[发明专利]分离卤代硅烷的方法

说明书

公开了分离卤代硅烷的方法，其涉及使用具有将塔分成用于产生三个产物馏分的部分的隔板的蒸馏塔。还公开了使用这样的塔的通过卤代硅烷的歧化生产硅烷的方法和系统和生产多晶硅的方法。

本申请是申请日为2015年9月1日、申请号为201580059685.X、国际申请号为PCT/US2015/047983的名称为“分离卤代硅烷的方法”的中国发明专利申请的分案申请。

对相关申请的交叉引用

本申请要求2014年9月4日提交的美国临时申请No.62/045,622的权益，其全文经此引用并入本文。

公开领域

本公开的领域涉及分离卤代硅烷的方法，特别是涉及使用具有将塔分成主部和侧部的隔板的蒸馏塔生产三个卤代硅烷馏分的方法。本公开的领域还涉及通过卤代硅烷的歧化生产硅烷的方法和系统和生产多晶硅的方法。

背景

多晶硅是用于生产许多商品，包括例如集成电路和光伏(即太阳能)电池的重要原材料。多晶硅通常通过化学气相沉积机制生产，其中由可热分解的硅化合物将硅在流化床反应器中沉积到硅粒子上或如在Siemens型反应器中沉积到电加热硅棒上。晶种粒子的尺寸不断增长直至它们作为多晶硅产品(即“颗粒状”多晶硅)离开反应器。合适的可分解硅化合物包括例如硅烷和卤代硅烷，如三氯硅烷。

可以如出于所有相关和相容的目的经此引用并入本文的美国专利No.4,632,816中所公开通过使四氟化硅与碱金属或碱土金属铝氢化物，如四氢化铝钠反应生产硅烷。硅烷也可通过所谓的“Union Carbide Process”生产，其中如Müller等人在出于所有相关和相容的目的经此引用并入本文的“Development and Economic Evaluation of aReactive Distillation Process for Silane Production”Distillation andAdsorption:Integrated Processes,2002中所述使冶金级硅与氢气和四氯化硅反应以生产三氯硅烷。随后通过一系列歧化和蒸馏步骤获取三氯硅烷以产生硅烷最终产物。硅烷生产的起始化合物是多晶硅的硅烷基生产中的相对昂贵组分。此类歧化系统涉及用于使氯硅烷化合物反应并分离工艺料流内的氯硅烷化合物的一系列步骤。

仍然需要降低资本和运行成本并简化加工操作的分离卤代硅烷的方法。也仍然需要在卤代硅烷的歧化中和在多晶硅生产中使用此类方法的方法和系统。

这一节意在向读者介绍可能与下文描述和/或要求保护的本公开的各种方面相关的本领域的各种方面。此论述据信有助于为读者提供背景信息以利于更好地理解本公开的各种方面。因此，应该理解的是，这些叙述应据此解读而不应被视为承认现有技术。

概述

本公开的一个方面涉及一种分离卤代硅烷的方法。将第一卤代硅烷、第二卤代硅烷和第三卤代硅烷引入卤代硅烷蒸馏塔。第一卤代硅烷具有小于第二卤代硅烷的沸点。第二卤代硅烷具有小于第三卤代硅烷的沸点。所述蒸馏塔包括将所述塔分成主部和侧部的隔板。取出相对于引入蒸馏塔的进料集合富集第一卤代硅烷的塔顶馏分。作为侧馏分从所述塔的侧部取出相对于引入蒸馏塔的进料集合富集第二卤代硅烷的侧馏分。还取出相对于引入蒸馏塔的进料集合富集第三卤代硅烷的塔底馏分。