專利名稱：一種三氯氫硅、四氯化硅和二氯二氫硅的精餾方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及精餾提純技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三氯氫硅、四氯化硅和二氯二氫硅 的精餾方法及其裝置。
背景技術(shù)：
多晶硅是制造半導(dǎo)體器件、集成電路、太陽能電池的基礎(chǔ)材料。目前世界上80%以 上多晶硅是采用改良西門子法生產(chǎn)的，其余不到20%主要是硅烷熱分解法生產(chǎn)的。改良西 門子法是將冶金級(jí)金屬硅粉轉(zhuǎn)化為液態(tài)的三氯氫硅等氯硅烷，然后通過精餾提純的方法除 去其中的雜質(zhì)，再用高純氫氣將提純后的氯硅烷還原為多晶硅。但是改良西門子法生產(chǎn)的多晶硅中雜質(zhì)較多，而多晶硅產(chǎn)品的純度要求極高，太 陽能級(jí)多晶硅對(duì)磷、硼、金屬等雜質(zhì)的含量要求都在Ippb以下，對(duì)碳雜質(zhì)含量要求在Ippm 以下，電子級(jí)多晶硅的雜質(zhì)含量要求更高，所述精餾是多晶硅的生產(chǎn)流程中對(duì)多晶硅產(chǎn)品 純度最為重要和關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，精餾技術(shù)的先進(jìn)性，對(duì)提高多晶硅產(chǎn)品的質(zhì)量，降低裝置投資 成本，減少裝置運(yùn)行成本，起到至關(guān)重要的作用。目前國內(nèi)普遍采用常規(guī)板式塔精餾技術(shù)，理論塔板數(shù)多，塔的高度較高，回流比 大，使得多晶硅的生產(chǎn)能耗也高。并且沒有二氯二氫硅精餾工藝和回收技術(shù)，導(dǎo)致多晶硅的 生產(chǎn)物耗較高，不僅增加二氯二氫硅的處理費(fèi)用，而且生產(chǎn)成本也居高不下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種三氯氫硅、四氯化硅和二氯二氫硅的精餾 方法及其裝置，通過精餾從含有四氯化硅、三氯氫硅、二氯二氫硅和雜質(zhì)的原料液中將四氯 化硅、三氯氫硅、二氯二氫硅精餾分離，得到純度較高的三氯化硅、三氯氫硅和二氯二氫硅， 降低能耗、保護(hù)環(huán)境。為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種三氯氫硅、四氯化硅和二氯二 氫硅的精餾方法，包括a)將含有三氯氫硅、四氯化硅和二氯二氫硅以及雜質(zhì)的原料液通入第一精餾塔中 進(jìn)行精餾，從所述原料液中分離出四氯化硅以及第一部分雜質(zhì)；所述第一精餾塔塔頂操作 壓力為0. 05-0. 5MPaG，塔釜操作壓力為0. 055-0. 55MPaG，塔頂操作溫度為40-100°C，塔釜 操作溫度為70-136°C ；b)將所述第一精餾塔的塔頂餾分通入第二精餾塔中進(jìn)行精餾，從所述第一精餾塔 的塔頂餾分中分離二氯二氫硅餾分；并將二氯二氫硅餾分通入分離塔中進(jìn)行精餾分離，分 離出第二部分雜質(zhì)，并得到二氯二氫硅；所述第二精餾塔塔頂操作壓力為0. 15-0. 5MPaG, 塔釜操作壓力為0. 16-0. 55MPaG，塔頂操作溫度為50_95°C，塔釜操作溫度為60-100°C ；所 述分離塔的塔頂操作壓力為0. 15-0. 5MPaG，塔釜操作壓力為0. 16-0. 55MPaG，塔頂操作溫 度為38-72°C，塔釜操作溫度為60-100°C ；
