[实用新型]一种高纯多晶硅生产系统

说明书

本实用新型公开了一种高纯多晶硅生产系统，包括还原装置、尾气回收装置、精馏塔组一、反应器一、精馏塔组二、氢化装置、渣浆装置、精馏塔组三和反应器二；其中精馏塔组一的底部出口通过四氯化硅源一连接到反应器一的入口，精馏塔组一的顶部出口通过二氯二氢硅源一连接到反应器二的入口，精馏塔组二的底部出口通过四氯化硅源三连接到反应器二的入口，精馏塔组二的上部出口和精馏塔组三的上部入口连接，精馏塔组三的顶部出口通过二氯二氢硅源二连接到反应器一的入口，反应器一的出口通过产品一和精馏塔组二的上部入口连接，反应器二的出口通过产品二和精馏塔组二的下部进口连接。本实用新型的高纯多晶硅生产系统可以反应和分离甲基一氯硅烷、甲基二氯硅烷，可用于生产高纯太阳能级和电子级多晶硅。

技术领域

本实用新型涉及多晶硅制备技术领域，具体涉及一种太阳能级和电子级多晶硅的生产系统。

背景技术

顺应绿色和可持续发展的战略，太阳能光伏发电技术成为了当前电力生产的主要技术之一。多晶硅时光伏发电的主要原料之一，在改良西门子法生产多晶硅的过程中，需要控制原料三氯氢硅纯度以生产出满足光伏发电需要的 99.9999％-99.9999999％高纯多晶硅，以生长出符合要求的多晶硅棒。此外，电子信息产业目前主要以电子级多晶硅为原料，电子级多晶硅原料要求更为严格，多晶硅纯度需要达到99.999999999％-99.99999999999％纯度。

在目前多晶硅生产碳杂质是原料三氯氢硅中的主要杂质之一，在对多晶硅中的碳杂质含量对产品质量影响很大，碳可与氧作用，也可与间隙原子和空位结合，以条纹形态存在于硅晶体中，当碳浓度超过其固溶度时，会有微小的碳沉淀生成，影响器件的击穿电压和漏电流。在拉单晶过程中，如果碳浓度超过其饱和浓度，会有SiC颗粒形成，导致多晶体的形成。在多种碳杂质存在形式中，甲基一氯硅烷、甲基二氯硅烷和三氯氢硅沸点接近，难以通过精馏分离。

众所周知，在胺基类催化剂存在的条件下，四氯化硅和甲基一氯硅烷、甲基二氯硅烷可以发生反应生产甲基三氯硅烷和三氯氢硅，反应式如下：

SiCl4+CH3SiHCl2→CH3SiCl3+SiHCl3

该反应是可逆反应，在甲基三氯硅烷含量高或者三氯氢硅含量高时，会抑制四氯化硅和甲基一氯硅烷、甲基二氯硅烷反应生成甲基三氯硅烷含量高或者三氯氢硅。甲基三氯化硅沸点很高，可以和三氯氢硅、甲基一氯硅烷、甲基二氯硅烷实现非常好的分离，在四氯化硅、三氯氢硅分离体系中，和四氯化硅一起分离出来。

专利CN102923716提供了一种二氯二氢硅反歧化的方法，该方法将二氯二氢硅和四氯化硅在反歧化固定床反应器中进行反歧化反应，反歧化反应得到的液态产品送入两级精馏塔中进行分离，一级精馏塔塔顶回收原料二氯二氢，塔底的四氯化硅和三氯氢硅混合液经二级精馏塔进一步分离，得到原料四氯化硅和产品三氯氢硅，四氯化硅返回固定床反应器反应器。采用专利CN102923716提供的方法，甲基三氯硅烷会在四氯化硅不断循环中富集，且无法排出反应体系。

专利CN108892143A公开了一种提纯三氯氢硅的方法，该方法包括以下步骤：S1，将含甲基一氯硅烷、甲基二氯硅烷的三氯氢硅原料与四氯化硅和氧气在催化剂的催化下进行歧化反应，得到的反应产物；S2，对反应产物进行液固分离将催化剂和反应液体产物分离；以及S3，将反应液体产物输入精馏塔脱除杂质、轻组分和重组分后得到三氯氢硅产品。应用该发明的技术方案反应精馏工艺，将原料中的甲基一氯硅烷、甲基二氯硅烷通过与四氯化硅进行反歧化反应转化为甲基三氯硅烷，同时，引入微量氧与B、P等转化为高沸点络合物，再通过精馏进行分离，最终得到高纯的三氯氢硅。采用专利CN108892143A公开的方法，需要引入微量氧，引入的微量氧的量和引入微量氧的分布难以操作。