[发明专利]制备三氯氢硅的设备

说明书

技术领域

本发明涉及光伏产业技术领域，具体地，涉及制备三氯氢硅的设备。

背景技术

太阳能作为一种可再生清洁能源受到了全球的重视，利用太阳能资源来发电的技术已经被认为是当今全球最有发展前景的新能源技术。因而，以太阳能发电技术为核心的光伏产业在21世纪初得到了迅猛的发展。多晶硅作为光伏产业的主要原材料，随着光伏行业的快速发展，其需求大幅增加。进而，生产多晶硅的主要原料三氯氢硅的需求也随之增加。

然而，现阶段三氯氢硅的制备工艺及设备仍有待改进。

发明内容

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

目前已报道的多晶硅生产工艺较多，但生产效率较低，成本较高，产生中间产物需要进一步提纯分离，分离难度较大，生产废液废渣多，污染严重。因而，寻求一种成本低、耗能少的电子级多晶硅生产方法势在必行。进而，寻找一种成本低、耗能少、节能环保、清洁型的多晶硅生产主要原料三氯氢硅的制备工艺，也意义重大。

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种低成本节能环保地生产三氯氢硅的设备。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种用于制备三氯氢硅的设备。根据本发明的实施例，该设备包括：氯氢化合成反应装置，所述氯氢化合成反应装置用于使硅粉、氢气以及选自氯化氢与四氯化硅的至少一种发生氯氢化合成反应，以便获得包含三氯氢硅的氯氢化合成反应产物；以及第一精馏纯化装置，所述第一精馏纯化装置与所述氯氢化合成反应装置相连，用于对所述包含三氯氢硅的氯氢化合成反应产物进行第一精馏纯化处理，以便获得三氯氢硅和第一精馏残液。

发明人惊奇地发现，利用该设备能够有效地制备获得三氯氢硅，并且该设备涉及的工艺简单、安全、节能环保、成本低，且生产的三氯氢硅纯度高，能够有效用于电子级多晶硅的生产，产生的尾气和废渣能够被再次利用，从而达到环保要求。

另外，根据本发明上述实施例的用于制备三氯氢硅的设备还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述氯氢化合成反应装置中设置有镍基催化剂或铜基催化剂，以便在存在镍基催化剂或铜基催化剂时，使包含四氯化硅和氢气的气体混合物与硅粉接触，发生所述氯氢化合成反应。由此，能够有效提高氯氢化合成反应的效率，有利于三氯氢硅生成，以及后续纯化步骤的进行。

根据本发明的实施例，所述包含四氯化硅和氢气的气体混合物中，四氯化硅和氢气的摩尔比为1:2～5。由此，氯氢化合成反应的效率显著提高，有利于三氯氢硅生成，以及后续纯化步骤的进行。

根据本发明的实施例，所述氯氢化合成反应是在500～550摄氏度的温度下进行的。

根据本发明的实施例，所述氯氢化合成反应是在500～550摄氏度，1.5～3.5MPa的条件下进行的。由此，氯氢化合成反应的效率高，有利于三氯氢硅生成，以及后续纯化步骤的进行。

根据本发明的实施例，进一步包括：气液混合装置，所述气液混合装置用于将四氯化硅液体与氢气进行混合，得到气液混合物；热交换装置，所述热交换装置分别与所述气液混合装置和所述氯氢化合成反应装置相连，用于利用所述氯氢化合成反应产物对所述气液混合物进行热交换处理，以便获得经过预热的气液混合物和经过冷却的氯氢化合成反应产物；以及电阻加热器，所述电阻加热器分别与所述热交换装置和所述氯氢化合成反应装置相连，用于对经过预热的气液混合物进行加热，以便获得所述包含四氯化硅和氢气的气体混合物，并将所述包含四氯化硅和氢气的气体混合物供给至所述氯氢化合成反应装置。由此，能够在耗能最少的情况下同时实现对氯氢化合成反应产物的冷却以及对气液混合物进行预热，并且能够有效获得包含四氯化硅和氢气的气体混合物，为后续循环中氯氢化合成反应提供原料，从而能够有效实现节能环保，降低成本的目的。

根据本发明的实施例，进一步包括：除尘装置，所述除尘装置与所述热交换装置相连，以便将所述经过冷却的氯氢化合成反应产物进行除尘处理；以及第一冷凝装置，所述第一冷凝装置分别与所述除尘装置和第一精馏纯化装置相连，用于将经过除尘处理的氯氢化合成反应产物进行冷凝，以便分别回收氢气和氯硅烷液体，所述氯硅烷液体包含三氯氢硅和四氯化硅，并将所述氯硅烷液体供给至所述第一精馏纯化装置用于所述第一精馏纯化处理。由此，经过冷却的氯氢化合成反应产物通过上述处理后，即可获得氯硅烷液体和氢气，而氯硅烷液体和氢气能够被分别供给至用于制备多晶硅的设备的相应装置，进行再次循环利用，从而能够有效实现节能环保，降低成本的目的。