c)將所述第二精餾塔的塔底餾分通入第三精餾塔中，從所述塔底餾分中分離第三 部分雜質(zhì)；并得到三氯氫硅；所述第三精餾塔塔頂操作壓力為0. 05-0. 5MPaG，塔釜操作壓 力為0. 06-0. 55MPaG，塔頂操作溫度為40-100°C，塔釜操作溫度為45_110°C。優(yōu)選的，步驟c)具體為dl)將所述第三精餾塔的塔頂餾分通入第四精餾塔中，從所述塔頂餾分中分離第 四部分雜質(zhì)；將所述第四精餾塔的塔頂餾分通入所述第一精餾塔中循環(huán)利用；所述第四 精餾塔塔頂操作壓力為0. 05-0. 5MPaG，塔釜操作壓力為0. 06-0. 55MPaG，塔頂操作溫度為 40-100°C，塔釜操作溫度為45-110°C ；d2)將所述第四精餾塔的塔底餾分通入所述第五精餾塔，從所述塔底餾分中分離 第五部分雜質(zhì)，得到三氯氫硅；所述第五精餾塔塔頂操作壓力為0. 05-0. 5MPaG,塔釜操作 壓力為0. 06-0. 55MPaG，塔頂操作溫度為40-100°C，塔釜操作溫度為45_110°C。優(yōu)選的，所述第一精餾塔為板式塔；所述第二精餾塔、第三精餾塔、第四精餾塔、第 五精餾塔為填料塔。本發(fā)明提供的精餾方法，先將含有四氯化硅、三氯氫硅、二氯二氫硅和雜質(zhì)的原料 液進(jìn)行第一級(jí)精餾，塔底餾分即提留段為沸點(diǎn)相對(duì)較高的重組分，包括四氯化硅與第一部 分雜質(zhì)；塔頂餾分即精餾段為沸點(diǎn)相對(duì)較低的輕組分，包括三氯氫硅、二氯二氫硅以及雜 質(zhì)；將所述第一精餾塔的塔頂餾分通入第二精餾塔，進(jìn)行第二級(jí)精餾，塔頂餾分為二氯二 氫硅與第二部分雜質(zhì)的氣體，再將所述第二精餾塔的塔頂餾分通入分離塔中，進(jìn)行精餾分 離，所述分離塔的塔頂餾分為二氯二氫硅，塔底餾分為第二部分雜質(zhì)；將所述第二精餾塔 的塔底餾分通入第三精餾塔中進(jìn)行第三級(jí)精餾，塔頂餾分為純凈的三氯氫硅，塔底餾分為 第三部分雜質(zhì)。本發(fā)明提供的精餾方法通過不同精餾塔的設(shè)置將四氯化硅、三氯氫硅和二 氯二氫硅很好的分開，產(chǎn)物均達(dá)到要求的純度，實(shí)驗(yàn)證明，使用本發(fā)明方法精餾得到的三氯 氫硅純度大于99. 99999999%、四氯化硅純度大于99. 9999999 %、二氯二氫硅的純度大于 99. 999999 %，而且精餾分離的雜質(zhì)可以進(jìn)一步提高純度并分離從而能夠回收使用，降低了 能耗，保護(hù)了環(huán)境。


圖1本發(fā)明提供的精餾操作流程示意圖；圖2本發(fā)明實(shí)施例1提供的操作流程示意圖。
具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一步了解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但 是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)而不是對(duì)本發(fā)明專利要求的 限制。本發(fā)明提供了一種二氯二氫硅、三氯氫硅、四氯化硅的精餾方法a)將含有三氯氫硅、四氯化硅和二氯二氫硅以及雜質(zhì)的原料液通入第一精餾塔中 進(jìn)行精餾，從所述原料液中分離出四氯化硅以及第一部分雜質(zhì)；所述第一精餾塔塔頂操作 壓力為0. 05-0. 5MPaG，塔釜操作壓力為0. 055-0. 55MPaG，塔頂操作溫度為40-100°C，塔釜 操作溫度為70-136°C ；
b)將所述第一精餾塔的塔頂餾分通入第二精餾塔中進(jìn)行精餾，從所述第一精餾塔 的塔頂餾分中分離二氯二氫硅餾分；并將二氯二氫硅餾分通入分離塔中進(jìn)行精餾分離，分 離出第二部分雜質(zhì)，并得到二氯二氫硅；所述第二精餾塔塔頂操作壓力為0. 15-0. 5MPaG, 塔釜操作壓力為0. 16-0. 55MPaG，塔頂操作溫度為50_95°C，塔釜操作溫度為60-100°C。所 述分離塔的塔頂操作壓力為0. 15-0. 5MPaG，塔釜操作壓力為0. 16-0. 