制備多晶硅的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了制備多晶硅的方法，該方法包括：（a）使硅粉、氫氣以及選自氯化氫與四氯化硅的至少一種發(fā)生氯氫化合成反應(yīng)；（b）對包含三氯氫硅的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行第一精餾純化處理；（c）使三氯氫硅發(fā)生歧化反應(yīng)；（d）對歧化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行第二精餾純化處理；以及（e）使硅烷氣體在還原爐中發(fā)生熱解反應(yīng)，以便獲得多晶硅。利用該方法能夠有效地制備獲得電子級多晶硅，并且該方法工藝簡單、安全、節(jié)能環(huán)保、成本低，且生產(chǎn)的多晶硅純度高，產(chǎn)生的尾氣和廢渣能夠達(dá)到環(huán)保要求，為電子級多晶硅清潔生產(chǎn)工藝。
【專利說明】制備多晶硅的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏產(chǎn)業(yè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及制備多晶硅的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能作為一種可再生清潔能源受到了全球的重視，利用太陽能資源來發(fā)電的技術(shù)已經(jīng)被認(rèn)為是當(dāng)今全球最有發(fā)展前景的新能源技術(shù)。因而，以太陽能發(fā)電技術(shù)為核心的光伏產(chǎn)業(yè)在21世紀(jì)初得到了迅猛的發(fā)展。多晶硅作為光伏產(chǎn)業(yè)的主要原材料，隨著光伏行業(yè)的快速發(fā)展，其需求大幅增加。
[0003]然而，現(xiàn)階段多晶硅的制備方法仍有待改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是基于發(fā)明人的下列發(fā)現(xiàn)而完成的:
[0005]目前已報道的多晶硅生產(chǎn)工藝較多，主要有改良西門子法、硅烷法、冶金法等生產(chǎn)工藝。其中，改良西門子法多晶硅生產(chǎn)工藝是目前生產(chǎn)多晶硅的主流工藝，全球80%左右均采用該工藝。該工藝以三氯氫硅為主要原料，在1000-1100°C的高溫作用下，在CVD還原爐內(nèi)與氫氣發(fā)生還原反應(yīng)，生成的高純多晶娃沉積在娃芯表面，產(chǎn)出棒狀多晶娃，該工藝生產(chǎn)多晶硅所需的最低還原電耗為40KWh/kgSi，生產(chǎn)成本為15美元/kgSi。然而，隨著多晶硅產(chǎn)能的擴(kuò)大，行業(yè)競爭激烈，多晶硅價格大幅下跌，改良西門子法的生產(chǎn)成本下降空間有限。硅烷法多晶硅生產(chǎn)工藝近幾年發(fā)展較快，其主要源于美國UCC公司的新硅烷法，該方法具有很多改良西門子法無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，諸如硅烷熱分解溫度較低、耗電少、硅烷容易提純、產(chǎn)品純度高、原料消耗低等，是一種有發(fā)展前景的新工藝。然而，在新硅烷法生產(chǎn)工藝中，三氯氫硅兩步歧化產(chǎn)生`硅烷氣，歧化效率較低，產(chǎn)生中間產(chǎn)物二氯二氫硅需要進(jìn)一步提純分離，分離難度較大。因而，尋求一種成本低、耗能少的電子級多晶硅生產(chǎn)方法勢在必行。
[0006]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種低成本節(jié)能型生產(chǎn)電子級多晶硅的方法。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種制備多晶硅的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括:
[0008](a)使硅粉、氫氣以及選自氯化氫與四氯化硅的至少一種發(fā)生氯氫化合成反應(yīng)，以便獲得包含三氯氫硅的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物；
[0009](b)對所述包含三氯氫硅的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行第一精餾純化處理，以便獲得三氯氫硅和第一精餾殘液；
[0010](c)使所述三氯氫硅發(fā)生歧化反應(yīng)，以便獲得包含四氯化硅和硅烷的歧化反應(yīng)產(chǎn)物；
[0011]Cd)對所述歧化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行第二精餾純化處理，以便獲得硅烷氣體和四氯化硅；以及
[0012](e)使所述硅烷氣體在還原爐中發(fā)生熱解反應(yīng)，其中，所述還原爐中設(shè)置有硅芯作為晶體沉積的載體，以便獲得多晶硅。
[0013]發(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)，利用該方法能夠有效地制備獲得電子級多晶硅，并且該方法工藝簡單、安全、節(jié)能環(huán)保、成本低，且生產(chǎn)的多晶硅純度高，產(chǎn)生的尾氣和廢渣能夠達(dá)到環(huán)保要求，為電子級多晶硅清潔生產(chǎn)工藝。
[0014]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的制備多晶硅的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0015]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在步驟(a)中，在存在鎳基催化劑或銅基催化劑時，使包含四氯化硅和氫氣的氣體混合物與硅粉接觸，以便發(fā)生所述氯氫化合成反應(yīng)。由此，能夠有效提高氯氫化合成反應(yīng)的效率，有利于后續(xù)步驟進(jìn)行。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述包含四氯化硅和氫氣的氣體混合物中，四氯化硅和氫氣的摩爾比為1:2~5。由此，氯氫化合成反應(yīng)的效率顯著提高，有利于后續(xù)步驟進(jìn)行。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述氯氫化合成反應(yīng)是在500~550攝氏度的溫度下進(jìn)行的。由此，氯氫化合成反應(yīng)的效率高，有利于后續(xù)步驟進(jìn)行。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述氯氫化合成反應(yīng)是在500~550攝氏度，1.5~3.5MPa的條件下進(jìn)行的。由此，氯氫化合成反應(yīng)安全、效率高，有利于后續(xù)步驟進(jìn)行。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在步驟(a)中，所述四氯化硅的至少一部分是通過對三氯氫硅進(jìn)行歧化反應(yīng)而獲得的。由此，即將歧化反應(yīng)產(chǎn)物中的四氯化硅進(jìn)行了循環(huán)利用，從而能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將步驟(d )中獲得的四氯化硅用于所述氯氫化合成反應(yīng)。由此，將第二精餾純化處理的產(chǎn)物 中的四氯化硅進(jìn)行了循環(huán)利用，從而能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述包含四氯化硅和氫氣的氣體混合物是通過下列步驟獲得的:將四氯化硅液體與氫氣進(jìn)行混合，得到氣液混合物；利用所述氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物對所述氣液混合物進(jìn)行熱交換處理，以便獲得經(jīng)過預(yù)熱的氣液混合物和經(jīng)過冷卻的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物；以及利用電阻加熱器，對經(jīng)過預(yù)熱的氣液混合物進(jìn)行加熱，以便獲得所述包含四氯化硅和氫氣的氣體混合物。由此，能夠在耗能最少的情況下同時實(shí)現(xiàn)對氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物的冷卻以及對氣液混合物進(jìn)行預(yù)熱，并且能夠有效獲得包含四氯化硅和氫氣的氣體混合物，為后續(xù)循環(huán)中的氯氫化合成反應(yīng)提供原料，從而能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，進(jìn)一步包括:將所述經(jīng)過冷卻的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行除塵處理；將經(jīng)過除塵處理的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行冷凝，以便分別回收氫氣和氯硅烷液體，所述氯硅烷液體包含三氯氫硅和四氯化硅；以及將所述氯硅烷液體用于所述第一精餾純化處理。由此，經(jīng)過冷卻的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物通過上述處理后，即可獲得氯硅烷液體和氫氣，而氯硅烷液體和氫氣能夠被分別供給至本發(fā)明的方法的相應(yīng)步驟，進(jìn)行再次循環(huán)利用，從而能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將所述氫氣返回用于進(jìn)行所述氯氫化合成反應(yīng)。