[发明专利]多晶硅生产中氯硅烷高沸物裂解回收方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于多晶硅生产高沸物回收技术领域，具体涉及多晶硅生产氯硅烷高沸物残液裂解回收的技术领域。 

背景技术

在全球经济危机的影响下，多晶硅市场不景气，竞争日趋激烈，企业“生存”的呼声越来越高。因此，有效地降低多晶硅能耗、提高产品质量、提高生产效率、实现废物回收利用是目前多晶硅生产企业需要解决的重要问题。 

目前多晶硅生产主要采用改良西门子法，在多晶硅的生产过程会产生少量高沸物，这部分高沸物就多晶硅的生产而言无直接利用价值，主要组份如下： 

单硅原子：SiHCl₃、SiCl₄、SiCl_nR_m

双硅原子：Si₂Cl₆、Si₂HCl₅、Si₂H₂Cl₄、Si₂Cl_nR_m

多硅原子：八氯丙硅（氧）烷、十氯丁硅（氧）烷等。

金属氯化物及固体：AlCl₃、FeCl₃、TiCl₄、硅粉等。 

目前国外成熟的冷氢化装置中对高沸物直接进行水解处理，国内多晶硅厂一般采用的操作方式为直接作为残液淋洗水解。由于这部分高沸物残液中固含量较高，含有少量的高聚物，粘度大，容易堵塞管道及设备，正常连续排放过程难以实现，需要人工操作，且这部分物料氧化性强，容易着火，暴露在空气中非常危险，且对环境影响较大。 

200410094960.5，记载了一种连续式方法，其中源自甲基氯硅烷直接合成且沸点高于70℃的残余物与氯化氢在400到900℃温度下在没有内在物的管中在无催化剂且单纯加热条件下反应，生成单体硅烷。在该反应期间生成高比例的碳硅烷和聚合物的副产物。在热反应壁上，通过残余物的碳化作用也生成固体。 

200980148347.8记载了一种三氯氢硅和四氯化硅的生产方式，其主要技术特征是生产三氯硅烷的流化床反应器流出物含有四氯化硅、三氯硅烷、固体硅和氢气的粗品流，进入催化蒸馏塔中，将高聚物转变成氯硅烷单体，该反应催化剂是自由钛的氯化物、锡的氯化物、铝的氯化物或其组合物或者铂族金属。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对多晶硅生产中排出的含氯硅烷高沸物残液进行水解处理，存在碱液消耗量大，环境污染严重，多晶硅生产成本高的问题，提供一种多晶硅氯硅烷高沸物残液裂解回收三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅氯硅烷单体的生产方法及其装置，该方法以三正丁胺、N,N-二甲基苯胺等有机胺化合物作为催化剂，反应条件温和，且裂解转化率高。 

本发明所采用的技术方案是该高沸物和氯化氢在催化剂作用下发生裂解反应，其方法包括：①高沸物以100-4000Kg/h连续加入裂解反应塔；②氯化氢以4-25Nm³/h连续进入气体预热器；③氯化氢在预热器中与催化剂混合后进入裂解反应塔，催化剂用量为高沸物质量的0.1-15%，；④高沸物与氯化氢在裂解反应器中发生裂解反应，反应温度为100-140℃，反应压力为常压；⑤裂解产物经塔顶冷凝器进入产品罐；⑥剩余的未反应物排入未反应贮罐。 

在步骤①中，将多晶硅生产过程中产生的氯硅烷高沸物（高聚物）收集于高沸物贮罐，高沸物以100-4000Kg/h连续进入塔釜式裂解反应塔。 

步骤②中，来自于多晶硅装置回收的氯化氢或者氯化氢合成装置生产的氯化氢，进入氯化氢缓冲罐。进一步地，氯化氢输送可通过压差送至氯化氢预热器。 

步骤③中，氯化氢在预热器内被加热，并与三正丁胺、N,N-二甲基苯胺等有机胺催化剂混合，在压力推动下送往裂解反应器。 

步骤④中，高沸物、氯化氢和有机胺化合物在裂解反应塔内充分混合，在100-140℃条件下发生裂解反应，生成单体氯硅烷。 

步骤⑤中，裂解产物经裂解反应塔提馏段进入塔顶冷凝器，塔顶单体氯硅烷经循环水冷却采出至产物贮罐。 

步骤⑥中，在裂解反应器中未反应的剩余物排入未反应贮罐。