55MPaG，塔頂操作溫 度為38-72°C，塔釜操作溫度為60-100°C ；c)將所述第二精餾塔的塔底餾分通入第三精餾塔中，從所述塔底餾分中分離第三 部分雜質(zhì)；并得到三氯氫硅；所述第三精餾塔塔頂操作壓力為0. 05-0. 5MPaG，塔釜操作壓 力為0. 06-0. 55MPaG，塔頂操作溫度為40-100°C，塔釜操作溫度為45_110°C。按照本發(fā)明，所述步驟a)中的包括四氯化硅、三氯氫硅二氯二氫硅的原料液可以 使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法制備。在包括三氯氫硅的原料液中，雜質(zhì)的可以為含磷化 合物、含硼化合物、固體硅粉顆粒，但不限于此。所述含磷化合物的具體例子為三氯化磷、五 氯化磷，所述含硼化合物的具體例子為三氯化硼、乙硼烷，但不限于此。按照本發(fā)明，第一精餾塔的作用是從所述原料液中分離第一部分雜質(zhì)及四氯化 硅。所述第一部分雜質(zhì)的主要成分為固體硅粉顆粒及含磷化合物。為了實(shí)現(xiàn)所述第一部分雜質(zhì)的分離，控制第一精餾塔的操作條件如下塔頂操作壓力為0. 05-0. 5MPaG，優(yōu)選為0. 1 0. 3MpaG，塔釜操作壓力為 0. 055-0. 55MPaG，優(yōu)選為0. 1 0. 5MpaG，塔頂操作溫度為40-100°C，優(yōu)選為50 90°C，塔 釜操作溫度為70-136°C，優(yōu)選為80°C 120°C。原料液進(jìn)入第一精餾塔，在加料位置以上，上升蒸汽中所含的重組分，如四氯化 硅、含磷化合物等向液相傳遞，而回流液中的輕組分，如二氯二氫硅、三氯氫硅、含硼化合物 等向氣相傳遞；同時(shí)，在第一精餾塔的加料位置以下，下降液體中的輕組分向氣相傳遞，上 升蒸汽中的重組分向液相傳遞。經(jīng)過所述物質(zhì)交換，在塔頂獲得二氯二氫硅、三氯氫硅、含 硼化合物等易揮發(fā)的物質(zhì)，在塔底獲得較難揮發(fā)的第一部分雜質(zhì)和四氯化硅，實(shí)現(xiàn)第一步 分離。按照本發(fā)明，第一部分雜質(zhì)以及比含磷化合物更難揮發(fā)的其他雜質(zhì)在塔底聚集， 可以從塔底排出，按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法進(jìn)行處理、利用，對(duì)此本發(fā)明并無特殊限 制。經(jīng)過第一精餾塔實(shí)現(xiàn)第一部分雜質(zhì)和四氯化硅的分離后，進(jìn)行步驟b)的操作，第 一精餾塔的塔頂餾分進(jìn)入第二精餾塔。按照本發(fā)明，第二精餾塔的作用是分離所述原料液
中的二氯二氫硅餾分和三氯氫硅，為了實(shí)現(xiàn)所述二氯二氫硅餾分和三氯氫硅的分離，控制第二精餾塔的操作條件 為塔頂操作壓力為0. 15-0. 5MPaG，優(yōu)選為0. 2 0. 3MpaG，塔釜操作壓力為 0. 16-0. 55MPaG，優(yōu)選為0. 2 0. 5MpaG，塔頂操作溫度為50_95°C，優(yōu)選為60 80°C，塔釜 操作溫度為60-100°C，優(yōu)選為70 90°C。在第二精餾塔的加料位置以上，上升蒸汽中所含的重組分，主要是三氯氫硅，向液 相傳遞，而回流液中的輕組分，如二氯二氫硅、含硼化合物向氣相傳遞；同時(shí)，在第二精餾塔 的加料位置以下，下降液體中的輕組分向氣相傳遞，上升蒸汽中的重組分向液相傳遞。經(jīng)過所述物質(zhì)交換，在塔頂獲得二氯二氫硅餾分，所述二氯二氫硅餾分包括二氯二氫硅、含硼化 合物以及少量三氯氫硅，在塔底獲得三氯氫硅，實(shí)現(xiàn)第二步分離。將所述二氯二氫硅餾分進(jìn)入分離塔，按照本發(fā)明，所述分離塔的作用是分離二氯 二氫硅餾分中的二氯二氫硅和第二部分雜質(zhì)，所述第二部分雜質(zhì)的主要成分是含硼化合物 以及少量的三氯氫硅。為了實(shí)現(xiàn)所述二氯二氫硅和第二雜質(zhì)的分離，控制所述分離塔的操作條件為塔頂操作壓力為0. 