由此，能夠?qū)錃庠倮?，為氯氫化合成反?yīng)提供原料，節(jié)能環(huán)保，且能夠降低生產(chǎn)成本。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一精餾純化處理是利用串聯(lián)的多個精餾塔進(jìn)行的，其中，在每個精餾塔中，用于進(jìn)行精餾處理的物料均為沿所述精餾塔的軸向方向自下而上運(yùn)動。由此，能夠有效提高精餾純化處理的效率，有利于后續(xù)步驟的進(jìn)行。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一精餾純化處理是利用串聯(lián)的第一精餾塔、第二精餾塔和第三精餾塔進(jìn)行的。由此，能夠同時保證適宜的生產(chǎn)成本及較高的精餾純化效率，有利于后續(xù)步驟的進(jìn)行。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一精餾塔的精餾溫度為60~100攝氏度，壓力為0.2MPa，回流比為10~50:1 ;所述第二精餾塔的精餾溫度為100~140攝氏度，壓力為0.5MPa，回流比為20~50:1 ;所述第三精餾塔的精餾溫度為60~80攝氏度，壓力為0.2MPa，回流比為20~50:1。由此，能夠保證安全生產(chǎn)，且耗能少、生產(chǎn)成本低、精餾純化效率高、效果好，有利于后續(xù)步驟的進(jìn)行。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述歧化反應(yīng)是在50~80攝氏度，0.2~0.6MPa的條件下進(jìn)行的。由此，生產(chǎn)安全，且耗能少、生產(chǎn)成本低、歧化反應(yīng)效率高、效果好，有利于后續(xù)步驟的進(jìn)行。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述歧化反應(yīng)是在歧化反應(yīng)器中進(jìn)行的，所述歧化反應(yīng)器進(jìn)一步包括:歧化反應(yīng)器本體，所述歧化反應(yīng)器本體內(nèi)限定出歧化反應(yīng)空間，并且所述歧化反應(yīng)空間中設(shè)置有催化劑層；三氯氫硅進(jìn)料口，所述三氯氫硅進(jìn)料口設(shè)置在所述催化劑層的下方，用于向所述歧化反應(yīng)空間中供給三氯氫硅；以及歧化反應(yīng)產(chǎn)物出料口，所述歧化反應(yīng)產(chǎn)物出料口設(shè)置在所述催化劑層的上方，用于將所形成的包含四氯化硅和硅烷的歧化反應(yīng)產(chǎn)物排出所述歧化反應(yīng)器。由此，歧化反應(yīng)效率高、效果好，且生產(chǎn)安全、耗能少、成本低、有利于后續(xù)步驟的進(jìn)行。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第二精餾純化處理是在低溫精餾塔中進(jìn)行的，其中，所述低溫精餾塔中的溫度為-60~-80攝氏度，壓力為0.6~1.0MPa,回流比為5~20:1。由此，生產(chǎn)安全，且耗能少、生產(chǎn)成本低、精餾純化效率高、效果好，有利于后續(xù)步驟的進(jìn)行。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將步驟(d)中獲得的所述硅烷氣體以液體形式采集儲存，并且在進(jìn)入還原爐中發(fā)生熱解反應(yīng)之前，預(yù)先將所述液體形式的硅烷在汽化器中進(jìn)行汽化處理。由此，有利于熱解反應(yīng)進(jìn)行，從而能夠有效制備獲得多晶硅，并且成本低、需能少，節(jié)能環(huán)保，且熱解反應(yīng)效率高。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述還原爐為鐘罩式還原爐。由此，熱解反應(yīng)效率高，效果好，制備獲得的電子級多晶娃純度聞。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述還原爐內(nèi)設(shè)置有12、24或36對娃棒。由此,米用娃芯作為載體。進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還原爐內(nèi)還設(shè)置有與硅芯對數(shù)一致的冷卻夾套，從而，有利于硅烷氣裂解沉積，制備獲得高純的電子級多晶硅。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述還原爐內(nèi)的溫度為750~900攝氏度，壓力為0.15~0.30MPa。由此，熱解反應(yīng)效率高，效果好，且反應(yīng)安全，制備獲得的電子級多晶硅純度高。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，進(jìn)一步包括:將所述第一精餾殘液進(jìn)行閃蒸處理，以便獲得四氯化硅氣體和固體殘?jiān)?；將所述四氯化硅氣體進(jìn)行冷凝處理，以便獲得四氯化硅液體；將所述四氯化硅液體用于所述氯氫化合成反應(yīng)；以及將所述固體殘?jiān)来芜M(jìn)行堿液水解中和處理以及壓濾處理。由此，能夠有效實(shí)現(xiàn)第一精餾殘液的循環(huán)再利用，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，進(jìn)一步包括:將步驟(e)中的還原尾氣進(jìn)行壓縮至壓力為6.0~10.0MPa ;將經(jīng)過壓縮的還原尾氣冷凝至溫度為-100~-120攝氏度，以便將硅烷氣體冷凝為硅烷液體，并獲得氫氣；以及將所述氫氣用于所述氯氫化合成反應(yīng)。由此，能夠有效對還原尾氣進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)無污染排放，保證清潔生產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)還原尾氣的循環(huán)再利用，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，進(jìn)一步包括:將各步驟中所產(chǎn)生的含有氯硅烷但不含硅烷的尾氣進(jìn)行壓縮至壓力為0.25~0.50MPa,并進(jìn)一步冷卻至-15~_30攝氏度的溫度，以便獲得氯硅烷液體和剩余氣體；將所述氯硅烷液體進(jìn)行所述第一精餾純化處理；將所述剩余氣體進(jìn)行淋洗，以便獲得經(jīng)過淋洗的氣體和淋洗水；以及利用堿液對所述淋洗水進(jìn)行中和，對中和后液進(jìn)行壓濾，以便得到中和水和濾渣。由此，能夠有效對各步驟中所產(chǎn)生的含有氯硅烷但不含硅烷的尾氣進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)無污染排放，保證清潔生產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)尾氣的循環(huán)再利用，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將所述中和水用于對所述剩余氣體進(jìn)行淋洗。由此，能夠?qū)⒅泻退M(jìn)行循環(huán)利用，從而降低生產(chǎn)成本，并實(shí)現(xiàn)無污染排放，保證清潔生產(chǎn)。
[0038]需要說明的是，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的制備多晶硅的方法具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0039]1、本發(fā)明的制備多晶硅的方法，整個工藝系統(tǒng)安全穩(wěn)定，工藝簡單，可實(shí)現(xiàn)；
[0040]2、本發(fā)明的制備多晶硅的方法，實(shí)現(xiàn)了將三氯氫硅一步歧化為硅烷氣；
[0041 ] 3、在本發(fā)明的制備多晶硅的方法中，硅烷氣與氯硅烷易分離，提純后純度高，能夠達(dá)到9N以上；
[0042]4、在本發(fā)明的制備多晶娃的方法中,硅烷氣裂解溫度較低，能耗較低，生產(chǎn)成本較低；
[0043]5、利用本發(fā)明的`方法制備的多晶硅為電子級多晶硅，純度高，能夠達(dá)到9N-11N。
[0044]6、該方法排放的尾氣及廢渣均符合環(huán)保要求，為多晶硅清潔生產(chǎn)方法。
[0045]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0047]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的制備多晶硅的方法的流程示意圖；
[0048]圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的制備多晶硅的方法的流程示意圖；
[0049]圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的用于制備多晶硅的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050]圖4-圖11分別顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的用于制備多晶硅的設(shè)備的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0052]在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“軸向”、“上”、“下”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0053]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0054]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0055]需要說明的是，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。
