[发明专利]一种三氯氢硅合成方法及装置

说明书

本发明公开了一种三氯氢硅合成方法及装置，该方法将粒径范围为200～400目的硅粉与氯化氢反应合成三氯氢硅，本发明中的三氯氢硅合成方法使用粒径范围为200～400目的硅粉制备三氯氢硅，该硅粉为宽粒径范围的硅粉，生产成本低，生产的难度系数降低，由于宽粒径的硅粉的流化气速较低，制备三氯氢硅时可降低通入的相应的氯化氢的通入的物质的量，降低尾气回收的难度与成本，相对于现有技术中生产三氯氢硅使用的硅粉而言，本发明中的粒径范围为200～400目的硅粉的比表面积大，从而可以提高气固接触面积，反应的强度提高，进而提高本发明中的三氯氢硅合成方法和三氯氢硅合成装置的产能。

技术领域

本发明属于多晶硅生产技术领域，具体涉及一种三氯氢硅合成方法及装置。

背景技术

氯化法生产三氯氢硅是通过冶金级硅粉与氯化氢气体在流化床合成炉内进行气固非均相反应生成的，目前国内外大多数生产工艺中均采用30～160目窄粒径范围的大颗粒硅粉，这种生产工艺存在以下不足：(1)工业硅粉的生产成本高，由于硅粉的粒径范围较窄，生产过程难度增加，导致生产成本上升；(2)大颗粒硅粉的流化气速较高，为了确保流化效果，需要提高氯化氢的通量，导致系统中氯化氢过量，增加了尾气回收的难度与成本；(3)大颗粒硅粉的比表面积较小，气固接触面较小，反应的强度较弱，限制三氯氢硅合成装置产能的提升；

目前大多数生产工艺之所以不选用粒径更细的硅粉，主要原因是：(1)细硅粉在流化床中易被气体带出流化床，由于传统工艺没有回收利用，导致硅粉利用率的下降，造成生产成本的上升。(2)细硅粉中含有的杂质较多，容易在合成炉分布盘处造成富集，从而堵塞分布盘，传统工艺中由于缺少有效的解决措施，造成合成炉经常因分布盘堵塞而被迫停车检修。(3)长周期运行难度大，造成生产检修工作量大。因此，为了减少细硅粉造成的成本上升，对原材料硅粉的粒径要求非常苛刻，但这也增加了工业硅粉加工难度，提高了加工成本。

工业硅粉中含有少量的惰性组分(主要以二氧化硅的形式存在)，同时由于工业硅粉中含有微量的水分，这部分水分在流化反应床层内与硅粉作用导致部分硅粉失活，惰性组分由于不能与氯化氢进行反应而在合成炉流化床层内累积，导致流化床层内的有效硅含量降低，流化反应效果变差，影响三氯氢硅的转化率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种三氯氢硅合成方法及装置，本发明中的三氯氢硅合成方法使用粒径范围为200～400目的硅粉制备三氯氢硅，该硅粉为宽粒径范围的硅粉，生产成本低，生产的难度系数降低，由于宽粒径的硅粉的流化气速较低，制备三氯氢硅时可降低通入的相应的氯化氢的通入的物质的量，降低尾气回收的难度与成本。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种三氯氢硅合成方法，将粒径范围为200～400目的硅粉与氯化氢反应合成三氯氢硅。

优选的是，所述反应的温度为300～600℃，压力为0.01～1MPa。

更优选的是，所述反应的温度为320～400℃。

优选的是，所述硅粉为硅1501、硅1502、硅2202、硅2502、硅3303、硅411、硅421、硅441、硅551、硅553中的一种或几种。

优选的是，所述硅粉的获取方法为通过在相对大的颗粒硅粉中掺杂相对小的颗粒硅粉获取所述粒径范围为200～400目的硅粉。

本发明还提上述的三氯氢硅合成方法所用的三氯氢硅合成装置，包括：

反应器，用于粒径范围为200～400目的硅粉与氯化氢反应，得到第一混合物，所述第一混合物包括三氯氢硅；

旋风分离器，与所述反应器连接，所述旋风分离器用于将所述第一混合物通过旋风分离开大颗粒的硅粉和第二混合物；