15-0. 5MPaG，優(yōu)選為0. 2 0. 3MpaG，塔釜操作壓力為， 0. 16-0. 55MPaG，優(yōu)選為0. 2 0. 5MPaG，塔頂操作溫度為38_72°C，優(yōu)選為40 65°C，塔釜 操作溫度為60-100°C，優(yōu)選為70 90°C。在分離塔的加料位置以上，上升蒸汽中所含的重組分，主要是三氯化硼、含碳化合 物等和少量三氯氫硅，向液相傳遞，而回流液中的輕組分，如二氯二氫硅向氣相傳遞；同時(shí)， 在第二精餾塔的加料位置以下，下降液體中的輕組分向氣相傳遞，上升蒸汽中的重組分向 液相傳遞。經(jīng)過所述物質(zhì)交換，在塔頂液相采出獲得二氯二氫硅，優(yōu)選在塔頂回流罐氣相采 出磷化氫(PH3)、硼化氫(B2H6)等雜質(zhì)，在塔底排出第二部分雜質(zhì)，實(shí)現(xiàn)二氯二氫硅的精餾 分離，得到的二氯二氫硅經(jīng)過冷凝后一部分回到分離塔中作回流液使用，另一部分優(yōu)選在 歧化裝置中與四氯化硅合成三氯氫硅。按照本發(fā)明，第二部分雜質(zhì)以及比三氟化硼更易難發(fā)的三氯氫硅雜質(zhì)在塔底聚 集，可以從塔底排出，按照本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方法進(jìn)行處理、利用，本發(fā)明對(duì)此沒有 特別限制。按照步驟C)，第二精餾塔的塔底餾分進(jìn)入第三精餾塔，第三精餾塔的作用是進(jìn)一 步分離第二精餾塔塔底餾分中的三氯氫硅。為了達(dá)到精餾三氯氫硅的目的，控制第三精餾 塔的操作條件為塔頂操作壓力為0. 05-0. 5MPaG，優(yōu)選為0. 1 0. 3MpaG，塔釜操作壓力為 0. 06-0. 55MPaG，優(yōu)選為0. 2 0. 5MpaG，塔頂操作溫度為40_100°C，優(yōu)選為50 90°C，塔釜 操作溫度為45-110°C，優(yōu)選為55 105°C。在第三精餾塔的加料位置以上，上升蒸汽中所含的重組分，主要是含磷化合物等 重組分雜質(zhì)的氯硅烷，向液相傳遞，而回流液中的輕組分三氯氫硅向氣相傳遞；同時(shí)，在第 三精餾塔的填料位置以下，下降液體中的輕組分向氣相傳遞，上升蒸汽中的重組分向液相 傳遞。經(jīng)過上述物質(zhì)交換，在塔頂獲得三氯氫硅氣體，在塔底排出含磷化合物等重組分雜質(zhì) 的氯硅烷，可以按照本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方法進(jìn)行處理、利用，本發(fā)明沒有特殊限制。硼、磷含量可以使用氣相色譜檢測，也可以使用電感耦合等離子體質(zhì)譜檢測，對(duì) 此，本發(fā)明沒有特別的限制。按照本發(fā)明優(yōu)選將所述第三精餾塔的塔頂餾分通入第四精餾塔進(jìn)行第四級(jí)精餾， 第四精餾塔的作用是進(jìn)一步精餾分離所述第三精餾塔塔頂餾分中的三氯氫硅，并將塔頂餾 分中的輕組分雜質(zhì)和少量三氯氫硅通入第一精餾塔中回收利用，塔底餾分進(jìn)入第五精餾塔 中進(jìn)行第五級(jí)精餾，得到高純度三氯氫硅，純度優(yōu)選為大于99. 99999999%。 為了達(dá)到進(jìn)一步分離第四部分雜質(zhì)和第五部分雜質(zhì)的目的，控制操作條件為
所述第四精餾塔塔頂操作壓力為0. 05-0. 5MPaG,優(yōu)選為0. 1 0. 3MpaG,塔釜操作 壓力為0. 06-0. 55MPaG，優(yōu)選為，0. 2 0. 5MpaG，塔頂操作溫度為40-100°C，優(yōu)選為45 95°C，塔釜操作溫度為45-110°C，優(yōu)選為50 105°C。
