[发明专利]一种四氯化硅提纯工艺及系统

说明书

技术领域

本发明涉及高纯化合物提纯技术领域，尤其涉及一种四氯化硅提纯工艺及系统。

背景技术

四氯化硅(Silicon Tetrachloride，SiCl₄)，是氯与硅结合的最简单化合物，分子量：160.9，熔点-70℃，沸点56.8℃。工业级的SiCl₄在常温下是无色透明发烟性液体，有窒息性刺激气味，遇水激烈反应并分解成硅酸和盐酸；能与苯、醚、三氯甲烷和石油醚相混溶，有强腐蚀性。

目前，四氯化硅的来源主要是多晶硅副产、三氯氢硅生产和歧化时的副产四氯化硅。这两种来源所提供的四氯化硅粗产物都含有一定的过渡金属离子杂质和含氢杂质等，这些杂质是引起光纤损耗，石英晶体不纯的关键因素。因此四氯化硅必须经过严格提纯，以除去其中的有害杂质，确保产品质量不受影响。

CN103738966A高纯度四氯化硅的提纯方法，具体步骤如下：(1)以工业级四氯化硅为原料进料，经第一个精馏塔加压精馏，塔顶采出的低沸物进入低沸物储罐；(2)将步骤(1)得到的塔釜采出物经第二个精馏塔加压精馏，塔釜采出的高沸物，进入高沸物储罐；(3)将步骤(2)得到的塔顶采出物经第三个精馏塔加压精馏，塔釜采出物，回到第二个精馏塔，循环提纯；(4)、将步骤(3)得到的塔顶采出物经第四个精馏塔加压精馏，塔顶采出物进入高沸物储罐；(5)、将步骤(4)得到的塔釜采出物经第五个精馏塔加压精馏，塔釜采出物进入高沸物储罐，塔顶采出物即为质量浓度大于99.9999％的高纯度四氯化硅产品。

CN102642839A公开了一种将工业级四氯化硅处理成高纯四氯化硅工艺，该工艺步骤如下：先将粗四氯化硅进入脱重塔，脱重塔塔顶采出物作为初级产品进入缓冲罐，脱重塔塔釜采出物为高沸点杂质和固体杂质；缓冲罐中的初级产品再进入脱轻塔，脱轻塔塔顶的气相物料作为热源进入脱重塔的再沸器，再经过冷凝器冷却，脱轻塔塔釜采出物通过压差进入二级脱重塔；二级脱重塔塔釜采出物回流作为脱重塔的进料，二级脱重塔塔顶采出物即为最终产品。

CN101920964A公开了一种双效精馏提纯四氯化硅方法，它包括以下步骤：(1)前段工艺得到的粗四氯化硅先进入喷淋塔，喷淋塔塔顶冷的分凝器采出的气相为不凝气并且经分凝器冷凝得到的液相粗四氯化硅部分回流，部分作为出料进入脱轻塔；喷淋塔塔釜出料部分进入喷淋塔塔釜再沸器，部分采出；(2)脱轻塔顶气相采出作为热源进入脱重塔塔釜冷凝再沸器，换热后成为液相的热源部分作为脱轻塔塔顶回流液回流，部分采出；脱轻塔塔釜中的粗四氯化硅部分进入脱轻塔塔釜再沸器并且部分作为出料进入脱重塔；(3)脱重塔塔顶采出气相进入脱重塔塔顶全凝器，经全凝器冷凝得到的液相部分回流，部分以产品四氯化硅出料。

以上均是采用多次精馏除去四氯化硅中的杂质，虽然利用精馏方法可以将与SiCl₄挥发度相差较大的杂质去除，而对BCl₃、PCl₃以及产生OH的含氢化合物SiHCl₃分离较难。

为了解决该问题，在多次精馏法基础上发展了络合精馏法和吸附精馏法。络合精馏法是利用络合剂与杂质形成高沸点大分子物质，然后采用精馏法分离，该种方法对于去除硼杂质效果理想，但除磷效果较差。吸附精馏法是让活性Al₂O₃和硅胶作为吸附剂，让四氯化硅通过填充有吸附剂的填料柱，AlCl₃，FeCl₃，PCl₃，BCl₃和PCl₃等很容易被吸附，但容易引入新的杂质，且吸附剂处理困难。

CN103183350A公开了一种光纤用四氯化硅制备方法，它以多晶硅生产过程中产生的高沸点四氯化硅为原料，以不活泼或惰性气体作为保护气氛，在光照的情况下，通入氯气，使四氯化硅中的杂质三氯氢硅在光化反应器内进行光化反应，同时控制光照强度和光照时间，去除三氯氢硅而得到中间产品；将中间产品进一步精馏提纯，通过控制控制塔釜温度和塔顶温度，选择适宜的回流比将四氯化硅取出，得到高纯度四氯化硅。但杂质去除效果还不是很理想。

发明内容

本发明提供了一种四氯化硅提纯工艺，以解决现有工艺提纯效果差的问题。

一种四氯化硅提纯工艺，包括以下步骤：

(1)将氯气和汽化的工业级四氯化硅通入固定床反应器在催化剂作用下进行反应，反应完成后，将输出固定床反应器的气相产物冷凝，气液分离获得液化的四氯化硅粗品；