[发明专利]一种多晶硅生产方法

说明书

本发明公开了一种多晶硅生产方法，包括如下步骤：在化学气相沉积反应器的高温环境，通过原料氯代硅烷与氢气发生热分解反应，生成多晶硅，反应产生的尾气经尾气回收系统处理，将分离的氯化氢和氢气混合气体直接返回至化学气相沉积反应器继续参与反应。采用本发明技术方案，回收的氯化氢和氢气混合气体不再进行分离，而直接作为原料参与沉积反应，极大地节约了成本。同时，氯化氢能够抑制反应器内的硅粉产生，消除雾化现象，逐而减少反应器内壁的硅沉积，减少产品的氯含量，提高了产品纯度。

技术领域

本发明涉及多晶硅生产领域，具体涉及一种改进尾气回收系统的多晶硅生产方法。

背景技术

当前，多晶硅是最主要的光伏原材料，其市场占有率在90％以上，而且在今后相当长的一段时期也依然是太阳能电池的主流材料。其核心制程是将三氯氢硅精馏提纯，与高纯氢气一起送入化学气相沉积反应器，反应器被加热至900～1200℃，在高温的环境下发生化学气相沉积反应，获得棒状的多晶硅或颗粒状的多晶硅。同时，尾气中包含未反应原料和反应副产物，包括三氯氢硅SiHCl₃（TCS）、四氯化硅SiCl₄（STC）、氢气H₂和氯化氢HCl，还有少量的二氯二氢硅SiH₂Cl₂（DCS）和一氯三氢硅SiH₃Cl。尾气中的流出物需要进行逐步分离并循环回收利用，以获得更大的经济价值。

多晶硅尾气回收处理方法通常分为湿法回收和干法回收。湿法尾气（冷冻法）回收是在西门子工艺中，将尾气通入深冷回收器，冷凝后大部分SiCl₄、SiHCl₃和SiH₂Cl₂分离，尾气中的HCl部分溶于氯硅烷的混合液。从深冷回收器出来的尾气除H₂外，还残留有少量的SiCl₄、SiHCl₃、SiH₂Cl₂及HCl，再将经深冷回收氯硅烷后的尾气用水洗涤，氯硅烷水解生成HCl和二氧化硅SiO₂，HCl溶于水形成盐酸作为副产品出售或将其中和处理。

干法尾气回收工艺是采用低温氯硅烷喷淋，回收多晶硅尾气中大部分SiCl₄和SiHCl₃。从淋洗塔出来的不凝气体除含有H₂和HCl外还含有少量氯硅烷，经气液分离器除去夹带的液滴，加压，用低温SiCl₄和SiHCl₃吸收不凝气体中的HCl，得到H₂，H₂经吸附塔提纯回收利用；吸收HCl的氯硅烷混合液在解吸塔解吸HCl后返回吸收、解吸系统，循环使用。

中国专利申请201210092889.1公开了一种多晶硅生产的尾气回收处理方法，是通过将尾气通入吸收塔，先分离未被氯硅烷液体吸收的大部分氢，然后经过脱吸塔，采出氯硅烷液体，再次经过脱吸塔，采出氯化氢气体。中国专利申请201110065228.5公开了一种多晶硅生产线尾气回收净化处理装置，让尾气依次经过氯硅烷回收装置、盐酸与白炭黑回收装置和尾气净化装置，分别分离出氯硅烷、氯化氢和氢气。