1、所用触媒为镍盐或粒状镍，价格昂贵，造成生产成本高。

2、触媒与硅粉混合后，需要高温活化，能耗高，造成生产成本高。

3、四氯化硅与氢气混合气加热装置不合理，温度较低，导致转化效率低。

4、除尘采用布袋过滤器，不耐高温，易损坏，更换频次高，检修难度大。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种能耗低、转化率高的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的系统。

根据本实用新型示例的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的系统，所述系统包括氢化反应器和尾气处理设备，所述氢化反应器使反应气体和反应物料反应得到三氯氢硅，所述尾气处理设备将来自所述氢化反应器的合成尾气进行处理，所述尾气处理设备包括依次连接的气体过滤装置、冷凝装置以及分离塔，其中，所述气体过滤装置内设有陶瓷滤芯，所述气体过滤装置用于将来自所述氢化反应器的合成尾气进行过滤后输送给所述冷凝装置，所述冷凝装置用于将过滤后的合成尾气分离为液态的氯硅烷与气态的氢气，所述分离塔将液态的氯硅烷进行分离提纯，得到三氯氢硅和富含四氯化硅的高沸物。

根据本实用新型示例的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的系统，通过氢化反应器使反应气体和反应物料反应得到三氯氢硅，通过尾气处理设备将来自氢化反应器的合成尾气进行处理，由于采用设置有陶瓷滤芯的气体过滤装置，而陶瓷滤芯具有耐高温，耐腐蚀的优良特性，而且材质稳定，因此不会对多晶硅产品质量造成影响。

另外，根据本实用新型上述示例的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的系统，还可以具有如下附加的技术特征：