[发明专利]一种四氯化硅制备三氯氢硅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种四氯化硅采用氯氢化方法制备三氯氢硅，具体地说通过氯氢化法由四氯化硅、氢气、氯化氢和硅粉的反应来制备三氯氢硅。

背景技术

随着光伏产业的快速发展，太阳能电池的原料多晶硅出现了严重供不应求，这极大激发了我国多晶硅产业发展热潮，国内多晶硅生产厂家持续增加，规模不断扩大。目前国内绝大部分多晶硅厂家采用的工艺方法是西门子改良法，该反应除了生成高纯度多晶硅外，还生成副产物如四氯化硅和氯化氢等。因此，整个多晶硅生产过程中将有大量的尾气排出。例如，生产1吨多晶硅将有约10-20吨四氯化硅和1-5吨氯化氢产生。四氯化硅是易水解生成盐酸，难以运输和处理。氯化氢会造成酸污染。

对四氯化硅的处理根本出路在于氢化，使其转化成三氯氢硅，重新返回系统循环利用，由于国外三菱、Wacker等公司对氢化技术的封锁，现在国内大多数企业还没有成熟的氢化方法，如何连续、稳定地将四氯化硅转化为三氯氢硅返回多晶硅生产系统，成为制约我国多晶硅产业发展的重要瓶颈。

目前国内四氯化硅的还原方法主要有热氢化、冷氢化和氯氢化三种。这几种氢化方法的比较结果见表1。

表1

氢化方式能耗转化率投资费用操作性热氢化高较低高易操作冷氢化低较低高较难操作氯氢化低较低低较难操作

从表1可以看出，氯氢化工艺具有能耗低、投资小、转化率较高等特点。但在具体生产过程中，现有的氯氢化工艺也存在一些弊端，例如：

1、主反应所采用的镍催化剂成本过高（粉末状镍触媒与硅粉的质量比为1﹪-10﹪）。

2、干法除尘装置回收的硅粉不能直接返回氢化反应器，有时甚至需要停车清理。

3、湿法除尘装置不能完全处理氯硅烷混合气中的硅粉和金属氯化物，造成后续设备及管道的堵塞。

发明目的

本发明的目的就是克服现有技术中的不足之处，提供一种操作简单方便、连续稳定、节能降耗的四氯化硅氯氢化的改进方法。即对现有四氯化硅氯氢化法进行改进。

本发明为实现上述目的采用如下技术方案：

一种四氯化硅制备三氯氢硅的方法：

（1）将过量的干燥好的金属硅粉置于氢化反应器中，厚度为2～3m,通过加热装置将四氯化硅与氢气分别加热到450～600℃，按摩尔质量比1：1～5的比例进行混合均匀后通入氢化反应器，连续生成三氯氢硅。混合气体流速控制在10m/s，氢化反应器温度保持在400～600℃，压力维持在3.0～3.5MPa，主要反应为：

Si＋2H₂＋3SiCl₄→4SiHCl₃     （A）