[其他]三氯氢硅(SiHCl3)的制备

说明书

本发明属于三氯氢硅（SiHCl₃）的制备。

SiHCl₃是制备高纯多晶硅的主要原料。一般SiHCl₃的合成方法都是用HCl气体通入到加热的硅粉中来制备，其反应式如下：

利用这种方法虽然能制备SiHCl₃，但产率只有80-90%，以我国大型的硅材料厂740厂为例，SiHCl₃的实际产率也只有82%左右，其余的主要为SiCl₄付产物。其工艺流程如图（1）：

虽然SiCl₄也可用氢还原的方法制备高纯多晶硅，但还原率低、能耗高，即使象740厂这样的大厂，也将SiCl₄作为废物排出，这样就增加了我国环保部门的负担。

为了提高SiHCl₃的产率，曾有人用HCl+H₂混合气通入到加热的硅粉中来实现，其工艺流程如图（2）。

但是由于加H₂后使尾气中H₂和SiH₂Cl₂的数量增加，将带走更多的SiHCl₃和SiCl₄的饱和蒸汽，虽然形式上SiHCl₃的产率增加了，但实际SiHCl₃的收率却下降了。为了减少被H₂带走的产物，必须加强冷冻，这又增加了能耗。

本发明就是为了解决以上的问题，而提出的一种不需要改变原来工艺流程的最佳反应温度，不必加强冷冻、也不必改变精馏塔的塔板数和回流比，只需在HCl通入到加热的硅粉中反应的同时增加通入SiCl₄，利用反应物中通入的SiCl₄来抑制产物中SiCl₄的生成，从而使SiHCl₃的收率达到100%的方法。

本发明的特征是：将精馏塔中分馏出来的SiCl₄或由外面买来的SiCl₄作为原料重新送入到沸腾床或固定床中，和HCl气体一起与硅粉发生反应，通过调节SiCl₄通入量的多少来控制SiHCl₃的收率。

SiCl₄的通入方法可采用气体载带法、滴液汽化法和直接滴入法等，发明人曾做过实施例，现结合实施例对发明作进一步的描述。

1.SiCl₄气体载带法，工艺流程如图（3）所示：

在HCl通入到反应器之间，增加一个SiCl₄源罐，然后由HCl气体载带着SiCl₄的饱和蒸汽进入到反应器中，与硅粉反应生成SiHCl₃和SiCl₄，再经过精馏塔，将SiHCl₃和SiCl₄分开。在贮存SiCl₄的器血与SiCl₄源罐之间用一根管子连接，使馏出的SiCl₄能源源不断地送入到SiCl₄源罐和反应器中，在SiCl₄的源罐内有温度控制器，可以调节SiCl₄的源温和饱和蒸汽压，通过调节适当的SiCl₄掺入量，而使SiHCl₃的实际收率提高，直至达到100%。

实践证明，当由HCl带入的SiCl₄总量≤由精馏后得到的SiCl₄总量，这时反应物中通入的SiCl₄只是对产物中SiCl₄的生成起抑制作用，使由反应式（2）生成的SiCl₄的数量减少，这时SiHCl₃的实际收率将有所提高，直至达到100%。