所述第五精餾塔塔頂操作壓力為0. 05-0. 5MPaG,優(yōu)選為0. 1 0. 3MpaG,塔釜操作 壓力為0. 06-0. 55MPaG，優(yōu)選為，0. 2 0. 5MpaG，塔頂操作溫度為40-100°C，優(yōu)選為45 95°C，塔釜操作溫度為45-110°C，優(yōu)選為50 105°C。在第四精餾塔的加料位置以上，上升蒸汽中所含的重組分，主要是含重組分雜質(zhì) 的三氯氫硅，向液相傳遞，而回流液中的含磷化合物向氣相傳遞；同時(shí)，在第四精餾塔的加 料位置以下，下降液體中的輕組分向氣相傳遞，上升蒸汽中的重組分向液相傳遞。經(jīng)過上述 物質(zhì)交換，在塔頂獲得含輕組分雜質(zhì)的三氯氫硅氣體，在塔底獲得含重組分雜質(zhì)的三氯氫 硅，將所述第四精餾塔的塔底餾分通入第五精餾塔，在第五精餾塔的加料位置以上，上升蒸 汽中所述含的重組分，主要是含重組分的雜質(zhì)的氯硅烷，向液相傳遞，而回流液中的輕組分 三氯氫硅向氣相傳遞，同時(shí)，在第五精餾塔的加料位置以下，下降液體中的輕組分向氣相傳 遞，上升蒸汽中的重組分向液相傳遞。經(jīng)過上述物質(zhì)交換，在塔頂獲得高純度的三氯氫硅， 純度優(yōu)選為大于99. 99999999%，在塔底獲得含重組分雜質(zhì)的氯硅烷。如圖1所示，本發(fā)明提供的裝置包括第一精餾塔1、第二精餾塔2、第三精餾塔3、 分離塔6。將有二氯二氫硅、三氯氫硅、四氯化硅、少量液體雜質(zhì)和固體雜質(zhì)的氯硅烷混合物 通入精餾塔1將含有二氯二氫硅、三氯氫硅、四氯化硅、少量液體雜質(zhì)和固體雜質(zhì)的氯硅烷 混合物通入精餾塔1，精餾塔1塔頂操作壓力為0. 05-0. 5MPaG，優(yōu)選為0. 1 0. 3MpaG，塔 釜操作壓力為0. 055-0. 55MPaG，優(yōu)選為0. 1 0. 5MpaG，塔頂操作溫度為40_100°C，優(yōu)選為 50 90°C，塔釜操作溫度為70-136°C，優(yōu)選為80°C 120°C。經(jīng)精餾塔1分離后的塔頂餾 分11為二氯二氫硅、三氯氫硅及硼的化合物等輕組分雜質(zhì)，塔釜側(cè)線采出液12為四氯化硅 產(chǎn)品，這部分四氯化硅純度一般，可以根據(jù)工藝需要直接送去氫化或繼續(xù)提純后去氫化，塔 釜底部排出含較高重組分雜質(zhì)、硅粉固體顆粒的四氯化硅溶液13，這部分漿液可以根據(jù)工 藝需要直接去三廢處理或繼續(xù)回收。將精餾塔1塔頂餾分11通入精餾塔2，精餾塔2的塔頂操作壓力為0. 15-0. 5MPaG, 優(yōu)選為0. 2 0. 3MpaG，塔釜操作壓力為0. 16-0. 55MPaG，優(yōu)選為0. 2 0. 5MpaG，塔頂操作 溫度為50-95°C，優(yōu)選為60 80°C，塔釜操作溫度為60_100°C，優(yōu)選為70 90°C。從精餾 塔2塔頂分離出二氯二氫硅、硼的化合物等輕組分雜質(zhì)、及少量三氯氫硅的混合物14，塔底 釜液15為較純的三氯氫硅。將精餾塔2塔底釜液15三氯氫硅通入精餾塔3，精餾塔3的塔頂操作壓力為 0. 05-0. 5MPaG,優(yōu)選為0. 1 0. 3MpaG,塔釜操作壓力為0. 06-0. 55MPaG,優(yōu)選為0. 2 0. 5MpaG，塔頂操作溫度為40-100°C，優(yōu)選為50 90°C，塔釜操作溫度為45_110°C，優(yōu)選為 55 105°C。從精餾塔3的塔底分離出含微量重組分雜質(zhì)的氯硅烷16，塔頂餾分17為三氯氫硅。如圖2所示，優(yōu)選的，本發(fā)明的提供的精餾裝置包括精餾塔1、精餾塔2、精餾塔3、 精餾塔4、精餾塔5、分離塔。步驟如下將含有二氯二氫硅、三氯氫硅、四氯化硅、少量液體雜質(zhì)和固體雜質(zhì)的氯硅烷混合 物通入精餾塔1，精餾塔1塔頂操作壓力為0. 05-0. 5MPaG，優(yōu)選為0. 1 0. 3MpaG，塔釜操 作壓力為0. 055-0. 55MPaG，優(yōu)選為0. 1 0. 