三氯氢硅的精馏

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1、三氯氢硅的精馏三氯氢硅的精馏在三氯氢硅合成工序生成，经合成气干法分离工序分离出来的氯硅烷液体送入氯硅烷贮存工 序的原料氯硅烷贮槽；在三氯氢硅还原工序生成，经还原尾气干法分离工序分离出来的氯硅 烷液体送入氯硅烷贮存工序的还原氯硅烷贮槽；在四氯化硅氢化工序生成，经氢化气干法分 离工序分离出来的氯硅烷液体送入氯硅烷贮存工序的氢化氯硅烷贮槽。原料氯硅烷液体、还 原氯硅烷液体和氢化氯硅烷液体分别用泵抽出，送入氯硅烷分离提纯工序的不同精馏塔中。 从原料氯硅烷贮槽送来的原料氯硅烷液体经预热器预热后，从中部送入 1 级精馏塔，进行除 去低沸物的精馏操作。塔顶排出不凝气体和部分二氯二氢硅，送往废气处理工序进行处

2、理； 塔顶馏出液为含有低wiki沸点/wiki和高沸点杂质的三氯氢硅冷凝液，依靠压差送入 2 级精馏塔；塔釜得到含杂质的四氯化硅，用泵送四氯化硅回收塔进行处理。 2 级精馏塔为反应精馏，是通过用湿润的氮对三氯氢硅处理，把其中易于水解的杂质化合物 转化成难于挥发的形态，以便用精馏的方法除去。2 级精馏为双系列生产线。2 级精馏塔塔 顶排出不凝气体同样送往废气处理工序进行处理；塔顶馏出三氯氢硅冷凝液，依靠压差送入 沉淀槽；塔釜含悬浮物的釜液，用泵送至四氯化硅回收塔进行处理。 3 级精馏目的是脱除三氯氢硅中的低沸点杂质。三氯氢硅清液经三级进料预热器后，进入 3 级精馏塔中部。塔顶馏出含有二氯硅烷和三

3、氯氢硅的冷凝液，靠位差流至二级三氯氢硅槽； 塔底釜液为三氯氢硅，用泵送入 4 级精馏塔。 4 级、5 级精馏目的是分两段脱除三氯氢硅中的高沸点杂质。3 级釜液送入 4 级精馏塔中部。 4 级塔顶馏出三氯氢硅冷凝液，靠位差流至 5 级精馏塔，进行脱除高沸点杂质的第二阶段。 5 级塔顶馏出的三氯氢硅冷凝液送入五级冷凝液槽，一个贮槽注满后分析三氯氢硅是否符合 工业级三氯氢硅对杂质含量的要求，在分析有效的情况下，工业级精制的三氯氢硅从贮槽靠 位差流至 8 级精馏塔。4 级、5 级塔釜排出的含有高沸点杂质的三氯氢硅，用泵送入二级三 氯氢硅槽。 从 5 级塔顶馏出的三氯氢硅，在 6 级精馏塔进行最终脱除三

4、氯氢硅中的高沸点杂质的过程。 6 级塔顶馏出物为去除了高、低沸点杂质的精制三氯氢硅，分析符合多晶硅生产的质量要求 后，靠位差流至多晶硅制取工序。塔底釜液为含高沸点杂质的三氯氢硅，用泵送至二级三氯 氢硅槽。 还原氯硅烷冷凝液经 7 级进料预热器进入 7 级精馏塔。塔顶馏出物为三氯氢硅，靠位差流至 8 级精馏塔；塔底釜液为四氯化硅，经分析符合质量要求后，用泵将其部分送去四氯化硅加 氢，部分送往氯硅烷贮存工序的工业级四氯化硅贮槽。 8 级精馏塔用于还原氯硅烷中高沸点杂质的脱除。塔顶馏出物是精制的循环三氯氢硅，送入 8 级冷凝液槽，经分析符合质量要求后，精制三氯氢硅靠位差循环回多晶硅制取工序。塔底 釜

5、液是含有高沸点馏份的三氯氢硅，用泵送至二级三氯氢硅槽。 四氯化硅氢化后的氯硅烷冷凝液，经 9 级进料预热器连续送入 9 级精馏塔。塔顶的馏出物是 三氯氢硅，连续送往 10 级精馏塔，进行进一步精馏。塔底釜液是含有高沸点杂质的四氯化 硅，用泵连续送往 11 级精馏塔。 9 级精馏塔塔顶馏出的三氯氢硅在 10 级精馏塔中脱除高沸点杂质。10 级精馏塔塔顶馏出物 是精制的循环三氯氢硅，送入 10 级冷凝液槽，经分析符合质量要求后，精制三氯氢硅靠位 差循环回多晶硅制取工序。塔底釜液是含有高沸点馏份的三氯氢硅，用泵送至二级三氯氢硅 槽。 11 级精馏塔的进料为 9 级精馏塔釜液。塔顶馏出物是精制的循环四

