[发明专利]制备纯硅的方法和系统

权利要求书

1.一种制备高纯硅的方法，其包括以下部分：

(1)制备三氯硅烷，

(2)通过第(1)部分中制备的三氯硅烷的歧化制备甲硅烷，以产生含甲硅烷的反应混合物，该反应混合物含有作为副产物的四氯化硅，和

(3)将如此制备的甲硅烷热分解成硅和氢气，

特征在于，

为在第(1)部分中制备三氯硅烷，在至少一个氯氢化过程中使硅与氯化氢反应和，与之并行，在至少一个转化过程中使在第(2)部分中作为副产物获得的四氯化硅与硅和氢气反应，以生成在各自情形下含三氯硅烷的反应混合物。

2.根据权利要求1所述的方法，特征在于第(1)部分包括至少一个纯化过程，其中由所述至少一个氯氢化过程和/或由所述至少一个转化过程获得的含三氯硅烷的反应混合物被处理，特别是脱除固体副产物。

3.根据权利要求2所述的方法，特征在于所述至少一个纯化过程包括至少一个干法纯化阶段和/或至少一个湿法纯化阶段。

4.根据权利要求2或3所述的方法，特征在于将来自所述至少一个氯氢化过程和所述至少一个转化过程的纯化反应混合物混合并转入至少一个公共收集器中。

5.根据权利要求4所述的方法，特征在于将来自所述至少一个氯氢化过程和所述至少一个转化过程的所述反应混合物的混合比例设定为在1:10-10:1范围的值。

6.根据前面任意一项权利要求所述的方法，特征在于第(1)部分包括至少一个热分离过程，其优选地位于所述至少一个纯化过程的下游且其中来自所述至少一个氯氢化过程和/或所述至少一个转化过程的含三氯硅烷的反应混合物被至少部分地分离成其组分。

7.根据权利要求6所述的方法，特征在于将所述至少一个热分离过程中分离出的四氯化硅输入第(1)部分的所述至少一个转化过程中。

8.根据前面任意一项权利要求所述的方法，特征在于所述至少一个氯氢化过程在320℃-400℃，优选地在350℃-370℃范围的温度下进行。

9.根据前面任意一项权利要求所述的方法，特征在于所述至少一个氯氢化过程在2巴-12巴范围的压力下进行。

10.根据前面任意一项权利要求所述的方法，特征在于在所述至少一个氯氢化过程中反应的所述硅采用粉末形式，硅颗粒的直径优选地在0.4-3.3mm的范围。

11.根据前面任意一项权利要求所述的方法，特征在于所述至少一个转化过程在450℃-650℃，优选地在500℃-600℃范围的温度下进行。

12.根据前面任意一项权利要求所述的方法，特征在于所述至少一个转化过程在8-15大气压范围的压力下进行。

13.根据前面任意一项权利要求所述的方法，特征在于在所述至少一个转化过程中反应的所述硅采用粉末形式，硅颗粒的直径优选地在0.4-2.0mm的范围。

14.根据前面任意一项权利要求所述的方法，特征在于在所述至少一个转化过程中使用含铁的硅进行反应。

15.根据前面任意一项权利要求所述的方法，特征在于第(2)部分中的三氯硅烷的歧化在非平衡条件下进行。

16.根据前面任意一项权利要求所述的方法，特征在于所述歧化在固体有机催化剂上进行。

17.根据权利要求16所述的方法，特征在于所述固体有机催化剂是带有三价和四价胺官能团的弱碱性、大孔阴离子交换树脂。

18.根据权利要求16或17所述的方法，特征在于第(1)部分中制备的三氯硅烷的歧化在至少一个歧化反应器中，特别是至少一个塔中进行，所述反应器优选地用所述固体有机催化剂填充到75-85%的程度。

19.根据前面任意一项权利要求所述的方法，特征在于所述歧化在60℃-120℃范围的温度下进行。

20.根据前面任意一项权利要求所述的方法，特征在于所述歧化在2大气压-10大气压范围的压力下进行。

21.根据前面任意一项权利要求所述的方法，特征在于第(2)部分包括至少一个热分离过程，其中在所述歧化中获得的所述含甲硅烷的反应混合物被至少部分地分离成其组分。