5MpaG，塔頂操作溫度優(yōu)選為40-100°C，優(yōu)選為 50 90，塔釜操作溫度為70-136°C，優(yōu)選為80°C 120°C。經(jīng)精餾塔1分離后的塔頂餾分11為二氯二氫硅、三氯氫硅及硼的化合物等輕組分雜質(zhì)，塔釜側(cè)線采出液12為四氯化硅產(chǎn) 品，這部分四氯化硅純度一般，可以根據(jù)工藝需要直接送去氫化或繼續(xù)提純后去氫化，塔釜 底部排出含較高重組分雜質(zhì)、硅粉固體顆粒的四氯化硅溶液13，這部分漿液可以根據(jù)工藝 需要直接去三廢處理或繼續(xù)回收。將精餾塔1塔頂餾分11通入精餾塔2，精餾塔2的塔頂操作壓力為0. 15-0. 5MPaG, 優(yōu)選為0. 2 0. 3MpaG，塔釜操作壓力為0. 16-0. 55MPaG，優(yōu)選為0. 2 0. 5MpaG，塔頂操作 溫度為50-95°C，更優(yōu)選為60 80°C，塔釜操作溫度為60_100°C更優(yōu)選為70 90°C。從 精餾塔2塔頂分離出二氯二氫硅、硼的化合物等輕組分雜質(zhì)、及少量三氯氫硅的混合物14， 塔底釜液15為較純的三氯氫硅。將精餾塔2塔底釜液15三氯氫硅通入精餾塔3，精餾塔3的塔頂操作壓力為 0. 05-0. 5MPaG,優(yōu)選為0. 1 0. 3MpaG,塔釜操作壓力為0. 06-0. 55MPaG,優(yōu)選為0. 2 0. 5MpaG，塔頂操作溫度為40-100°C，優(yōu)選為50 90°C，塔釜操作溫度為45_110°C，優(yōu)選為 55 105°C。從精餾塔3的塔底分離出含微量重組分雜質(zhì)的氯硅烷16，塔頂餾分17通入精 餾塔4。精餾塔4的塔頂操作壓力優(yōu)選為0. 05-0. 5MPaG,更優(yōu)選為0. 1 0. 3MpaG,塔釜操 作壓力優(yōu)選為0. 06-0. 55MPaG，更優(yōu)選為，0. 2 0. 5MpaG，塔頂操作溫度優(yōu)選為40-100，更 優(yōu)選為45 95，塔釜操作溫度優(yōu)選為45-110°C，更優(yōu)選為50 105。物料17經(jīng)精餾塔4 第二次除輕組分雜質(zhì)后，含微量輕組分雜質(zhì)的三氯氫硅18從精餾塔4的塔頂采出并回到精 餾塔1入口回收利用，精餾塔4的塔底釜液19通入精餾塔5。精餾塔5的所述第五精餾塔塔頂操作壓力優(yōu)選為0. 05-0. 5MPaG,更優(yōu)選為0. 1 0. 3MpaG，塔釜操作壓力優(yōu)選為0. 06-0. 55MPaG，更優(yōu)選為，0. 2 0. 5MpaG，塔頂操作溫度優(yōu) 選為40-100，更優(yōu)選為45 95°C，塔釜操作溫度優(yōu)選為45_110°C，更優(yōu)選為50 105。物 料19經(jīng)精餾塔5分離后，從精餾塔5塔底排出含微量重組分雜質(zhì)的氯硅烷20，塔頂餾分為 高純?nèi)葰涔璁a(chǎn)品21，可以去還原單元與氫氣反應(yīng)生成多晶硅產(chǎn)品。將精餾塔2塔頂排出物料14通入分離塔分離，分離塔的塔頂操作壓力優(yōu)選為 0. 15-0. 5MPaG，更優(yōu)選為0. 2 0. 3MpaG，塔釜操作壓力優(yōu)選為，0. 16-0. 55MPaG，更優(yōu)選為 0. 2 0. 5MPaG，塔頂操作溫度優(yōu)選為38_72°C，更優(yōu)選為40 65°C，塔釜操作溫度優(yōu)選為 60-100°C，更優(yōu)選為70 90°C。分離塔塔底釜液為三氯氫硅22，塔頂氣相物料經(jīng)冷凝器8 冷凝后進(jìn)入回流罐7，未被冷凝的磷化氫(PH3)、硼化氫(B2H6)等輕組分雜質(zhì)氣體23從回流 罐頂部排出，回流罐的冷凝液一部分回到分離塔的塔頂作為回流液，冷凝液的另一部分作 為餾分M為二氯二氫硅產(chǎn)品，可以去歧化裝置與四氯化硅按一定配比反應(yīng)生成三氯氫硅。