[发明专利]回收多晶硅生产的尾气中氯化氢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅生产领域，特别是涉及一种氯化氢回收的方法。 

背景技术

在多晶硅生产中，还原炉和/或氢化炉里产生的尾气组成如下：二氯二氢硅SiH₂Cl₂ (简称DCS)、三氯氢硅SiHCl₃(简称TCS)、四氯化硅SiCl₄(简称TET)、氢气和氯化氢。尾气回收技术是将上述组分从混合气体中分别进行回收。回收的氢气回到还原炉和/或氢化炉做还原剂，在还原炉中和三氯氢硅反应生产最终产品多晶硅；回收的氯化氢返回三氯氢硅合成工段做合成原料。 

如果回收的氯化氢中氢气含量较高，三氯氢硅合成工段反应物的浓度低，产品三氯氢硅的收率也相应的降低，对三氯氢硅合成的产率造成了影响。同时氯化氢里边氢气含量增加，会造成返回还原炉和/或氢化炉的氢气量就减小，加大了制氢的负荷。 

目前国内多晶硅行业中广泛应用的尾气回收技术是干法回收利用技术，该技术在实际应用中主要有以下两类流程。 

第一类流程，将多晶硅生产中还原炉和/或氢化炉里产生的尾气经过冷却、冷凝，使大部分的二氯二氢硅、三氯氢硅和四氯化硅液化，剩余的气体进入氯化氢吸收塔，通过利用氯硅烷(三氯氢硅和四氯化硅的混合物)溶液吸收尾气中的氯化氢和气态氯硅烷实现氢气的分离；然后富氯化氢的氯硅烷溶液又进入氯化氢精馏塔，通过精馏分离氯化氢和氯硅烷。精馏塔顶冷凝器采用分凝器，氯化氢是以气态的形式从精馏塔顶分离出来的。因为在吸收过程中氢气在氯硅烷中是有一定溶解度的，所以通过精馏塔后，混合溶液中的氢气只能混入氯化氢中一起离开，这样就导致氯化氢中氢气含量高。 

第二类流程(专利公开号：CN101357287A)，是先对尾气加压冷却、冷凝使三氯氢硅和四氯化硅液化，实现其与二氯二氢硅、氯化氢和氢气混合气的分离；然后用四氯化硅吸收混合气相中的二氯二氢硅和氯化氢，实现其和氢气的分离；后来又通过升温使二氯二氢硅和氯化氢汽化解吸；最后通过对二氯二氢硅和氯化氢混合气压力和温度的控制，使二氯二氢硅液化，实现二氯二氢硅和氯化氢的分离。这个流程，氯化氢是以气态形式分离出来的。因为在吸收过程中氢气在氯硅烷中是有一定溶解度的，所以四氯化硅中溶解的氢气最后也进入氯化氢里面，氯化氢中氢气含量比较高。 

两类流程中氯化氢均以气体形式分离出来的，因此，少量氢气不可避免地混入氯化氢气体中。 

氯化氢进入三氯氢硅合成炉与硅粉反应生产三氯氢硅，三氯氢硅合成炉气体进料量是一定的，如果氯化氢中含有氢气，氢气浓度高，氯化氢的总量就少了。反应物的浓度低，产品三氯氢硅的收率也相应的降低。 

由如下三氯氢硅合成的反应方程式可知，氢气是合成反应的反应产物，氢气浓度增加会抑制主反应，从而降低了三氯氢硅的产率。 

Si+3HCl→SiHCl₃+H₂

尾气回收分离出来的氢气要送回还原炉和/或氢化炉做还原剂，还原炉和/或氢化炉的氢气一部分来自尾气回收，一部分采用新鲜氢气。氯化氢里边氢气含量增加，返回还原炉和/或氢化炉的氢气量就减小，这样就加大了新鲜氢气的用量。 

氯化氢气体体积大储存很困难，且单位容积的容器储存的氯化氢气体的量很小。如果三氯氢硅合成出现问题，尾气回收的氯化氢气体难于储存，将会导致尾气回收停车，引起还原炉和/或氢化炉停车。由于还原炉的多晶硅生产是三四天的时间才能生产一炉产品，在多晶硅棒没有长大到标准尺寸时停车，硅棒无法再次击穿，只能将未长大的硅棒卸下，重新安装硅芯，损失较大。如果尾气回收工段出现问题，三氯氢硅合成的氯化氢供应量就会不足，三氯氢硅合成就会部分停车，对三氯氢硅的生产影响很大。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的回收的氯化氢中氢气浓度高和气态氯化氢存储困难的不足，提供一种回收多晶硅生产的尾气中氯化氢的方法。 

本发明的技术方案概述如下：