[发明专利]一种转化四氯化硅制取三氯氢硅和多晶硅的方法

摘要

针对目前工业生产多晶硅过程中产生污染环境的SiCl4，用热氢化法将其转化为生产多晶硅原料SiHCl3，存在一次转化率低、能耗高、设备投资大，及用SiCl4生产白炭黑经济效益远低于多晶硅的问题，本发明为企业提供一种转化四氯化硅制取SiHCl3和多晶硅方法，是以氢气或氢气与氩气混合气为等离子体工作气体，送入等离子体发生器，在强电场作用下通过电弧放电形成温度为4000K以上的热等离子体射流，诱导反应器中的SiCl4发生还原反应，将SiCl4转化为SiHCl3和多晶硅；突出优点是工艺成熟、能耗低，设备投资小，主产SiHCl3、联产多晶硅、副产HCl，有效消除四氯化硅环境污染，提高经济效益。

主权项

1.本发明转化四氯化硅制取SiHCl₃和多晶硅方法，是以氢气或氢气与氩气的混合气为等离子体工作气体，送入等离子体发生器，在强电场的作用下通过电弧放电，形成温度为4000K以上的热等离子体射流，诱导反应器中的SiCl₄发生还原反应，将SiCl₄转化为SiHCl₃、多晶硅和HCl；包括如下步骤：第一步，将氢气或氢气与氩气的混合气作为工作气体，输入等离子体发生器，产生温度为4000K‑15000K的等离子体射流，并将其引入反应器；第二步，将原料SiCl₄喷入反应器，与热等离子体射流混合，使反应器中的混合气温度升至1200K‑3500K，热等离子体射流中的氢与四氯化硅发生还原反应，生成SiHCl₃、多晶硅和HCl；第三步，将反应器中的反应尾气，包括：完成还原反应的SiHCl₃、多晶硅和HCl，尚未反应的SiCl₄，工作气中的氢气与氩气的混合气，从反应器中引至气体缓冲容器，通过体积膨胀使反应尾气降温至1000K‑1500K，反应尾气中的多晶硅沉积于气体缓冲容器的底部，并将其收集；第四步，将反应尾气与原料四氯化硅输送管路换热，使反应尾气的温度降至400K‑600K；第五步，将降温后的尾气通过冷凝器，使所含SiHCl₃和残余SiCl₄气体在280K‑300K温度下液化；第六步，将液化的SiHCl₃和SiCl₄的混合液送入分馏塔进行分馏，将分馏后的SiHCl₃和SiCl₄液体分别送入各自的贮罐中贮存。第七步，将未液化的氢气、氩气和HCl混合气体，由冷凝器的出气口输送至多晶硅生产厂的尾气处理系统，进行分离处理并分别贮存。