[发明专利]三氯氢硅和四氯化硅的精馏方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三氯氢硅和四氯化硅的精馏方法。

背景技术

太阳能具有清洁性、安全性、长寿命以及免维护性等其他常规能源所不具备的优点，光伏能源被认为是二十一世纪最重要的新能源。近两年来光伏产业发展迅猛，上游主要原材料多晶硅近两年发展迅速。

目前国内的多晶硅工厂大多采用的是改良西门子法生产多晶硅，其大致的主要工艺流程包括：氯化氢合成工段、三氯氢硅合成工段、三氯氢硅和四氯化硅精馏工段、氢化还原工段和尾气回收工段等。在三氯氢硅和四氯化硅精馏得到合格的三氯氢硅和四氯化硅产品后送入还原炉或氢化炉，其中三氯氢硅在还原炉中反应生产多晶硅产品，四氯化硅在氢化炉中转化为三氯氢硅。

由于多晶硅产品对纯度要求极高，太阳能级的产品要求杂质硼的含量低于0.3ppb(wt)，杂质磷的含量低于lppb(wt)，而电子级的多晶硅产品则要求更为苛刻，杂质硼的含量低于0.1ppb(wt)，杂质磷的含量低于0.3ppb(wt)。因而精馏系统在多晶硅装置中起着举足轻重的作用，高效稳定的精馏系统是保证多晶硅产品质量的基础。同时，科学合理的精馏流程设计能有效降低建设成本，减小运行费用，直接影响到多晶硅产品的成本，进而影响到产品的竞争力。

目前国内的多晶硅工厂，精馏塔绝大多数采用的是板式塔，塔的高度较高，需要的回流泵扬程较高，操作弹性小，且为了保证产品质量精馏塔的个数都较多，这也导致了系统的建设、运行及维护费用都较高。同时，多数工厂都没有高纯四氯化硅的精馏，这导致需要处理大量的粗四氯化硅，而粗四氯化硅处理费用较高，这是长久以来困扰多晶硅工厂的一个难题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种三氯氢硅和四氯化硅的精馏方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种三氯氢硅和四氯化硅的精馏方法，包括如下步骤：将含有液态氯硅烷和微量液体杂质和微量固体杂质的混合物通入蒸发器，除去固体杂质，得到的气体通入冷凝器，冷凝为液相通入第一精馏塔，在塔顶操作温度为55～68℃，塔釜的操作温度为70～82℃，塔顶操作压力为0.16～0.26MPaG，塔釜操作压力为0.21～0.31MPaG，操作回流比为650～900的条件下精馏，从第一精馏塔顶除去杂质二氯氢硅，硼的氯化物以及少量的三氯氢硅，将所述第一精馏塔的塔底釜液通入第二精馏塔；在第二精馏塔塔顶操作温度为40～57℃，塔釜的操作温度为80～94℃，塔顶操作压力为0.06～0.16MPaG，塔釜操作压力为0.11～0.21MPaG，操作回流比为20～35的条件下精馏，从第二精馏塔顶分离出塔顶物质通入第三精馏塔，将所述第二精馏塔的塔底釜液通入第五精馏塔；在第三精馏塔塔顶操作温度为50～63℃，塔釜的操作温度为60～73℃，塔顶操作压力为0.11～0.21MPaG，塔釜操作压力为0.14～0.25MPaG，操作回流比为2000～3500的条件下精馏，从第三精馏塔顶除去三氯氢硅中残存的极微量的轻组分杂质，将所述第三精馏塔的塔底釜液通入第四精馏塔；在第四精馏塔塔顶操作温度为50～63℃，塔釜的操作温度为60～73℃，塔顶操作压力为0.11～0.21MPaG，塔釜操作压力为0.14～0.25MPaG，操作回流比为15～30的条件下精馏，从第四精馏塔顶得到合格的高纯度的三氯氢硅产品，从所述第四精馏塔的塔底分离出微量的重组分杂质；在第五精馏塔塔顶操作温度为40～58℃，塔釜的操作温度为80～94℃，塔顶操作压力为0.06～0.16MPaG，塔釜操作压力为0.09～0.19MPaG，操作回流比为140～250的条件下精馏，从第五精馏塔顶得到的三氯氢硅返回第二精馏塔，将所述第五精馏塔的塔底釜液送至第六精馏塔；在第六精馏塔塔顶操作温度为67～85℃，塔釜的操作温度为79～95℃，塔顶操作压力为0.06～0.16MPaG，塔釜操作压力为0.09～0.19MPaG，操作回流比为5～10的条件下精馏，从第六精馏塔顶得到合格的高纯的四氯化硅产品，从所述第六精馏塔的塔底釜液排放少量的高沸点杂质。

第一精馏塔、第二精馏塔、第三精馏塔、第四精馏塔、第五精馏塔和第六精馏塔为填料塔。

本发明的优点：

本发明所采用的精馏塔数量少。生产高纯三氯氢硅只需要四个精馏塔即可完成，生产高纯四氯化硅仅需要二个精馏塔，通过操作流程的合理配置，用较少的精馏塔即满足了生产的要求，一方面降低了投资成本，同时也减小了运行费用。

本发明中所有精馏塔均为填料塔，与板式塔相比填料塔具有传质通量高、处理能力大、压降低、综合造价低等诸多优点。