[发明专利]多塔串联分离生产富集28Si、29Si和30Si方法及其所采用的装置

摘要

本发明属现代电子和半导体工业中，硅同位素分离领域，特别是一种多塔串联分离生产富集28Si、29Si和30Si的方法及装置，具体生产步骤如下（1）SiF4气体与络合剂反应生成络合物；（2）将络合物与SiF4气体进行化学交换反应；（3）将络合物进行裂解反应；产生的SiF4气体除去络合剂后，再进入第一化学交换塔组件；产生的络合剂回输至第一络合塔；（4）将第一络合塔顶部富集的29Si和30Si的气相送至第二化学交换塔组件，再与络合物进行化学交换反应；（5）将络合物送至第二裂解塔进行裂解反应。本发明硅同位素分离丰度高，分离效率理想，可有效降低单个设备高度。

主权项

一种多塔串联分离生产富集28Si、29Si和30Si的方法,其特征在于，采用SiF4气体和SiF4与络合剂形成的络合物之间进行同位素化学交换法分离硅同位素，具体步骤如下：（1）SiF4气体与络合剂于第一络合塔中反应生成络合物；（2）将步骤（1）所得络合物泵送至第一化学交换塔组件，再与SiF4气体进行化学交换反应；（3）将步骤（2）所得络合物泵送至第一裂解塔进行裂解反应；裂解产生的SiF4气体经冷却除去络合剂后，再进入第一化学交换塔组件；裂解产生的络合剂泵送回输至步骤（1）所述第一络合塔；直至液相中的28Si的丰度达到99%；（4）将步骤（1）所述第一络合塔顶部富集的29Si和30Si的气相作为进料泵送至第二化学交换塔组件，再与第二络合塔中生成的络合物进行化学交换反应；（5）将步骤（4）所得络合物泵送至第二裂解塔进行裂解反应；裂解产生的SiF4气体经冷却除去络合剂后再进入第二化学交换塔组件；裂解产生的络合剂泵送回输至步骤（4）所述第二络合塔；直至液相中29Si的丰度达到99%，气相中的30Si的丰度也达到99%；所述络合剂为甲醇、乙醇及正丙醇中的一种或多种；所述第一络合塔及第二络合塔中的络合反应为‑10～25℃，络合反应压强为0.1～0.6Mpa；所述第一化学交换塔及第二化学交换塔的反应温度为0～10℃，反应压强为0.1～0.3Mpa；所述第一裂解塔及第二裂解塔的裂解反应温度为50～300℃，裂解反应压强为0.05～0.1Mpa；上述多塔串联分离生产富集28Si、29Si和30Si方法所采用的装置，包括第一化学交换系统及第二化学交换系统；所述第一化学交换系统包括第一络合塔（1）、第一化学交换塔组件（2）、第一冷凝器（6）、第一裂解塔（7）及第一带有再沸器的缓存罐（8）；所述第一络合塔（1）的络合物液相传输端口与第一化学交换塔组件（2）的络合物液相传输端口相通；所述第一络合塔（1）的气相传输端口与第一化学交换塔组件（2）的气相传输端口相通；所述第一化学交换塔组件（2）的络合物液相传输端口与第一裂解塔（7）的络合物液相传输端口相通；所述第一裂解塔（7）的气液混合相传输端口经第一冷凝器（6）后与第一化学交换塔组件（2）的气相传输端口相通；所述第一裂解塔（7）的络合剂液相传输端口经第一带有再沸器的缓存罐（8）与第一络合塔（1）的络合剂液相传输端口相通；所述第二络合塔（9）的络合物液相传输端口与第二化学交换塔组件（10）的络合物液相传输端口相通；所述第二络合塔（9）的气相传输端口与第二化学交换塔组件（10）的气相传输端口相通；所述第二化学交换塔组件（10）的络合物液相传输端口与第二裂解塔（13）的络合物液相传输端口相通；所述第二裂解塔（13）的气液混合相传输端口经第二冷凝器（12）后与第二化学交换塔组件（10）的气相传输端口相通；所述第二裂解塔（13）的络合剂液相传输端口经第二带有再沸器的缓存罐（14）与第二络合塔（9）的络合剂液相传输端口相通；所述第一络合塔（1）及第二络合塔（9）均设有冷媒夹套；所述第一裂解塔（7）及第二裂解塔（13）均采用列管式换热器结构；所述第一化学交换塔组件（2）及第二化学交换塔组件（10）均采用多塔串联结构。