[0056]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種制備多晶硅的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參照圖1和圖2，該方法包括以下步驟:
[0057]SlOO:氯氫化合成反應(yīng)
[0058]首先，使硅粉、氫氣以及選自氯化氫與四氯化硅的至少一種發(fā)生氯氫化合成反應(yīng)，以便獲得包含三氯氫硅的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物。其中，該步驟主要涉及的化學(xué)反應(yīng)為:
[0059]3SiCl4+2H2+S1-4SiHCl3。
[0060]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，氯氫化合成反應(yīng)的條件不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的一些具體示例，可以在存在鎳基催化劑或銅基催化劑時，使包含四氯化硅和氫氣的氣體混合物與硅粉接觸，以便發(fā)生所述氯氫化合成反應(yīng)。由此，能夠有效提高氯氫化合成反應(yīng)的效率，有利于后續(xù)步驟進(jìn)行。其中，包含四氯化硅和氫氣的氣體混合物中四氯化硅和氫氣的比例不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述包含四氯化硅和氫氣的氣體混合物中，四氯化硅和氫氣的摩爾比為1:2~5。由此，氯氫化合成反應(yīng)的效率顯著提高，有利于后續(xù)步驟進(jìn)行。
[0061]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，包含四氯化硅和氫氣的氣體混合物的獲得方法不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，該包含四氯化硅和氫氣的氣體混合物可以通過下列步驟獲得:將四氯化硅液體與氫氣進(jìn)行混合，得到氣液混合物；利用所述氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物對所述氣液混合物進(jìn)行熱交換處理，以便獲得經(jīng)過預(yù)熱的氣液混合物和經(jīng)過冷卻的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物；以及利用電阻加熱器，對經(jīng)過預(yù)熱的氣液混合物進(jìn)行加熱，以便獲得所述包含四氯化硅和氫氣的氣體混合物。由此，能夠在耗能最少的情況下同時實(shí)現(xiàn)對氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物的冷卻以及對氣液混合物進(jìn)行預(yù)熱，并 且能夠有效獲得包含四氯化硅和氫氣的氣體混合物，為后續(xù)循環(huán)中的氯氫化合成反應(yīng)提供原料，從而能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。
[0062]此外，針對經(jīng)過冷卻的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物，還可以進(jìn)行進(jìn)一步處理。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述的本發(fā)明的方法可以進(jìn)一步包括:將所述經(jīng)過冷卻的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行除塵處理；將經(jīng)過除塵處理的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行冷凝，以便分別回收氫氣和氯硅烷液體，所述氯硅烷液體包含三氯氫硅和四氯化硅；以及將所述氯硅烷液體用于所述第一精餾純化處理。由此，經(jīng)過冷卻的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物通過上述處理后，即可獲得氯硅烷液體和氫氣，而氯硅烷液體和氫氣能夠被分別供給至本發(fā)明的方法的相應(yīng)步驟，進(jìn)行再次循環(huán)利用，從而能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。而針對回收獲得的氫氣，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以將所述氫氣返回用于進(jìn)行所述氯氫化合成反應(yīng)。由此，能夠?qū)錃庠倮?，為氯氫化合成反?yīng)提供原料，節(jié)能環(huán)保，且能夠降低生產(chǎn)成本。
[0063]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，氯氫化合成反應(yīng)的溫度和壓力不受特別限制，只要能夠有效進(jìn)行反應(yīng)，獲得包含三氯氫硅的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物即可。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述氯氫化合成反應(yīng)是在500~550攝氏度的溫度下進(jìn)行的。由此，氯氫化合成反應(yīng)的效率高，有利于后續(xù)步驟進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述氯氫化合成反應(yīng)是在500~550攝氏度，1.5~3.5MPa的條件下進(jìn)行的。由此，氯氫化合成反應(yīng)安全、效率高，有利于后續(xù)步驟進(jìn)行。
[0064]另外，氯氫化合成反應(yīng)所采用的四氯化硅的來源不受特別限制，可以直接提供，也可以從后續(xù)步驟的反應(yīng)產(chǎn)物或廢液中分離獲得。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述四氯化硅的至少一部分是通過對三氯氫硅進(jìn)行歧化反應(yīng)而獲得的。由此，即將后續(xù)歧化反應(yīng)的產(chǎn)物中的四氯化硅進(jìn)行了循環(huán)利用，從而能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例，還可以從后續(xù)第一精餾純化處理步驟中產(chǎn)生的包含四氯化硅的第一精餾殘液中分離獲得。由此，能夠有效實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)廢液的循環(huán)再利用，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。
[0065]S200:第一精餾純化處理
[0066]其次，對上述獲得的包含三氯氫硅的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行第一精餾純化處理，以便獲得三氯氫硅和第一精餾殘液。
[0067]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第一精餾純化處理所采用的裝置不受特別限制，只要能夠有效實(shí)現(xiàn)對包含三氯氫硅的`氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物的第一精餾純化處理即可。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述第一精餾純化處理是利用串聯(lián)的多個精餾塔進(jìn)行的，其中，在每個精餾塔中，用于進(jìn)行精餾處理的物料均為沿所述精餾塔的軸向方向自下而上運(yùn)動。由此，能夠有效提高精餾純化處理的效率，有利于后續(xù)步驟的進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例，所述第一精餾純化處理是利用串聯(lián)的第一精餾塔、第二精餾塔和第三精餾塔進(jìn)行的。由此，能夠同時保證適宜的生產(chǎn)成本及較高的精餾純化效率，有利于后續(xù)步驟的進(jìn)行。其中，第一精餾純化處理的條件即各精餾塔內(nèi)的反應(yīng)條件不受特別限制，只要能夠從包含三氯氫硅的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物中有效純化獲得三氯氫硅即可。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一精餾塔的精餾溫度為60~100攝氏度，壓力為0.2MPa，回流比為10~50:1 ;所述第二精餾塔的精餾溫度為100~140攝氏度，壓力為0.5MPa，回流比為20~50:1 ;所述第三精餾塔的精餾溫度為60~80攝氏度，壓力為0.2MPa，回流比為20~50:1。由此，能夠保證安全生產(chǎn)，且耗能少、生產(chǎn)成本低、精餾純化效率高、效果好，能夠提純獲得純度為99%以上的三氯氫硅，有利于后續(xù)步驟的進(jìn)行。