精餾塔的進(jìn)料和物料采出通過泵來實(shí)現(xiàn)物料輸送，精餾塔還需配置必要的塔底再 沸器、塔頂冷凝器、回流罐、閥門、儀表等設(shè)備，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，這里 就不再闡述。按照本發(fā)明，所述精餾塔1為板式塔，精餾塔2 5為填料塔，分離塔6為填料塔。按照工藝流程順序，精餾塔2、精餾塔3、精餾塔4、精餾塔5用途分別為一級(jí)脫輕、 一級(jí)脫重、二級(jí)脫輕、二級(jí)脫重，工藝流程順序也可以是一級(jí)脫重、一級(jí)脫輕、二級(jí)脫重、二 級(jí)脫輕。實(shí)施例1
將含有二氯二氫硅、三氯氫硅、四氯化硅、少量液體雜質(zhì)和固體雜質(zhì)的氯硅烷混合 物通入精餾塔1，精餾塔1塔頂操作壓力為0. 12MPaG，塔釜操作壓力為0. 15MPaG，塔頂操作 溫度為50°C，塔釜操作溫度為75°C，操作回流比為12。經(jīng)精餾塔1分離后的塔頂餾分11為 二氯二氫硅、三氯氫硅及硼的化合物等輕組分雜質(zhì)，塔釜側(cè)線采出液12為四氯化硅產(chǎn)品， 塔釜底部排出含較高重組分雜質(zhì)、硅粉固體顆粒的四氯化硅溶液13。將精餾塔1塔頂餾分11通入精餾塔2，精餾塔2的塔頂操作壓力優(yōu)選為0. 2MPaG, 塔釜操作壓力為0. 25MPaG，塔頂操作溫度為65°C，塔釜操作溫度為70°C，操作回流比為 600。從精餾塔2塔頂分離出二氯二氫硅、硼的化合物等輕組分雜質(zhì)、及少量三氯氫硅的混 合物14，塔底釜液15為較純的三氯氫硅。將精餾塔2塔底釜液15三氯氫硅通入精餾塔3，精餾塔3的塔頂操作壓力優(yōu)選為 0. 15MPaG，塔釜操作壓力為0. 2MPaG，塔頂操作溫度為60°C，塔釜操作溫度為65°C，操作回 流比為40。從精餾塔3的塔底分離出含微量重組分雜質(zhì)的氯硅烷16。塔頂餾分17通入精餾塔4。精餾塔4的塔頂操作壓力為0. 2MPaG,塔釜操作壓力 為0. 25MPaG，塔頂操作溫度為65°C，塔釜操作溫度為70°C，操作回流比為2000。物料17經(jīng) 精餾塔4第二次除輕組分雜質(zhì)后，含微量輕組分雜質(zhì)的三氯氫硅18從精餾塔4的塔頂采出 并回到精餾塔1入口回收利用。精餾塔4的塔底釜液19通入精餾塔5。精餾塔5的塔頂操作壓力為015MPaG，塔 釜操作壓力為0. 2MPaG，塔頂操作溫度為60°C，塔釜操作溫度為65°C，操作回流比為20。物 料19經(jīng)精餾塔5分離后，從精餾塔5塔底排出含微量重組分雜質(zhì)的氯硅烷20，塔頂餾分為 高純?nèi)葰涔璁a(chǎn)品21，可以去還原單元與氫氣反應(yīng)生成多晶硅產(chǎn)品。將精餾塔2塔頂排出物料14通入分離塔分離，分離塔的塔頂操作壓力為0. 2MPaG, 塔釜操作壓力為0. 25MPaG，塔頂操作溫度為55°C，塔釜操作溫度為60°C，操作回流比為 500。分離塔塔底釜液為三氯氫硅22，塔頂氣相物料經(jīng)冷凝器8冷凝后進(jìn)入回流罐7，未被冷 凝的磷化氫(PH3)、硼化氫(B2H6)等輕組分雜質(zhì)氣體23從回流罐頂部排出，回流罐的冷凝液 一部分回到分離塔的塔頂作為回流液，冷凝液的另一部分作為餾分M為二氯二氫硅產(chǎn)品， 可以去歧化裝置與四氯化硅按一定配比反應(yīng)生成三氯氫硅。得到三氯氫硅、四氯化硅、二氯二氫硅的收率分別為95% ,90^^95%,純度分別為 大于 99. 99999999%,99. 9999999%,99. 