6、氯化硅，经分析符合质 量要求后，用泵送去四氯化硅加氢工序。塔底釜液是含有高沸点杂质的四氯化硅，送往氯硅 烷贮存工序的工业级四氯化硅贮槽。三氯氢硅加压提纯方法及其装置一种三氯氢硅加压提纯方法及其装置，将待提纯的三氯氢硅、四氯化硅、氯硅 烷混合液输入提纯塔的加料口，混合液经提纯塔下流至蒸馏釜，蒸馏釜压力为 0.15MPa1.5MPa、温度为 70200：从蒸馏釜出来的蒸汽进入提纯塔中 进行热量与成分的交换与分离，提纯塔内的操作温度为 40150，沸点低的 三氯氢硅组分在汽相中富集，沸点高的四氯化硅组分在液相中富集，经过多次 汽化、冷凝，最终在汽相中得到三氯氢硅汽化组分，然后进入塔顶水冷凝器， 经循

7、环水冷却、冷凝成三氯氢硅液体。本发明可使同样塔径的提纯塔产量提高 50；减少了冷冻所需的设备投资和设备运行费用，塔顶水冷凝器的换热效率 提高约 15，大大降低了能耗。一种三氯氢硅加压提纯方法，其特征在于其方法和技术参数如下：(1)、将待提 纯的三氯氢硅(SiHCl3)、四氯化硅(SiCl4)氯硅烷混合液输入提纯塔的加料口， 混合液经提纯塔下流至蒸馏釜；(2)、用热媒加热蒸馏釜至 70200，使三 氯氢硅和四氯化硅的混合液体被蒸馏并产生汽化，蒸馏釜控制压力为 0.15MPa1.5MPa；(3)、从蒸馏釜排汽管出来的汽化蒸汽通过连接管进入提纯 塔中，提纯塔内的操作温度为 40150，来自蒸馏釜的

8、SiHCl3、SiCl4 的混 合蒸汽在提纯塔的各级筛板上进行热量与成份的交换与分离，沸点低的三氯氢 硅组分在汽相中富集，沸点高的四氯化硅组分在液相中富集，经过多次部分汽 化或部分冷凝，最终在汽相中得到易挥发、较纯的三氯氢硅汽化组分，在提纯 塔中得到沸点高的四氯化硅组分；(4)、从提纯塔出来的三氯氢硅汽化组分通过 导管进入塔顶水冷凝器，塔顶水冷凝器采用普通循环水冷却，三氯氢硅汽化组 分经冷却，冷凝成液体，即沸点低的三氯氢硅液体；(5)、从蒸馏釜的排液管排 出较难挥发的四氯化硅液体。三氯氢硅生产工艺流程三氯氢硅生产工艺流程 三氯氢硅合成。将硅粉卸至转动圆盘，通过管道用气体输送至硅粉仓， 再加入硅

9、粉干燥器，经过圆盘给料机并计量后加入三氯氢硅合成炉。在三氯氢硅 合成炉内，温度控制在 80310，硅粉和氯化氢发生反应，生成三氯氢硅和四 氯化硅。生成的三氯氢硅和四氯化硅气体经沉降器、旋风分离器和袋式过滤器除 去粉尘及高氯硅烷，经水冷后经隔膜压缩机加压，再用-35冷媒冷凝为液体。不 凝性气体通过液封罐进入尾气淋洗塔，经酸碱淋洗达标后排放。 三氯氢硅分离。三氯氢硅和四氯化硅混合料（三氯氢硅含量为 80 85%）进入加压塔，采用两塔连续提纯分离，通过控制一定的回流比，最终得到三 氯氢硅含量为 99%以上的产品和四氯化硅含量为 95%以上的副产物。 含尘废气主要是输送硅粉的氮气，先经布袋除尘回收硅粉

10、，然后经水 洗涤，洗涤废水经沉淀后循环使用，尾气洗涤后排入大气。布袋除尘器除尘率为 99，洗涤除尘率按 50计，总除尘效率达到 99.5，经处理后达标排放。不凝 气体主要含有保护气体，其余还含有少量的氯硅烷、氯化氢等。 经过低温冷凝后剩余的不凝气送废气处理装置，氯硅烷系列遇水迅 速分解成硅酸和氯化氢，氯化氢气体先被稀盐酸循环吸收为浓盐酸回收使用，微 量部分被碱液吸收、反应。废气主要成份有氮气，废气经淋洗处理后，通过车间 排气筒达标排放。 在满足要求的前提下尽量选用转速低、噪声小的设备；同时对鼓风机 设独立的隔声间，与所在的楼层分开，以减轻振动而产生的噪声；对空压机、鼓 风机、泵等进气管装消音器