[0068]此外，還可以對第一精餾純化處理產(chǎn)生的廢液即第一精餾殘液進(jìn)行進(jìn)一步處理。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，進(jìn)一步包括:將所述第一精餾殘液進(jìn)行閃蒸處理，以便獲得四氯化硅氣體和固體殘?jiān)?；將所述四氯化硅氣體進(jìn)行冷凝處理，以便獲得四氯化硅液體；將所述四氯化硅液體用于所述氯氫化合成反應(yīng)；以及將所述固體殘?jiān)来芜M(jìn)行堿液水解中和處理以及壓濾處理。由此，能夠有效實(shí)現(xiàn)第一精餾殘液的循環(huán)再利用，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。其中，當(dāng)?shù)谝痪s純化處理是利用上面所述的串聯(lián)的第一精餾塔、第二精餾塔和第三精餾塔進(jìn)行時，第一精餾殘液即為第二精餾塔底部排出的殘液。
[0069]S300:歧化反應(yīng)
[0070]接著，使所述三氯氫硅發(fā)生歧化反應(yīng)，以便獲得包含四氯化硅和硅烷的歧化反應(yīng)產(chǎn)物。其中，該步驟主要涉及的化學(xué)反應(yīng)為:4SiHCl3——SiH4+3SiCl4。
[0071]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，歧化反應(yīng)的條件不受特別限制，只要能夠安全地進(jìn)行三氯氫硅的歧化反應(yīng)，有效獲得上述歧化反應(yīng)產(chǎn)物即可。根據(jù)本發(fā)明的一些具體示例，所述歧化反應(yīng)是在50~80攝氏度，0.2~0.6MPa的條件下進(jìn)行的。由此，生產(chǎn)安全，且耗能少、生產(chǎn)成本低、歧化反應(yīng)效率高、效果好，有利于后續(xù)步驟的進(jìn)行。
[0072]另外，進(jìn)行歧化反應(yīng)的裝置也不受特別限制，只要能夠保證生產(chǎn)安全、高效地進(jìn)行即可。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述歧化反應(yīng)是在歧化反應(yīng)器中進(jìn)行的，所述歧化反應(yīng)器可以進(jìn)一步包括:歧化反應(yīng)器本體、三氯氫硅進(jìn)料口和歧化反應(yīng)產(chǎn)物出料口。根據(jù)本發(fā)明的一些具體示例，上述歧化反應(yīng)器本體內(nèi)限定出歧化反應(yīng)空間，并且所述歧化反應(yīng)空間中設(shè)置有催化劑層；所述三氯氫硅進(jìn)料口設(shè)置在所述催化劑層的下方，用于向所述歧化反應(yīng)空間中供給三氯氫硅；所述歧化反應(yīng)產(chǎn)物出料口設(shè)置在所述催化劑層的上方，用于將所形成的包含四氯化硅和硅烷的歧化反應(yīng)產(chǎn)物排出所述歧化反應(yīng)器。由此，歧化反應(yīng)效率高、效果好，且生產(chǎn)安全、耗能少、成本低、有利于后續(xù)步驟的進(jìn)行。
[0073]S400:第二精餾純化處理
[0074]接下來，對所述歧化反應(yīng)產(chǎn) 物進(jìn)行第二精餾純化處理，以便獲得硅烷氣體和四氯化硅。
[0075]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，進(jìn)行第二精餾純化處理的裝置及所需條件不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的一些具體示例，所述第二精餾純化處理是在低溫精餾塔中進(jìn)行的，其中，所述低溫精餾塔中的溫度為-60~-80攝氏度，壓力為0.6~1.0MPa,回流比為5~20:1。由此，能夠保證生產(chǎn)安全，且耗能少、生產(chǎn)成本低、精餾純化效率高、效果好，有利于后續(xù)步驟的進(jìn)行。
[0076]其中，針對第二精餾純化處理步驟中所產(chǎn)生的四氯化硅殘液，可以進(jìn)行進(jìn)一步處理。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，四氯化硅殘液通過處理，獲得的四氯化硅用于所述氯氫化合成反應(yīng)。由此，有效實(shí)現(xiàn)了四氯化硅殘液的循環(huán)利用，并降低了氯氫化合成反應(yīng)原料的配給，從而能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。
[0077]S500:熱解反應(yīng)
[0078]然后，使上述獲得的硅烷氣體在還原爐中發(fā)生熱解反應(yīng)，其中，所述還原爐中設(shè)置有硅芯作為晶體沉積的載體，以便獲得多晶硅。其中，該步驟主要涉及的化學(xué)反應(yīng)為:SiH4-Si+ai2。
[0079]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將上一步驟中獲得的所述硅烷氣體以液體形式采集儲存，并且在進(jìn)入還原爐中發(fā)生熱解反應(yīng)之前，預(yù)先將所述液體形式的硅烷在汽化器中進(jìn)行汽化處理。由此，便于硅烷氣體的運(yùn)輸，并有利于熱解反應(yīng)進(jìn)行，進(jìn)而能夠有效制備獲得多晶硅，并且成本低、需能少，節(jié)能環(huán)保，且熱解反應(yīng)效率高。[0080]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，熱解反應(yīng)可以采用的還原爐的類型不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的一些具體示例，所述還原爐為鐘罩式還原爐。由此，熱解反應(yīng)效率高，效果好，制備獲得的電子級多晶硅純度高。
[0081]另外，還原爐中硅棒的數(shù)量以及還原爐內(nèi)的溫度、壓力條件也不受特別限制，只要有利于熱解反應(yīng)進(jìn)行即可。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述還原爐內(nèi)設(shè)置有12、24或36對硅棒。由此，可以采用硅芯作為載體。進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還原爐內(nèi)還設(shè)置有與硅芯對數(shù)一致的冷卻夾套。從而，有利于硅烷氣裂解沉積，制備獲得高純的電子級多晶硅。根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例，所述還原爐內(nèi)的溫度為750~900攝氏度，壓力為0.15~0.30MPa。由此，熱解反應(yīng)效率高，效果好，且反應(yīng)安全，制備獲得的電子級多晶硅純度高。
[0082]其中，還可以將熱解反應(yīng)中所產(chǎn)生的還原尾氣進(jìn)行進(jìn)一步處理，以便進(jìn)行循環(huán)利用，其中，對還原尾氣進(jìn)行處理的方法不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以進(jìn)一步包括:將熱解反應(yīng)的還原尾氣進(jìn)行壓縮至壓力為6.0~10.0MPa ;將經(jīng)過壓縮的還原尾氣冷凝至溫度為-100~-120攝氏度，以便將硅烷氣體冷凝為硅烷液體，并獲得氫氣；以及將所述氫氣用于所述氯氫化合成反應(yīng)。由此，能夠有效對還原尾氣進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)無污染排放，保證清潔生產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)還原尾氣的循環(huán)再利用，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。
[0083]此外，對各步驟中所產(chǎn)生的含有氯硅烷但不含硅烷的尾氣也可以進(jìn)行進(jìn)一步處理，以便進(jìn)行循環(huán)再利用，其中，進(jìn)行處理的方法不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以進(jìn)一步包括:將各步驟中所產(chǎn)生的含有氯硅烷但不含硅烷的尾氣進(jìn)行壓縮至壓力為
0.25~0.50MPa,并進(jìn)一步冷卻至-15~_30攝氏度的溫度，以便獲得氯硅烷液體和剩余氣體；將所述氯硅烷液體進(jìn)行所述第一精餾純化處理；將所述剩余氣體進(jìn)行淋洗，以便獲得經(jīng)過淋洗的氣體和淋洗水；以及利用堿液對所述淋洗水進(jìn)行中和，對中和后液進(jìn)行壓濾，以便得到中和水和濾渣。由此，能夠有效對各步驟中所產(chǎn)生的含有氯硅烷但不含硅烷的尾氣進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)無污染排放，保證清潔生產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)尾氣的循環(huán)再利用，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。其中，上述中和水也可以進(jìn)行再利用，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將所述中和水用于對所述剩余氣體進(jìn)行淋洗。由此，能夠?qū)⒅泻退M(jìn)行循環(huán)利用，從而降低生產(chǎn)成本，并實(shí)現(xiàn)無污染排放，保證清潔生產(chǎn)。
[0084]根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例，本發(fā)明的制備多晶硅方法還可以進(jìn)一步包括:將中間步驟中分離獲得的四氯化硅返回Sioo (氯氫化合成反應(yīng))，使其參與氯氫化合成反應(yīng)，進(jìn)而進(jìn)入本發(fā)明的制備多晶硅的方法的工藝步驟中，進(jìn)行順序循環(huán)。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的生產(chǎn)目的。
