[发明专利]一种反应精馏去除三氯氢硅中甲基二氯硅烷的装置和方法

说明书

本发明涉及反应精馏去除三氯氢硅中甲基二氯硅烷的装置和方法，由四氯化硅预处理装置(A)、含甲基二氯硅烷的三氯氢硅原料预处理装置(B)和反应精馏塔(C)组成。分别经过预处理后的四氯化硅与含甲基二氯硅烷的三氯氢硅原料在反应精馏塔内进行氯原子再分配反应，并通过反应精馏的分离作用，从塔顶采出反应产物三氯氢硅，塔釜采出过量的四氯化硅和生成的甲基三氯硅烷。为了保证甲基二氯硅烷的完全转化，四氯化硅适当过量。本发明流程简单，甲基二氯硅烷转化率高。

技术领域

本发明涉及反应精馏技术领域，特别涉及一种多晶硅生产过程中利用氯原子再分配反应通过反应精馏去除三氯氢硅中甲基二氯硅烷的方法。

背景技术

碳是半导体材料的主要杂质之一，其严重影响产品的电学性能，使硅器件的击穿电压降低。并且碳与氧共同作用，使杂质对材料和器件性能的影响复杂化，导致其使用寿命缩短；此外多晶硅中高浓度的碳会促进氧沉淀的形成，氧沉淀形成会会诱发位错、层错等二次缺陷，这些缺陷会使硅器件漏电流增加，降低了成品率。多晶硅作为半导体的原材料，其碳含量如果超标，将在后续的加工过程中无法去除，所以，需在多晶硅生产中就严格控制碳含量。

目前，多晶硅的主要生产方法为改良西门子法，三氯氢硅的提纯技术都是采用多级精馏分离工艺，此方法能够去除大多数分离系数很大的杂质，但对于与三氯氢硅沸点相近的含碳杂质，如甲基二氯硅烷，其沸点为41.9℃，与三氯氢硅的相对挥发度只有1.16，采用精馏工艺难以进行有效的去除。多级精馏后的三氯氢硅物料中还会含有1ppmw数量级的甲基二氯硅烷，无法达到半导体级别多晶硅的生产。

已报道的专利中，采用的是吸附技术去除三氯氢硅中的甲基二氯硅烷，该技术能够将甲基二氯硅烷的含量降低到0.1ppmw以下，具有很好的去除效果。但受到吸附剂吸附容量的限制，主要应用于微量杂质的去除。当物料的甲基二氯硅烷含量比较高时(可达到5％以上)，采用吸附技术将使得吸附剂非常容易吸附饱和，使用周期变短，更换及再生都会产生很大的工作量。因此，如何能够有效的处置三氯氢硅中的甲基二氯硅烷含量高的物料，是一个十分迫切需要解决的问题。

为解决以上问题，本发明提出了采用反应精馏去除三氯氢硅中甲基二氯硅烷的工艺，分别经过预处理后的四氯化硅和甲基二氯硅烷在反应精馏塔内进行氯原子再分配反应，从塔顶采出反应产物三氯氢硅，塔釜采出的过量四氯化硅和甲基三氯硅烷送至四氯化硅回用装置。

发明内容

本发明提供了反应精馏去除三氯氢硅中甲基二氯硅烷的装置和方法，以多级精馏装置排出含有甲基二氯硅烷浓度高的三氯氢硅为原料，利用反应精馏技术，经过预处理、氯原子再分配反应精馏、四氯化硅分离后将甲基二氯硅烷转化成易去除的甲基三氯硅烷，同时生成三氯氢硅。

本发明所涉及的氯原子再分配反应为：

SiCl₄+CH₃HSiCl₂＝SiHCl₃+CH₃SiCl₃

本发明的技术方案如下：

含甲基二氯硅烷的三氯氢硅原料与不含硅粉的四氯化硅分别经过预处理后，送至氯原子再分配反应精馏塔，进行如上的氯原子再分配反应，并利用反应精馏塔的精馏分离作用，从塔顶采出反应产物三氯氢硅，塔釜采出的过量四氯化硅和反应产物甲基三氯硅烷送至四氯化硅回用装置。

本发明的反应精馏去除三氯氢硅中甲基二氯硅烷的装置：

由四氯化硅预处理装置(A)、甲基二氯硅烷原料预处理装置(B)和反应精馏塔(C)连接而成。

所述的四氯化硅预处理装置(A)的主体设备为吸附柱，装填颗粒状或者片状的吸附剂，吸附剂包含改性活性炭、树脂。

所述的甲基二氯硅烷原料预处理装置(B)的主体设备为吸附柱，装填颗粒状或者片状的吸附剂，吸附剂包含改性活性炭、树脂。