[发明专利]纯化四氯化硅的系统

说明书

技术领域

本发明属于多晶硅生产领域，具体而言，本发明涉及一种纯化四氯化硅的系统。

背景技术

近年来，随着我国信息化建设的发展，市场对光纤产品的需求不断增长，总需求突破1亿芯公里，市场出现了光纤供应不足的现象，而制约光纤产量增加的重要技术因素就是我国对进口光纤预制棒及其重要原料之一光纤用超纯四氯化硅(超低氢含量四氯化硅)的依赖程度过高。所以，为支持国家信息化建设的发展，研发制备光纤用超纯四氯化硅的技术成为当务之急。

制备光纤用超纯四氯化硅的方法主要包括精馏法、吸收法、部分水解法、络合法、光氯化法等。其中精馏塔和吸收法属于物理法，仅可制备一定纯度的四氯化硅，在制备光纤用超纯四氯化硅时存在问题；部分水解法、络合法和光氯化法属于化学法，通过反应去除四氯化硅中的杂质，可以用于制备光纤用超纯四氯化硅，但因部分水解法和络合法具有操作困难和无法大规模生产的缺点，其应用受到限制，而光氯化法不存在上述问题，故本发明采用光氯化法制备光纤用超纯四氯化硅。

目前国内在大规模制备光纤用超纯四氯化硅方面还处于空白。北京有色研究总院公开了一种精馏式光氯化反应装置(专利申请号：200910260296.X)，此装置仅适用于实验室研究，无法实现连续生产和有效工业放大。武汉新硅科技有限公司公开了一种光纤用高纯四氯化硅的连续精馏方法，虽解决了连续和大规模生产的问题，但四氯化硅的纯度无法达到超纯要求。

因此，现有的纯化四氯化硅的技术还有待进一步研究。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种纯化四氯化硅的系统，该系统可以制备得到光纤用级别的四氯化硅，并且可以实现大规模连续生产。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种纯化四氯化硅的系统，包括：

精馏塔本体，所述精馏塔本体内自上而下依次限定出轻组分脱除区、光化学反应精馏区、精制区和重组分脱除区；

粗四氯化硅入口，所述粗四氯化硅入口设置在所述轻组分脱除区和光化学反应精馏区之间；

氯气入口，所述氯气入口设置在所述光化学反应精馏区和所述精制区之间；

四氯化硅出口，所述四氯化硅出口设置在所述精制区与所述重组分脱除区之间；

尾气出口，所述尾气出口设置在所述轻组分脱除区顶部；

重组分出口，所述重组分出口设置在所述重组分脱除区底部；以及

光源组件，所述光源组件设置在所述光化学反应精馏区的外壁上。

根据本发明实施例的纯化四氯化硅的系统通过将光氯化反应和精馏集中在单塔中进行，保证了在四氯化硅蒸汽与氯气混合完全后进行光氯化反应，有效解决了光氯化反应效率低和无法大规模连续生产的问题，进而可以显著提高四氯化硅的纯度，从而可以制备得到光纤用级别的四氯化硅，并且将光氯化反应和精馏相结合显著提高了系统的运行效率和运行连续性，同时节省了设备投资和能量消耗。

另外，根据本发明上述实施例的纯化四氯化硅的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述光源组件包括多个光源，并且所述光源的波长为300～400纳米。由此，可以显著提高光氯化反应效率。

在本发明的一些实施例中，所述光源为高压汞灯或低压汞灯，优选高压汞灯。由此，可以进一步提高光氯化反应效率。

在本发明的一些实施例中，所述光化学反应精馏区的外部设有沿轴向方向间隔开的多个光源，所述多个光源在所述光化学反应精馏区的外部错开分布。由此，可以进一步提高光氯化反应效率。

在本发明的一些实施例中，所述光源为长条形，且沿水平方向布置，相邻的两个所述光源在轴向方向的距离为200～400毫米。由此，可以进一步提高光氯化反应效率。

在本发明的一些实施例中，相邻的两个所述光源的夹角为30～60度。由此，可以进一步提高光氯化反应效率。

在本发明的一些实施例中，所述光化学反应精馏区的高度为1000～2000毫米。由此，可以进一步提高光氯化反应效率。

在本发明的一些实施例中，所述光化学反应精馏区的内件为散堆填料，其中，所述填料材质为硼硅玻璃。由此，可以进一步提高光氯化反应效率。

在本发明的一些实施例中，所述轻组分脱除区和所述重组分脱除区的内件均为金属丝网规整填料，并且理论板数为5～10块。由此，可以显著提高精馏处理效率。