[发明专利]连续式氯硅烷残液回收处理装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种连续式氯硅烷残液回收处理装置及方法；特别是涉及氯硅烷中高沸物六氯乙硅烷（也称六氯二硅烷、全氯乙硅烷）的回收方法及其装置。

背景技术

多晶硅是电子工业和光伏产业所需的主要原料，是我国电子信息产业和太阳能光伏产业发展所必需的战略物资。

在多晶硅的生产过程中，伴随着精馏提纯氯硅烷合成反应、还原反应与冷（热）氢化反应尾气的进行会不可避免产生一定量的残液，这部分残液就多晶硅的生产而言无直接利用价值，此外由于这部分残液中固含量较高，含有高聚物，粘度大，正常的连续排放过程难以实现，需要人工操作，且这部分物料氧化性强，极易水解产生氯化氢，对撞击敏感，容易燃烧，暴露在空气中非常危险，一般的处理方式为粗放式的水解，这既是对原料的浪费，又对人和环境造成了极大的危害。目前氯硅烷残液成为让许多多晶硅企业头疼且限制多晶硅行业发展的瓶颈问题。

通过对冷（热）氢化渣浆及精馏残液、合成炉精馏残液、还原炉精馏残液等做了大量国内国外相关文献研究及对个别样品的检测后，基本确定氯硅烷残液主要由以下四部分组成：

残液中含量最多的是单硅氯硅烷，是多晶硅生产的重要原料，具有一定的回收价值。专利EP0634418中提到Si2Cl6沸点以上的高沸物可用于生产传热流体、润滑剂、硅橡胶、树脂、密封粘合剂等化工产品，也具有一定的回收价值。此外值得注意的是氯硅烷残液中的高沸组分中的所占比例大的六氯二硅烷具有极高的附加值，若进行适当的提纯即可带来非常大的额外经济效益。

Si2Cl6可以用来气相沉积制作无定形硅薄膜及其外延膜（如SiN、SiGe、SiC等），相对于传统的硅烷、二氯二氢硅气相沉积法，其沉积温度低、选择性高、薄膜密度均匀且薄膜性能优越，此外Si2Cl6也是一种极高活性的脱氧剂，光学纤维原料、玻璃、乙硅烷原料，是一种非常昂贵的化工原料。

显而易见，与合理回收残液中各种组分相比，残液水解会造成巨大的浪费，特别是随着多晶硅产量的不断扩大，未被合理回收的残液成倍增加，若能有效回收残液中的高附加值组分，特别是六氯二硅烷，必将使企业在当今激烈的多晶硅市场竞争中立于不败之地。但是，由于含冷氢化工序、合成工序的氯硅烷残液中杂质多，有机氯硅烷如三氯甲基硅烷（沸点70.2℃）与四氯化硅（沸点56.8℃）、四氯化钛（沸点136℃）与六氯二硅烷（沸点145℃）又接近，对回收提纯分离工艺要求很高。

美国专利US6090360提出使用一种连续式的以喷雾干燥为主的工艺回收氯硅烷残液中固体、高沸物、四氯化硅各成分，但实际操作运行困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种经济、环保型回收处理方法及其装置，处理多晶硅生产中冷（热）氢化渣浆及精馏残液、合成工序精馏残液、还原炉精馏残液构成的氯硅烷残液，回收残液中各种有价值成分如四氯化硅与高沸硅油，特别是具有极高价值的六氯二硅烷。此外，本法也旨在提供一种可以有效的除去与四氯化硅难分离的有机氯硅烷、与六氯二硅烷难分离四氯化钛的工艺。综合以上要求，根据残液处理量大的情况，本发明分别提供了一种连续式的工艺及装置。

本发明的连续式氯硅烷残液回收处理技术方案如下：