[0085]發(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)，利用本發(fā)明的制備多晶硅方法能夠有效地制備獲得電子級多晶硅，并且該方法工藝簡單、安全、節(jié)能環(huán)保、成本低，且生產(chǎn)的多晶硅純度高，產(chǎn)生的尾氣和廢渣能夠達(dá)到環(huán)保要求，為電子級多晶硅清潔生產(chǎn)工藝。
[0086]此外，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，參照圖2，本發(fā)明的制備多晶硅方法還可以包括以下步驟:
[0087](a)氯氫化合成步驟:采用硅粉、氫氣和補(bǔ)充的四氯化硅(或氯化氫)與來自于后續(xù)步驟(b)、(c)的四氯化硅為原料，控制溫度500~550度，壓力1.5~3.5MPa，四氯化硅與氫氣配比1:2~1:5，在鎳基 或者銅基觸媒作用下，于固定床(或流化床)氫化反應(yīng)器中將四氯化硅轉(zhuǎn)化為三氯氫硅，為步驟(c)提供三氯氫硅原料。主反應(yīng)為:3SiCl4+2H2+Si——4SiHCl3。
[0088](b)三氯氫硅精餾提純步驟:來自于步驟(a)的氯硅烷混合液進(jìn)入串聯(lián)的三個精餾塔中，控制第一精餾塔溫度60~100°C，壓力0.2MPa，回流比10:1~50:1 ;控制第二精餾塔溫度100~140°C，壓力0.5MPa，回流比20:1~50:1 ;控制第三精餾塔溫度60~80°C，壓力0.2MPa，回流比20:1~50:1。得到純度為99%以上的三氯氫硅，四氯化硅返回步驟(a)。
[0089](C)三氯氫硅歧化步驟:來自于步驟(b)的三氯氫硅，通入歧化反應(yīng)器中，在催化劑作用下，控制反應(yīng)器內(nèi)溫度50~80°C，壓力0.2~0.6MPa，使三氯氫硅轉(zhuǎn)化為硅烷氣體。主要反應(yīng)方程式為:4SiHCl3——SiH4+3SiCl4。
[0090](d)硅烷氣低溫精餾步驟:來自于步驟(C)的含有雜質(zhì)的硅烷氣體，進(jìn)入低溫精餾塔中，控制塔內(nèi)溫度-60~-80°C，壓力0.60~LOMPa，回流比5:1~20:1。從而，塔頂采出的硅烷純度能夠達(dá)到9N~11N，主要去除了 B、P、Al、C等雜質(zhì)化合物。此部分硅烷氣以液體方式采出并儲存。
[0091](e)硅烷氣高溫裂解制備多晶硅步驟:來自步驟(d)的硅烷氣體進(jìn)入鐘罩式還原爐中，控制內(nèi)部溫度750~900°C，0.15MPa~0.30MPa，使硅烷氣體裂解沉積在硅芯上，產(chǎn)生的氫氣返回至步驟(a)循環(huán)利用。硅烷氣一次裂解轉(zhuǎn)化效率能達(dá)到90%以上。主要反應(yīng)方程式為:SiH4——Si+2H2。
[0092](f)殘液回收步驟:來自步驟(b)中所產(chǎn)生的第一精餾殘液即第二精餾塔底部排出的殘液主要富含四氯化硅和少量的固體殘?jiān)瑢⑵浣?jīng)過閃蒸、除塵及冷凝等處理后，四氯化硅得以回收，固體殘?jiān)胖敛襟E(h)處理。
[0093](g)尾氣回收步驟:主要處理兩部分尾氣，一部分為步驟(a)、(b)、(C)、(f)排出的富含氯硅烷的尾氣，經(jīng)過壓`縮深冷后，將大部分氯硅烷分離后至步驟(b)進(jìn)行回收，少量含有氯硅烷的尾氣經(jīng)過尾氣淋洗塔水解處理合格后，排放至大氣中，并將水解渣至步驟(h)處理；另一部分為來自步驟(e)的還原尾氣，該部分尾氣含有氫氣和硅烷氣，經(jīng)過壓縮深冷后，氫氣被分離出來而供給至步驟(a)循環(huán)利用，硅烷氣冷凝為液體經(jīng)過汽化后至步驟(e)循環(huán)利用。
[0094](h)殘?jiān)泻筒襟E:將前述來自于步驟(f)的固體殘?jiān)筒襟E(g)的水解渣，添加中和劑(氫氧化鈣堿液)進(jìn)行中和、壓濾處理，然后將合格的固體渣進(jìn)行環(huán)保排放，并將廢水返回至步驟(g)所述的尾氣淋洗塔循環(huán)利用。
[0095]以上部分已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明的制備多晶硅的方法，為了能夠更好地理解該方法，下面對能夠?qū)嵤┰摲椒ǖ脑O(shè)備再進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0096]因而，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提出了一種用于制備多晶硅的設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參照圖3，本發(fā)明的用于制備多晶硅的設(shè)備包括:氯氫化合成反應(yīng)裝置1、第一精餾純化裝置2、歧化反應(yīng)裝置3、第二精餾純化裝置4和熱解反應(yīng)裝置5。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例，所述氯氫化合成反應(yīng)裝置I用于使娃粉、氫氣以及選自氯化氫與四氯化娃的至少一種發(fā)生氯氫化合成反應(yīng)，以便獲得包含三氯氫硅的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物；所述第一精餾純化裝置2與所述氯氫化合成反應(yīng)裝置I相連，用于對所述包含三氯氫硅的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行第一精餾純化處理，以便獲得三氯氫硅和第一精餾殘液；所述歧化反應(yīng)裝置3與所述第一精餾純化裝置2相連，用于使所述三氯氫硅發(fā)生歧化反應(yīng)，以便獲得包含四氯化硅和硅烷的歧化反應(yīng)產(chǎn)物；所述第二精餾純化裝置4與所述歧化反應(yīng)裝置3相連，用于對所述歧化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行第二精餾純化處理，以便獲得硅烷氣體和四氯化硅；所述熱解反應(yīng)裝置5與所述第二精餾純化裝置4相連，用于使所述硅烷氣體發(fā)生熱解反應(yīng)，以便獲得多晶硅。發(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)，利用該設(shè)備能夠有效地制備獲得電子級多晶硅，并且該設(shè)備涉及的工藝簡單、安全、節(jié)能環(huán)保、成本低，且生產(chǎn)的多晶硅純度高，產(chǎn)生的尾氣和廢渣能夠達(dá)到環(huán)保要求，為電子級多晶硅清潔生產(chǎn)工藝。
[0097]為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更容易地理解本發(fā)明的制備多晶硅的方法及其適用的設(shè)備，下面將結(jié)合圖3-圖11，對本發(fā)明的用于制備多晶硅的設(shè)備整體及其局部的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0098]其中，需要說明的是，各附圖及本文中所述的“STC”是指四氯化硅，“TCS”指三氯氫硅。
[0099]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖3中所示的氯氫化合成反應(yīng)裝置I中氯氫化合成反應(yīng)的條件不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的一些具體示例，氯氫化合成反應(yīng)裝置I中設(shè)置有鎳基催化劑或銅基催化劑，以便在存在鎳基催化劑或銅基催化劑時，使包含四氯化硅和氫氣的氣體混合物與硅粉接觸，發(fā)生所述氯氫化合成反應(yīng)。其中，主要涉及的化學(xué)反應(yīng)為:3SiCl4+2H2+Si——4SiHCl3。由此，能夠有效提高氯氫化合成反應(yīng)的效率，有利于后續(xù)步驟進(jìn)行。其中，包含四氯化硅和氫氣的氣體混合物中四氯化硅和氫氣的比例不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述包含四氯化硅和氫氣的氣體混合物中，四氯化硅和氫氣的摩爾比為1:2~5。由此，氯氫化合成反應(yīng)的效率顯著提高，有利于后續(xù)步驟進(jìn)行。
[0100]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，氯氫化合成反應(yīng)裝置I中進(jìn)行氯氫化合成反應(yīng)的溫度和壓力不受特別限制，只要能夠有效進(jìn)行反應(yīng)，獲得包含三氯氫硅的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物即可。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述氯氫化合成反應(yīng)是在500~550攝氏度的溫度下進(jìn)行的。根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例，所述氯氫化合成反應(yīng)是在500~550攝氏度，1.5~3.5MPa的條件下進(jìn)行的。由此，氯氫化合成反應(yīng)`的效率高，有利于后續(xù)步驟進(jìn)行。
[0101]另外，氯氫化合成反應(yīng)裝置I中所采用的四氯化硅的來源不受特別限制，可以直接提供，也可以從后續(xù)步驟的反應(yīng)產(chǎn)物或廢液中分離獲得。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述四氯化硅的至少一部分來源于所述歧化反應(yīng)裝置3。由此，即將歧化反應(yīng)產(chǎn)物中的四氯化硅進(jìn)行了循環(huán)利用，從而能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。