999999% 以上對(duì)本發(fā)明提供的一種三氯氫硅、四氯化硅和二氯二氫硅的精餾方法及其裝置 進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上 實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修 飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種三氯氫硅、四氯化硅和二氯二氫硅的精餾方法，其特征在于，包括a)將含有三氯氫硅、四氯化硅和二氯二氫硅以及雜質(zhì)的原料液通入第一精餾塔中進(jìn)行 精餾，從所述原料液中分離出四氯化硅以及第一部分雜質(zhì)；所述第一精餾塔塔頂操作壓力 為0. 05-0. 5MPaG，塔釜操作壓力為0. 055-0. 55MPaG，塔頂操作溫度為40-100°C，塔釜操作 溫度為70-136°C ；b)將所述第一精餾塔的塔頂餾分通入第二精餾塔中進(jìn)行精餾，從所述第一精餾塔的塔 頂餾分中分離二氯二氫硅餾分；并將二氯二氫硅餾分通入分離塔中進(jìn)行精餾分離，分離出 第二部分雜質(zhì)，并得到二氯二氫硅；所述第二精餾塔塔頂操作壓力為0. 15-0. 5MPaG,塔釜 操作壓力為0. 16-0. 55MPaG，塔頂操作溫度為50-95°C，塔釜操作溫度為60-100°C ；所述分 離塔的塔頂操作壓力為0. 15-0. 5MPaG，塔釜操作壓力為0. 16-0. 55MPaG，塔頂操作溫度為 38-72°C，塔釜操作溫度為60-100°C ；c)將所述第二精餾塔的塔底餾分通入第三精餾塔中，從所述塔底餾分中分離第三部分 雜質(zhì)；并得到三氯氫硅；所述第三精餾塔塔頂操作壓力為0. 05-0. 5MPaG，塔釜操作壓力為 0. 06-0. 55MPaG，塔頂操作溫度為40_100°C，塔釜操作溫度為45_110°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精餾方法，其特征在于，步驟c)具體為dl)將所述第三精餾塔的塔頂餾分通入第四精餾塔中，從所述塔頂餾分中分離第四 部分雜質(zhì)；將所述第四精餾塔的塔頂餾分通入所述第一精餾塔中循環(huán)利用；所述第四精 餾塔塔頂操作壓力為0. 05-0. 5MPaG,塔釜操作壓力為0. 06-0. 55MPaG,塔頂操作溫度為 40-100°C，塔釜操作溫度為45-110°C ；d2)將所述第四精餾塔的塔底餾分通入所述第五精餾塔，從所述塔底餾分中分離第五 部分雜質(zhì)，得到三氯氫硅；所述第五精餾塔塔頂操作壓力為0. 05-0. 5MPaG，塔釜操作壓力 為0. 06-0. 55MPaG，塔頂操作溫度為40_100°C，塔釜操作溫度為45_110°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的精餾方法，其特征在于，所述第一精餾塔為板式塔；所述 第二精餾塔、第三精餾塔、第四精餾塔、第五精餾塔為填料塔。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種三氯氫硅、四氯化硅和二氯二氫硅的精餾方法包括a)將含有三氯氫硅、四氯化硅和二氯二氫硅以及雜質(zhì)的原料液通入第一精餾塔中進(jìn)行精餾，從所述原料液中分離出四氯化硅以及第一部分雜質(zhì)，b)將所述第一精餾塔的塔頂餾分通入第二精餾塔中進(jìn)行精餾，從所述第一精餾塔的塔頂餾分中分離二氯二氫硅餾分；并將二氯二氫硅餾分通入分離塔中進(jìn)行精餾分離，分離出第二部分雜質(zhì)，并得到二氯二氫硅；c)將所述第二精餾塔的塔底餾分通入第三精餾塔中，從所述塔底餾分中分離第三部分雜質(zhì)；并得到三氯氫硅。本發(fā)明提供的精餾方法將原料液中的二氯二氫硅通過精餾分離，降低了能耗，節(jié)約了成本，保護(hù)了環(huán)境。本發(fā)明還提供了一種精餾裝置。
文檔編號(hào)C01B33/107GK102107876SQ20111007050
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者劉興國, 朱國平, 潘和平, 田先瑞 申請(qǐng)人:重慶大全新能源有限公司