[发明专利]锌还原法制备高纯多晶硅的装置

说明书

技术领域

本发明涉及光伏技术，尤其涉及一种锌还原法制备高纯多晶硅的装置。

背景技术

在光伏产业中，多晶硅的生产工艺主要有西门子法、改良西门子法、硅烷热分解法和流化床法，此外还有采用区域熔炼法对冶金级硅进行提纯的。而采用SiHCl₃作为原料的改进西门子法供应的太阳能级多晶硅占整个世界太阳能级多晶硅供应量的70～80％。

由于SiCl₄对人、生物及环境的危害性较大，因此SiCl₄的环境危害和巨量储存问题成为了多晶硅企业急需解决的重大问题。改良西门子法是将副产品SiCl₄氢化回收。由于SiCl₄氢化技术效率不高，且每生产1公斤的多晶硅将会有约18公斤的SiCl₄副产物产生，生产成本高。另外，常温下SiCl₄是一种有毒有害的强腐蚀性液体，对环境造成严重的污染。

采用锌还原四氯化硅的技术来生产高纯多晶硅和高纯无水氯化锌的工艺技术路线，可同时解决数量巨大的有毒副产物四氯化硅的利用问题。

发明内容

本发明的目的，就是为了提供一种锌还原法制备高纯多晶硅的装置，以解决数量巨大的有毒副产物四氯化硅的利用问题。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种锌还原法制备高纯多晶硅的装置，包括通过管道顺序相连的锌熔化池、锌蒸汽稳定池、反应器、分离器、尾气管、第一尾气收集器和第二尾气收集器，在锌熔化池上连接有锌线进料管，在锌线进料管上连接有保护气进口管，在反应器上连接有SiCl₄进料管，在分离器下方连接有多晶硅收集器。

所述的锌熔化池、锌蒸汽稳定池、反应器、分离器、多晶硅收集器和尾气管分别采用耐高温的高纯石英玻璃制造。

所述的第一尾气收集器和第二尾气收集器分别采用耐腐蚀的不锈钢制造，并且第一尾气收集器的顶部和第二尾气收集器的顶部通过管道直线连接。

所述的锌熔化池内设有加热电阻丝；所述的锌蒸汽稳定池、反应器、分离器、尾气管和多晶硅收集器的外围分别设有电热保温层；在顺序连接锌熔化池、锌蒸汽稳定池、反应器、分离器和尾气管的管道外围分别设有电热保温层；在连接分离器与多晶硅收集器的管道外围设有电热保温层。

在锌蒸汽稳定池与反应器的连接管道上设有第一密封连接法兰，在反应器与分离器的连接管道上设有第二密封连接法兰，在分离器与多晶硅收集器的连接管道上设有第三密封连接法兰，在多晶硅收集器与尾气管的连接管道上设有第四密封连接法兰，在尾气管与第一尾气收集器的连接管道上设有第五密封连接法兰，在第一尾气收集器与第二尾气收集器的连接管道上设有第六密封连接法兰。

所述的锌线进料管与锌熔化池之间采用耐高温橡胶密封连接；保护气进口管与锌线进料管之间采用耐高温橡胶密封连接；SiCl₄进料管与反应器之间采用耐高温橡胶密封连接。

所述的各密封连接法兰分别采用榫密封连接。

本发明的锌还原法制备高纯多晶硅的装置由于采用来源广泛的石英玻璃材料制造，其他特殊材料用量很少，因而成本不高；配合外置的锌线进料系统、外置的四氯化硅进料系统、保护气系统和少量废气的处理系统，很好地保证了由高纯锌以气态形式还原四氯化硅来制取高纯多晶硅的工艺路线的实现，而且环保效益非常显著。而且本发明的反应装置结构紧凑新颖、能耗小、无污染、制造装配简单、运行经济成本低、操作方便、生产量可大可小的优点，还具有连续不间断生产的优势。

附图说明

图1是本发明锌还原法制备高纯多晶硅的装置的基本结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明锌还原法制备高纯多晶硅的装置，包括通过管道顺序相连的锌熔化池1、锌蒸汽稳定池2、反应器3、分离器4、尾气管5、第一尾气收集器61和第二尾气收集器62，在锌熔化池1上连接有锌线进料管7，在锌线进料管上连接有保护气进口管71，在反应器3上连接有SiCl₄进料管8，在分离器下方连接有多晶硅收集器9。

本发明中的锌熔化池1、锌蒸汽稳定池2、反应器3、分离器4、多晶硅收集器9和尾气管5分别采用耐高温的高纯石英玻璃制造。

本发明中的第一尾气收集器61和第二尾气收集器62分别采用耐腐蚀的不锈钢制造，并且第一尾气收集器的顶部和第二尾气收集器的顶部通过管道直线连接。