[0102]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第二精餾純化裝置4與所述氯氫化合成裝置I相連(圖中未示出)，以便將所述第二精餾純化裝置中獲得的四氯化硅用于所述氯氫化合成反應(yīng)。由此，能夠?qū)⒌诙s純化裝置中所產(chǎn)生的四氯化硅進(jìn)行循環(huán)利用，從而能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。
[0103]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參照圖4，本發(fā)明的用于制備多晶硅的設(shè)備可以進(jìn)一步包括:氣液混合裝置6、熱交換裝置7和電阻加熱器8。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述氣液混合裝置6用于將四氯化硅液體與氫氣進(jìn)行混合，得到氣液混合物；所述熱交換裝置7分別與所述氣液混合裝置6和所述氯氫化合成反應(yīng)裝置I相連，用于利用所述氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物對所述氣液混合物進(jìn)行熱交換處理，以便獲得經(jīng)過預(yù)熱的氣液混合物和經(jīng)過冷卻的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物；所述電阻加熱器8分別與所述熱交換裝置7和所述氯氫化合成反應(yīng)裝置I相連，用于對經(jīng)過預(yù)熱的氣液混合物進(jìn)行加熱，以便獲得所述包含四氯化硅和氫氣的氣體混合物，并將所述包含四氯化硅和氫氣的氣體混合物供給至所述氯氫化合成反應(yīng)裝置I。由此，能夠在耗能最少的情況下同時實(shí)現(xiàn)對氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物的冷卻以及對氣液混合物進(jìn)行預(yù)熱，并且能夠有效獲得包含四氯化硅和氫氣的氣體混合物，為后續(xù)循環(huán)中氯氫化合成反應(yīng)提供原料，從而能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。
[0104]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參照圖4，本發(fā)明的用于制備多晶硅的設(shè)備可以進(jìn)一步包括:除塵裝置9和第一冷凝裝置10。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，除塵裝置9與熱交換裝置7相連，以便將所述經(jīng)過冷卻的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行除塵處理；第一冷凝裝置10分別與除塵裝置9和第一精餾純化裝置2相連，用于將經(jīng)過除塵處理的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行冷凝，以便分別回收氫氣和氯硅烷液體，所述氯硅烷液體包含三氯氫硅和四氯化硅，并將所述氯硅烷液體供給至所述第一精餾純化裝置2用于所述第一精餾純化處理。由此，經(jīng)過冷卻的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物通過上述處理后，即可獲得氯硅烷液體和氫氣，而氯硅烷液體和氫氣能夠被分別供給至本發(fā)明的設(shè)備的相應(yīng)裝置，進(jìn)行再次循環(huán)利用，從而能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。
[0105]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一冷凝裝置10與所述氯氫化合成反應(yīng)裝置I相連，用于將所述氫氣供給至所述氯氫化合成反應(yīng)裝置I。由此，能夠?qū)錃庠倮?，為氯氫化合成反?yīng)裝置中進(jìn)行的氯氫化合成反應(yīng)提供原料，節(jié)能環(huán)保，且能夠降低生產(chǎn)成本。
[0106]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一精餾純化裝置2包括串聯(lián)的多個精餾塔，其中，每個精餾塔均沿所述精餾塔的軸向方向自下而上分別設(shè)置進(jìn)料口和出料口。由此，能夠使用于進(jìn)行精餾處理的物料均為沿各精餾塔的軸向方向自下而上運(yùn)動，從而能夠有效提高第一精餾純化裝置中精餾純化處理的效率，有利于后續(xù)步驟的進(jìn)行。
[0107]根據(jù)本發(fā)明的一些具體示例，參照圖5，第一精餾純化裝置2包括串聯(lián)的第一精餾塔21、第二精餾塔22和第三精餾塔23。由此，能夠同時保證適宜的生產(chǎn)成本及較高的精餾純化效率，有利于后續(xù)步驟的進(jìn)行。其中，第一精餾純化裝置2中進(jìn)行第一精餾純化處理的條件即各精餾塔內(nèi)的反應(yīng)條件不受特別限制，只要能夠從包含三氯氫硅的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物中有效純化獲得三氯氫硅`即可。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一精餾塔21的精餾溫度為60~100攝氏度，壓力為0.2MPa，回流比為10~50:1 ;所述第二精餾塔22的精餾溫度為100~140攝氏度，壓力為0.5MPa，回流比為20~50:1 ;所述第三精餾塔23的精餾溫度為60~80攝氏度，壓力為0.2MPa，回流比為20~50:1。由此，能夠保證安全生產(chǎn)，且耗能少、生產(chǎn)成本低、精餾純化效率高、效果好，有利于后續(xù)步驟的進(jìn)行。
[0108]其中，歧化反應(yīng)裝置3中涉及的化學(xué)反應(yīng)主要為:4SiHCl3——SiH4+3SiCl4。而根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，歧化反應(yīng)裝置3中進(jìn)行歧化反應(yīng)的條件不受特別限制，只要能夠安全地進(jìn)行三氯氫硅的歧化反應(yīng)，有效獲得歧化反應(yīng)產(chǎn)物即可。根據(jù)本發(fā)明的一些具體示例，在所述歧化反應(yīng)裝置3中，所述歧化反應(yīng)是在50~80攝氏度，0.2~0.6MPa的條件下進(jìn)行的。由此，生產(chǎn)安全，且耗能少、生產(chǎn)成本低、歧化反應(yīng)效率高、效果好，有利于后續(xù)步驟的進(jìn)行。
[0109]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，歧化反應(yīng)裝置3為歧化反應(yīng)器，參照圖6，所述歧化反應(yīng)器進(jìn)一步包括:歧化反應(yīng)器本體31、三氯氫硅進(jìn)料口 34和歧化反應(yīng)產(chǎn)物出料口 35。其中，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述歧化反應(yīng)器本體31內(nèi)限定出歧化反應(yīng)空間32，并且所述歧化反應(yīng)空間32中設(shè)置有催化劑層33 ;所述三氯氫硅進(jìn)料口 34設(shè)置在所述催化劑層33的下方，用于向所述歧化反應(yīng)空間32中供給三氯氫硅；所述歧化反應(yīng)產(chǎn)物出料口 35設(shè)置在所述催化劑層33的上方，用于將所形成的包含四氯化硅和硅烷的歧化反應(yīng)產(chǎn)物排出所述歧化反應(yīng)器。由此，歧化反應(yīng)效率高、效果好，且生產(chǎn)安全、耗能少、成本低、有利于后續(xù)步驟的進(jìn)行。
[0110]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第二精餾純化裝置4的類型及其中進(jìn)行處理的條件不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的一些具體示例，參照圖7，所述第二精餾純化裝置4為低溫精餾塔，其中，所述低溫精餾塔中的溫度為-60~-80攝氏度，壓力為0.6~1.0MPa,回流比為5~20:1。由此，生產(chǎn)安全，且耗能少、生產(chǎn)成本低、精餾純化效率高、效果好，有利于后續(xù)步驟的進(jìn)行。
[0111]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參照圖8，本發(fā)明的用于制備多晶硅的設(shè)備可以進(jìn)一步包括汽化處理裝置11，所述汽化處理裝置11分別與所述第二精餾純化裝置4和所述熱解反應(yīng)裝置5相連，用于在熱解反應(yīng)之前，預(yù)先將以液體形式儲存的硅烷氣體進(jìn)行汽化處理。由此，有利于熱解反應(yīng)裝置中熱解反應(yīng)的進(jìn)行，從而能夠有效制備獲得多晶硅，并且成本低、需能少，節(jié)能環(huán)保，且熱解反應(yīng)效率高。
