[实用新型]四氯化硅冷氢化生产三氯氢硅的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及多晶硅生产领域，特别是涉及四氯化硅冷氢化生产三氯氢硅的系统。

背景技术

多晶硅生产是一个高耗能的产业，如何改进工艺降低生产成本已成为各企业是否可持续发展的重点。作为多晶生产中仅次于多晶还原工序的耗能大户冷氢化工序，其内部的能量循环利用及一次氢化率的提高在全系统的节能降耗上占据较大的比重。

目前多晶硅企业冷氢化工序通常的系统结构示意图如图1所示。四氯化硅液体与预热后的氢气进入四氯化硅汽化器混合，通过外供蒸汽将混合气加热汽化，并使四氯化硅和氢气按一定的配比进入电加热器。混合气在电加热中加热到600℃后进入氢化反应器，与氢化反应器中的硅粉和催化剂的混合固体发生反应。反应生成气的温度大约为550℃，其中含有约25％的三氯氢硅、75％的四氯化硅以及少量的硅粉固体颗粒。反应生成气进入硅粉过滤器，除去硅粉固体颗粒，然后进入水冷器，利用循环水初步冷凝后，再进入深度冷凝单元，将其中的三氯氢硅、四氯化硅冷凝下来送至冷凝料罐，未凝氢气送回冷氢化系统继续循环使用。冷凝料罐中的氯硅烷通过氯硅烷循环泵分送至分离单元将氯硅烷中的三氯氢硅和四氯化硅分离，三氯氢硅送至后续系统，四氯化硅送回冷氢化系统继续循环使用。

在现有的冷氢化工序中，至少存在如下缺陷：1）反应生成气中所含的热量均被冷凝单元消耗掉，造成了大量冷媒和热媒的浪费；2）需要消耗大量的催化剂；3）催化剂中含有铝、铁等杂质，不但对氢化反应器和管道、阀门内壁磨损严重，还会使三氯氢硅产品质量下降；4）一次氢化率低，只能到25％左右。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中存在的上述缺陷之一，提供一种四氯化硅冷氢化生产三氯氢硅的系统。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型提供了一种四氯化硅冷氢化生产三氯氢硅的系统，包括氢化反应装置，所述氢化反应装置使得包括四氯化硅、氢气和硅粉的原料进行冷氢化反应，以生成所需的三氯氢硅；所述氢化反应装置包括串联的多级氢化反应器，所述四氯化硅顺序经过每一级氢化反应器，并在其中分别进行冷氢化反应。

在一种实施方式中，所述系统还可以包括设置在所述氢化反应装置之后的第一硅粉过滤器，所述第一硅粉过滤器从所述氢化反应装置排出的总反应生成气中过滤掉残余硅粉。

在一种实施方式中，所述氢化反应装置还可以包括设置在所述多级氢化反应器中每相邻两级氢化反应器之间的第二硅粉过滤器，所述相邻两级氢化反应器中的前级氢化反应器排出的级间反应生成气经所述第二硅粉过滤器过滤掉残余硅粉后进入后级氢化反应器。

在一种实施方式中，所述多级氢化反应器中的每一级氢化反应器可以分别接收所述原料中的硅粉。

在一种实施方式中，所述系统还可以包括：

接收所述原料中的四氯化硅和氢气的四氯化硅汽化器，所述四氯化硅汽化器将液态的四氯化硅汽化成气态的四氯化硅，并排出四氯化硅和氢气按一定配比混合的汽化处理后气体；

接收来自所述氢化反应装置的所述总反应生成气以及来自所述四氯化硅汽化器的汽化处理后气体的进出气换热器，所述进出气换热器使得所述总反应生成气与所述汽化处理后气体在其中进行第一换热，以加热所述汽化处理后气体；以及

接收所述加热的所述汽化处理后气体的电加热器，所述电加热器将所述汽化处理后气体加热到进行所述冷氢化反应所需的温度后送入所述氢化反应装置。

在一种实施方式中，所述系统也可以包括：

接收所述原料中的四氯化硅以及来自所述进出气换热器的进行换热后的总反应生成气的四氯化硅预热器，所述四氯化硅预热器使得所述原料中的液态的四氯化硅与所述总反应生成气在其中进行第二换热，以预加热所述四氯化硅，并将预加热后的四氯化硅送入所述四氯化硅汽化器。

在一种实施方式中，所述系统也还可以包括：

接收来自所述四氯化硅预热器的进行第二换热后的总反应生成气的冷凝单元，所述冷凝单元对所述进行第二换热后的总反应生成气进行冷凝，以分离出氢气和氯硅烷；和

接收来自所述冷凝单元的所述氯硅烷的分离单元，所述分离单元将所述氯硅烷分离为三氯氢硅和四氯化硅。

本实用新型实施例至少存在以下技术效果：

1）由于设备制造工艺的限制，现有的氢化反应器内部反应空间不会无限大，即使使用催化剂，一次氢化率仍只能到25％左右；本实用新型中通过多台氢化反应器串联，变向增加了原料反应空间和时间，使得一次氢化率要远高于传统加入催化剂的冷氢化工艺。