11、，并设隔声操作室，减少室内噪声污染，改善工人作 业环境。 烟筒设置足够的高度，使烟气的排放符合国家大气污染物综合排放标准二级 标准的要求。1、改良西门子法是目前主流的生产方法多晶硅是由硅纯度较低的冶金级硅提炼而来，由于各多晶硅生产工厂所用主 辅原料不尽相同，因此生产工艺技术不同；进而对应的多晶硅产品技术经济指 标、产品质量指标、用途、产品检测方法、过程安全等方面也存在差异，各有 技术特点和技术秘密，总的来说，目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有： 改良西门子法、硅烷法和流化床法。改良西门子法是目前主流的生产方法，采 用此方法生产的多晶硅约占多晶硅全球总产量的 85。但这种提炼技术的核心 工艺仅

12、仅掌握在美、德、日等 7 家主要硅料厂商手中。这些公司的产品占全球 多晶硅总产量的 90%，它们形成的企业联盟实行技术封锁，严禁技术转让。短 期内产业化技术垄断封锁的局面不会改变。 在未来 15-20 年内，采用改良西门子法工艺投产多晶硅的资金将超过 1,000 亿 美元，太阳能级多晶硅的生产将仍然以改良西门子法为主，改良西门子法依然 是目前生产多晶硅最为成熟、最可靠、投产速度最快的工艺，与其他类型的生 产工艺处于长期的竞争状态，很难相互取代。尤其对于中国的企业，由于技术 来源的局限性，选择改良西门子法仍然是最现实的作法。在目前高利润的状况 下，发展多晶硅工艺有一个良好的机遇，如何改善工艺、降

13、低单位能耗是我国 多晶硅企业未来所面临的挑战。 2、西门子改良法生产工艺如下：这种方法的优点是节能降耗显著、成本低、质量好、采用综合利用技术，对 环境不产生污染，具有明显的竞争优势。改良西门子工艺法生产多晶硅所用设 备主要有：氯化氢合成炉，三氯氢硅沸腾床加压合成炉，三氯氢硅水解凝胶处 理系统，三氯氢硅粗馏、精馏塔提纯系统，硅芯炉，节电还原炉，磷检炉，硅 棒切断机，腐蚀、清洗、干燥、包装系统装置，还原尾气干法回收装置；其他包括分析、检测仪器，控制仪表，热能转换站，压缩空气站，循环水站，变配 电站，净化厂房等。（1）石英砂在电弧炉中冶炼提纯到 98%并生成工业硅， 其化学反应 SiO2+CSi+C

14、O2（2）为了满足高纯度的需要，必须进一步提纯。把工业硅粉碎并用无水氯化 氢(HCl)与之反应在一个流化床反应器中，生成拟溶解的三氯氢硅(SiHCl3)。 其化学反应 Si+HClSiHCl3+H2 反应温度为 300 度，该反应是放热的。同时形成气态混合物(2, 1, Si13, SiC14, Si)。（3）第二步骤中产生的气态混合物还需要进一步提纯，需要分解: 过滤硅粉， 冷凝 Si13,SiC14，而气态 2,1 返回到反应中或排放到大气中。然后分解 冷凝物 Si13, SiC14，净化三氯氢硅（多级精馏）。（4）净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺，以高纯的 SiHCl3 在 H2 气氛中

15、还 原沉积而生成多晶硅。 其化学反应 SiHCl3+H2Si+HCl。 多晶硅的反应容器为密封的，用电加热硅池硅棒（直径 5-10 毫米，长度 1.5-2 米，数量 80 根），在 1050-1100 度在棒上生长多晶硅，直径可达到 150-200 毫 米。这样大约三分之一的三氯氢硅发生反应，并生成多晶硅。剩余部分同 2,1,Si13,SiC14 从反应容器中分离。这些混合物进行低温分离，或再利 用，或返回到整个反应中。气态混合物的分离是复杂的、耗能量大的，从某种 程度上决定了多晶硅的成本和该 3 工艺的竞争力。 在西门子改良法生产工艺中，一些关键技术我国还没有掌握，在提炼过程中 70%以 上

16、的多晶硅都通过氯气排放了，不仅提炼成本高，而且环境污染非常严重。 在“十一五”期间，为实现采用改良西门子工艺的多晶硅的产业化，建议开展下 述课题研究：基于 SiHCl3 氢还原法的低电耗多晶硅生成反应器技术；干法回 收中 H2、HCl、SiHCl3、SiCl4 混合气体大能力无油润滑加压装置；SiCl4 氢化 反应器进料系统控制技术装置；大型多侧线 SiHCl3 高效提纯技术装置；千吨 级多晶硅生产系统自动控制组态技术。多晶硅工艺流程及产污分析多晶硅工艺流程及产污分析1.2.1 氢气制备与净化工序 在电解槽内经电解脱盐水制得氢气。电解制得的氢气经过冷却、分离液体后，进入除氧器， 在催化剂的作用下，氢气中的微量氧气与氢气反应生成水而被除去。除氧后的氢气通过一组 吸附干燥器而被干燥。净化干燥后的氢气送入氢气贮罐，然后送往氯化氢合成、三氯氢硅氢 还原、四氯化硅氢化工序。 电解制得的氧气经冷却、分离液体后，送入氧气贮罐。出氧气贮罐的氧气送去装瓶。气液分离器排放废吸附剂、氢气脱氧器有