[0112]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，熱解反應(yīng)裝置的類型不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的一些具體示例，所述熱解反應(yīng)裝置5為還原爐，所述還原爐中設(shè)置有硅芯作為晶體沉積的載體。由此，熱解反應(yīng)效率高，效果好，制備獲得的電子級多晶硅純度高。根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例，參照圖8，所述還原爐為鐘罩式還原爐。由此，熱解反應(yīng)效率高，效果好。另外，還原爐中硅棒的數(shù)量以及還原爐內(nèi)的溫度、壓力條件也不受特別限制，只要有利于熱解反應(yīng)進(jìn)行即可。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述還原爐內(nèi)設(shè)置有12、24或36對硅棒。由此，可以采用硅芯作為載體。進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還原爐內(nèi)還設(shè)置有與硅芯對數(shù)一致的冷卻夾套。從而，有利于硅烷氣裂解沉積，制備獲得高純的電子級多晶硅。根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例，所述還原爐內(nèi)的溫度為750~900攝氏度，壓力為0.15~0.30MPa。由此，熱解反應(yīng)效率高，效果好，且反應(yīng)安全，制備獲得的電子級多晶硅純度高。
`[0113]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參照圖9，本發(fā)明的用于制備多晶硅的設(shè)備還可以進(jìn)一步包括:閃蒸處理裝置12、第二冷凝裝置13和殘?jiān)幚硌b置14。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如圖9所示，所述閃蒸處理裝置12與所述第一精餾純化裝置2相連，用于將所述第一精餾殘液進(jìn)行閃蒸處理，以便獲得四氯化硅氣體和固體殘?jiān)凰龅诙淠b置13分別與所述閃蒸處理裝置12和所述氣液混合裝置6相連，用于將所述四氯化硅氣體進(jìn)行冷凝處理，以便獲得四氯化硅液體，并將所述四氯化硅液體供給至所述氣液混合裝置6，用于所述氯氫化合成反應(yīng)；所述殘?jiān)幚硌b置14與所述閃蒸處理裝置12相連，用于將所述固體殘?jiān)来芜M(jìn)行堿液水解中和處理以及壓濾處理。由此，能夠有效實(shí)現(xiàn)第一精餾殘液的循環(huán)再利用，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。其中，需要說明的是，當(dāng)?shù)谝痪s純化裝置2如圖5所示，為串聯(lián)的第一精餾塔、第二精餾塔和第三精餾塔時，第一精餾殘液即為第二精餾塔底部排出的殘液。
[0114]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參照圖10，本發(fā)明的用于制備多晶硅的設(shè)備可以進(jìn)一步包括:第一壓縮裝置15和第三冷凝裝置16，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一壓縮裝置15與所述熱解反應(yīng)裝置5相連，用于將熱解反應(yīng)的還原尾氣進(jìn)行壓縮至壓力為6.0~10.0MPa ;所述第三冷凝裝置16與所述第一壓縮裝置15、所述氣液混合裝置6和所述汽化處理裝置11相連，用于將經(jīng)過壓縮的還原尾氣冷凝至溫度為-100~-120攝氏度，以便將硅烷氣體冷凝為硅烷液體并獲得氫氣，以及將所述硅烷液體供給至所述汽化處理裝置11，將所述氫氣供給至所述氣液混合裝置6，用于所述氯氫化合成反應(yīng)。由此，能夠有效對熱解反應(yīng)裝置中產(chǎn)生的還原尾氣進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)無污染排放，保證清潔生產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)還原尾氣的循環(huán)再利用，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。
[0115]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參照圖11，本發(fā)明的用于制備多晶硅的設(shè)備還可以進(jìn)一步包括:第二壓縮裝置17、第四冷凝裝置18、淋洗裝置19和淋洗水處理裝置(圖中未示出)。其中，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第二壓縮裝置17用于將各裝置中所產(chǎn)生的含有氯硅烷但不含硅烷的尾氣進(jìn)行壓縮至壓力為0.25~0.50MPa ;所述第四冷凝裝置18分別與所述第二壓縮裝置17和所述第一精餾純化裝置2相連，用于將經(jīng)過壓縮的含有氯硅烷但不含硅烷的尾氣冷卻至溫度為-15~-30攝氏度，以便獲得氯硅烷液體和剩余氣體，并將所述氯硅烷液體供給至所述第一精餾純化裝置2用于所述第一精餾純化處理；所述淋洗裝置19與所述第四冷凝裝置18相連，用于將所述剩余氣體進(jìn)行淋洗，以便獲得經(jīng)過淋洗的氣體和淋洗水；所述淋洗水處理裝置與所述淋洗裝置19相連，用于利用堿液對所述淋洗水進(jìn)行中和，并對中和后液進(jìn)行壓濾，以便得到中和水和濾渣。由此，能夠有效對各裝置中所產(chǎn)生的含有氯硅烷但不含硅烷的尾氣進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)無污染排放，保證清潔生產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)尾氣的循環(huán)再利用，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。
[0116]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還可以通過管道將所述中和水供給至所述淋洗裝置19，用于對所述剩余氣體進(jìn)行淋洗。由此，能夠?qū)⒅泻退M(jìn)行循環(huán)利用，從而降低生產(chǎn)成本，并實(shí)現(xiàn)無污染排放，保證清潔生產(chǎn)。
[0117]下面通過具體的實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行說明，需要說明的是這些實(shí)施例僅僅是為了說明目的，而不能以任何方式解釋成對本發(fā)明的限制。另外，在下列實(shí)施例中如果沒有特別說明，則所采用的設(shè)備和材料均為市售可得的。
[0118]實(shí)施例1
[0119]利用圖3-圖11所示的設(shè)備，參照圖1和圖2所示的流程，根據(jù)本發(fā)明的用于制備多晶硅的方法，按照以下工序步驟制 備多晶硅:
[0120](I)氯氫化合成步驟:來自下述步驟(2)、步驟(3)的四氯化硅與氫氣經(jīng)過氣液混合器配比混合后，與氫化反應(yīng)器出口氣體經(jīng)過熱交換，進(jìn)入電阻加熱器加熱至一定溫度，該混合氣體直接進(jìn)入氫化反應(yīng)器中，控制溫度500~550度，壓力1.5~3.5MPa，四氯化硅與氫氣配比1:2~1:5，鎳基或者銅基觸媒作用下，與硅粉反應(yīng)。反應(yīng)后的氣體經(jīng)過高效氣固除塵器后在氣氣換熱器中與來自氣液混合器的氣體換熱，降溫后的反應(yīng)氣體進(jìn)入鼓泡除塵塔，將固體粉塵進(jìn)一步除塵后進(jìn)入集成冷凝器，氯硅烷冷凝進(jìn)入液體收集罐，氫氣分離出來經(jīng)壓縮機(jī)進(jìn)入氣液混合器循環(huán)利用。
[0121](2)氯硅烷提純步驟:利用三氯氫硅和四氯化硅沸點(diǎn)的差異，在相同溫度下有不同的揮發(fā)度的原理，采用三塔(即精餾塔)提純?nèi)葰涔?。殘液從第二精餾塔排出，經(jīng)過提純的TCS從第三精餾塔頂部采出，回收的STC從第三精餾塔底部排出返回至步驟(1)中的氣液混合器。得到純度為99%以上的三氯氫硅。
[0122](3)三氯氫硅歧化步驟:控制歧化反應(yīng)器的溫度50~80°C，壓力0.2~0.6MPa，在催化劑作用下，將第三精餾塔頂部采出的TCS通入反應(yīng)器中，發(fā)生歧化反應(yīng)，產(chǎn)生硅烷氣。
[0123](4)硅烷氣低溫精餾步驟:利用B、P、C等雜質(zhì)、氯硅烷與硅烷氣體沸點(diǎn)的差異，在相同溫度下有不同的揮發(fā)度的原理，采用低溫精餾塔提純硅烷氣。來自于步驟(3)的硅烷氣進(jìn)入低溫精餾塔，控制塔內(nèi)溫度-60~_80°C，壓力0.60~1.0MPa,回流比5:1~20:1。從塔頂采出的硅烷純度能夠達(dá)到9N-11N，主要去除了 B、P、Al、C等雜質(zhì)化合物。從塔頂采出的高純硅烷氣去步驟(5)，雜質(zhì)等從塔底排出。
[0124](5)硅烷氣高溫?zé)峤獠襟E:來自步驟(4)的高純硅烷氣進(jìn)入汽化器，汽化為氣體進(jìn)入鐘罩式還原爐，內(nèi)部設(shè)置硅芯作為晶體沉積的載體，可以是12對棒、24對棒或者36對棒還原爐。控制內(nèi)部溫度750~900°C，0.15MPa~0.30MPa下，硅烷氣體裂解沉積在硅芯上，生成棒狀電子級多晶硅。產(chǎn)生的還原尾氣回收后返回至步驟(7)處理。其中，硅烷氣一次裂解轉(zhuǎn)化效率能達(dá)到90%以上。
[0125](6)殘液回收步驟:來自步驟(2)第三精餾塔底部排出的殘液，富含四氯化硅和少量的固體殘?jiān)?jīng)過閃蒸罐蒸發(fā)，閃蒸罐帶有攪拌裝置，軸與本體采用機(jī)械密封，其外部為蒸汽夾套，采用蒸汽加熱。從閃蒸罐蒸發(fā)出來的四氯化硅氣體進(jìn)入后續(xù)的水冷器冷凝，四氯化硅液體返回至步驟(1)中氣液混合器。固體殘?jiān)?jīng)過與堿液水解中和后經(jīng)壓濾為無害中和渣排出。
[0126](7)尾氣回收步驟:整個系統(tǒng)分為兩股尾氣。尾氣I為含有氯硅烷的尾氣，其中不含硅烷氣。此部分尾氣經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮至0.25~0.50MPa,進(jìn)入深冷器，控制深冷溫度-15~-30°C，氯硅烷冷凝下來返回至步驟(2)，未冷凝下來的氣體進(jìn)入尾氣淋洗塔，淋洗后的合格氣體放空，淋洗水與堿液中和后壓濾，濾渣外排，中和水返至淋洗塔循環(huán)利用；尾氣2為富含氫氣和少量硅烷氣的氣體，即從鐘罩式還原爐出來的還原尾氣，此部分氣體經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮至6.0~10.0MPa，進(jìn)入深冷器冷凝至-100~_120°C，硅烷氣冷凝為液體進(jìn)入汽化器，氫氣分離出來進(jìn)入氯氫化合成反應(yīng)裝置。
