[实用新型]三氯氢硅生产系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及三氯氢硅生产系统。

背景技术

目前国内外大多数多晶硅工厂都采用热氢化工艺处理生产多晶硅时产生的副产物四氯化硅，只有少数工厂采用冷氢化技术，而这些使用冷氢化技术的工厂，均将冷氢化生产过程中产生的二氯二氢硅分离出来作为副产品单独处理（参见图1），从而不但降低了生产效率，而且浪费了人力物力，大幅度增加了成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高效率、低成本的三氯氢硅生产系统。

根据本实用新型的三氯氢硅生产系统，包括：

具有第一入口、第二入口和出口的氢化反应器；

与氢化反应器的出口连通的冷凝器；

分别与冷凝器连通的氢气存储器和冷凝料存储器；

与冷凝料存储器连通的第一精馏塔；

与第一精馏塔连通的第二精馏塔；

与第二精馏塔连通的四氯化硅存储器；

与四氯化硅存储器连通的四氯化硅汽化器；

分别与氢气存储器和四氯化硅汽化器连通的混合器；

与混合器连通的加热器，加热器还与氢化反应器的第一入口连通；

与第一精馏塔连通的二氯二氢硅存储器；以及

与二氯二氢硅存储器连通的二氯二氢硅汽化器，二氯二氢硅汽化器还与氢化反应器的第二入口连通。

氢化反应器还可以具有用于接收硅粉和催化剂的第三入口。

本实用新型的三氯氢硅生产系统将二氯二氢硅从氢化反应产物中分离出来，汽化后仍通回氢化反应器中，并在运行过程中使二氯二氢硅的含量达到动态平衡。这既提高了产量，又减少了原料的消耗，从而显著降低了成本。另外，在本实用新型的三氯氢硅生产系统中，由于二氯二氢硅中硅的自由基比较活泼，因此增加了反应速率并提高了生产效率。

附图说明

图1是现有三氯氢硅生产系统的方框示意图。

图2是根据本实用新型的三氯氢硅生产系统的方框示意图。

具体实施方式

参见图2，其示出了根据本实用新型的三氯氢硅（SiHCl₃）生产系统。该系统包括：具有第一入口、第二入口和出口的氢化反应器1；与氢化反应器1的出口连通的冷凝器2；分别与冷凝器2连通的氢气存储器9和冷凝料存储器3；与冷凝料存储器3连通的第一精馏塔4；与第一精馏塔4连通的第二精馏塔5；与第二精馏塔5连通的四氯化硅（SiCl₄）存储器6；与四氯化硅存储器6连通的四氯化硅汽化器7；分别与氢气存储器9和四氯化硅汽化器7连通的混合器8；与混合器8连通的加热器12；加热器12还与氢化反应器1的第一入口连通；与第一精馏塔4连通的二氯二氢硅（SiH₂Cl₂）存储器10；以及与二氯二氢硅存储器10连通的二氯二氢硅汽化器11，二氯二氢硅汽化器11还与氢化反应器1的第二入口连通。

氢化反应器1通常还具有用于接收硅粉和催化剂的第三入口。

以下描述本实用新型的三氯氢硅生产系统的操作过程。

来自四氯化硅存储器6的四氯化硅在四氯化硅汽化器7中汽化以后和来自氢气存储器9的氢气在混合器8均匀混合后，通过加热器12加热到590-610℃，优选为600℃，然后被引入氢化反应器1的第一入口。来自二氯二氢硅存储器10的二氯二氢硅在二氯二氢硅汽化器11中汽化以后被引入氢化反应器1的第二入口。硅粉和常用的催化剂被引入氢化反应器1的第三入口。

上述物质在氢化反应器1中发生氢化反应后，从氢化反应器1的出口将包含氢气、二氯二氢硅、三氯氢硅和四氯化硅的反应后气或氢化反应产物导向冷凝器2；从冷凝器2中分离出的氢气返回氢气存储器9，从冷凝器2中分离出的包含二氯二氢硅、三氯氢硅和四氯化硅的氯硅烷被导向第一精馏塔4；从第一精馏塔4分离出的液体二氯二氢硅返回二氯二氢硅存储器10。从第二精馏塔5分离出的液体四氯化硅返回四氯化硅存储器6。最后从第二精馏塔5中分离出产品三氯氢硅。

氢化反应器1的第一入口和第二入口通常隔开一定距离，以使含有活泼硅自由基的二氯二氢硅不会遭受局部高温（600℃左右）影响而分解为Si和HCl，因为大量的Si的生成会堵塞相关的加热设备，导致生产系统无法连续进行作业。

如上所述，在本实用新型的系统中，分离出的氢气、二氯二氢硅和四氯化硅可以被循环使用来生产三氯氢硅，其中，分离出来的二氯二氢硅重新返回到氢化反应器1，从而在运行过程中保持氢化反应器1中的二氯二氢硅含量的动态平衡。