[实用新型]制备三氯氢硅的系统

说明书

技术领域

本实用新型属于多晶硅生产技术领域，具体而言，本实用新型涉及一种制备三氯氢硅的系统。

背景技术

在多晶硅生产工艺是将工业硅转化太阳能(电子级)硅，中间产品主要涉及三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅，主要转换涉及工业硅转化为三氯氢硅，三氯氢硅转化为太阳能(电子级)硅。传统制备三氯氢硅，需要投入两套系统，其一，三氯氢硅合成装置，用干燥的氯化氢、硅粉在合成炉点燃生成粗氯硅烷，尽管理论转化率较高，由于影响因素繁多，实际生产中很难控制，管道容易发生堵塞，事故频发，同时生成的四氯化硅副产物不能有效利用造成资源浪费。其二，热氢化装置，虽能回收利用四氯化硅，但能耗较高，转化率偏低，仅适宜小规模生产。

因此，现有的制备三氯氢硅的系统有待进一步改进。

实用新型内容

本实用新型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，本实用新型的一个目的在于提出一种制备三氯氢硅的系统，采用该系统可以实现物料的循环利用，并且四氯化硅的转化率高达27％以上。

在本实用新型的一个方面，本实用新型公开了一种制备三氯氢硅的系统，包括：

氢化反应装置，所述氢化反应装置具有硅粉入口、第一四氯化硅入口、第一氢气入口和粗氯硅烷气体出口；

第一降温装置，所述第一降温装置具有粗氯硅烷气体入口和第一降温粗氯硅烷气体出口，所述粗氯硅烷气体入口与所述粗氯硅烷气体出口相连；

急冷单元，所述急冷单元具有第一降温粗氯硅烷气体入口、氯硅烷入口、第二四氯化硅入口、第一升温四氯化硅、第二降温粗氯硅烷气体出口和含有硅粉的杂质出口，所述第一降温粗氯硅烷气体入口与所述第一降温粗氯硅烷气体出口相连；

第一冷却单元，所述第一冷却单元具有第二降温粗氯硅烷气体入口和液态粗氯硅烷出口，所述第二降温粗氯硅烷气体入口与所述第二降温粗氯硅烷气体出口相连；

气液分离单元，所述气液分离单元具有液态粗氯硅烷入口、含有氢气的气体出口、液态氯硅烷出口，所述液态粗氯硅烷入口与所述液态粗氯硅烷出口相连，所述液态氯硅烷出口与所述氯硅烷入口相连；

精馏装置，所述精馏装置具有氯硅烷进口、三氯氢硅出口和第一四氯化硅出口，所述氯硅烷进口与所述液态氯硅烷出口相连；

第二冷却单元，所述第二冷却单元具有含有氢气的气体入口、第一氢气出口和液体混合物出口，所述含有氢气的气体入口与所述含有氢气的气体出口相连，所述液体混合物出口与所述气液分离单元相连；

四氯化硅储罐，所述四氯化硅储罐具有第三四氯化硅入口、第二四氯化硅出口，所述第三四氯化硅入口与所述第一四氯化硅出口相连，所述第二四氯化硅出口分别与所述第二四氯化硅入口和所述气液分离单元相连；

氢气储罐，所述氢气储罐具有第二氢气入口和第二氢气出口，所述第二氢气入口与所述第一氢气出口相连；

加热装置，所述加热装置具有第一升温四氯化硅入口和第二升温四氯化硅出口，所述第一升温四氯化硅入口与所述第一升温四氯化硅出口相连；

混合装置，所述混合装置具有第二升温四氯化硅入口、第三氢气入口和混合气体出口，所述第二升温四氯化硅入口与所述第二升温四氯化硅出口相连，所述第三氢气入口与所述第二氢气出口相连；以及

过热装置，所述过热装置具有混合气体入口和过热气体出口，所述混合气体入口与所述混合气体出口相连，所述过热气体出口与所述氢化反应装置相连。

根据本实用新型实施例的制备三氯氢硅的系统通过将三氯氢硅的合成和四氯化硅的氢化在同一装置中进行，可以显著降低设备投资，并且将硅粉与气相的氢气和四氯化硅进行反应，可以显著提高四氯化硅的转化率(四氯化硅的转化率高达27％以上)，同时在氢化反应装置中采用无催化反应，可以有效降低成本的投入，并且可以显著提高产品的纯度，另外采用全封闭系统，将粗氯硅烷中夹杂的硅粉、氢气、四氯化硅进行有效分离，并将分离得到的氢气和四氯化硅返回至氢化反应装置继续进行反应，从而可以显著提高原料的利用率，进而进一步降低生产成本。

另外，根据本实用新型上述实施例的制备三氯氢硅的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本实用新型的一些实施例中，所述急冷单元包括急冷器和换热器，所述第二四氯化硅入口、第一升温四氯化硅、第二降温粗氯硅烷气体出口分别独立的设置在所述换热器上，所述第一降温粗氯硅烷气体入口、氯硅烷入口、含有硅粉的杂质出口设在所述急冷器上。由此，可以显著提高粗氯硅烷的除杂和换热效率。