[0127]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示 例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個或多個實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0128]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種制備多晶娃的方法，其特征在于，包括: Ca)使硅粉、氫氣以及選自氯化氫與四氯化硅的至少一種發(fā)生氯氫化合成反應(yīng)，以便獲得包含三氯氫娃的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物； (b)對所述包含三氯氫硅的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行第一精餾純化處理，以便獲得三氯氫硅和第一精餾殘液； (c)使所述三氯氫硅發(fā)生歧化反應(yīng)，以便獲得包含四氯化硅和硅烷的歧化反應(yīng)產(chǎn)物； (d)對所述歧化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行第二精餾純化處理，以便獲得硅烷氣體和四氯化硅；以及 (e)使所述硅烷氣體在還原爐中發(fā)生熱解反應(yīng)，其中，所述還原爐中設(shè)置有硅芯作為晶體沉積的載體，以便獲得多晶硅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(a)中，在存在鎳基催化劑或銅基催化劑時，使包含四氯化硅和氫氣的氣體混合物與硅粉接觸，以便發(fā)生所述氯氫化合成反應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述包含四氯化硅和氫氣的氣體混合物中，四氯化硅和氫氣的摩爾比為1:2~5。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述氯氫化合成反應(yīng)是在500~550攝氏度的溫度下進(jìn)行的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述氯氫化合成反應(yīng)是在500~550攝氏度，1.5~3.5MPa的條件下進(jìn)行的。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在步驟(a)中，所述四氯化硅的至少一部分是通過對三氯氫硅進(jìn)行歧化反應(yīng)而獲得的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，將步驟(d)中獲得的四氯化硅用于所述氯氫化合成反應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述包含四氯化硅和氫氣的氣體混合物是通過下列步驟獲得的: 將四氯化硅液體與氫氣進(jìn)行混合，得到氣液混合物； 利用所述氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物對所述氣液混合物進(jìn)行熱交換處理，以便獲得經(jīng)過預(yù)熱的氣液混合物和經(jīng)過冷卻的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物；以及 利用電阻加熱器，對經(jīng)過預(yù)熱的氣液混合物進(jìn)行加熱，以便獲得所述包含四氯化硅和氫氣的氣體混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括: 將所述經(jīng)過冷卻的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行除塵處理； 將經(jīng)過除塵處理的氯氫化合成反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行冷凝，以便分別回收氫氣和氯硅烷液體，所述氯硅烷液體包含三氯氫硅和四氯化硅；以及 將所述氯硅烷液體用于所述第一精餾純化處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，將所述氫氣返回用于進(jìn)行所述氯氫化合成反應(yīng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一精餾純化處理是利用串聯(lián)的多個精餾塔進(jìn)行的，其中，在每個精餾塔中，用于進(jìn)行精餾處理的物料均為沿所述精餾塔的軸向方向自下而上運(yùn)動。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一精餾純化處理是利用串聯(lián)的第一精餾塔、第二精餾塔和第三精餾塔進(jìn)行的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一精餾塔的精餾溫度為60~100攝氏度，壓力為0.2MPa，回流比為10~50:1 ;所述第二精餾塔的精餾溫度為100~140攝氏度，壓力為0.5MPa，回流比為20~50:1 ;所述第三精餾塔的精餾溫度為60~80攝氏度，壓力為0.2MPa，回流比為20~50:1。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述歧化反應(yīng)是在50~80攝氏度，0.2~0.6MPa的條件下進(jìn)行的。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述歧化反應(yīng)是在歧化反應(yīng)器中進(jìn)行的，所述歧化反應(yīng)器進(jìn)一步包括: 歧化反應(yīng)器本體，所述歧化反應(yīng)器本體內(nèi)限定出歧化反應(yīng)空間，并且所述歧化反應(yīng)空間中設(shè)置有催化劑層； 三氯氫硅進(jìn)料口，所述三氯氫硅進(jìn)料口設(shè)置在所述催化劑層的下方，用于向所述歧化反應(yīng)空間中供給三氯氫硅；以及 歧化反應(yīng)產(chǎn)物出料口，所述歧化反應(yīng)產(chǎn)物出料口設(shè)置在所述催化劑層的上方，用于將所形成的包含四氯化硅和硅烷的歧化反應(yīng)產(chǎn)物排出所述歧化反應(yīng)器。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二精餾純化處理是在低溫精餾塔中進(jìn)行的，其中，所述低溫精餾塔中的溫度為-60~-80攝氏度，壓力為0.6~1.0MPa,回流比為5~20:1。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將步驟(d)中獲得的所述硅烷氣體以液體形式采集儲存，并且在進(jìn)入還原爐中發(fā)生熱解反應(yīng)之前，預(yù)先將液體形式的硅烷在汽化器中進(jìn)行汽化處理。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述還原爐為鐘罩式還原爐。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述還原爐內(nèi)設(shè)置有12、24或36對硅棒。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述還原爐內(nèi)的溫度為750~900攝氏度，壓力為0.15~0.30MPa。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括: 將所述第一精餾殘液進(jìn)行閃蒸處理，以便獲得四氯化硅氣體和固體殘?jiān)? 將所述四氯化硅氣體進(jìn)行冷凝處理，以便獲得四氯化硅液體； 將所述四氯化硅液體用于所述氯氫化合成反應(yīng)； 以及 將所述固體殘?jiān)来芜M(jìn)行堿液水解中和處理以及壓濾處理。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括: 將步驟(e)中的還原尾氣進(jìn)行壓縮至壓力為6.0~10.0MPa ； 將經(jīng)過壓縮的還原尾氣冷凝至溫度為-100~-120攝氏度，以便將硅烷氣體冷凝為硅烷液體，并獲得氫氣；以及 將所述氫氣用于所述氯氫化合成反應(yīng)。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括: 將各步驟中所產(chǎn)生的含有氯硅烷但不含硅烷的尾氣進(jìn)行壓縮至壓力為0.25~,0.50MPa,并進(jìn)一步冷卻至-15~-30攝氏度的溫度，以便獲得氯硅烷液體和剩余氣體； 將所述氯硅烷液體進(jìn)行所述第一精餾純化處理； 將所述剩余氣體進(jìn)行淋洗，以便獲得經(jīng)過淋洗的氣體和淋洗水；以及 利用堿液對所述淋洗水進(jìn)行中和，對中和后液進(jìn)行壓濾，以便得到中和水和濾渣。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，將所述中和水用 于對所述剩余氣體進(jìn)行淋洗。
【文檔編號】C01B33/035GK103482630SQ201310373781
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】萬燁, 張升學(xué), 嚴(yán)大洲, 毋克力, 肖榮輝, 湯傳斌, 楊永亮 申請人:中國恩菲工程技術(shù)有限公司