[发明专利]多晶硅生产中氯硅烷的分离方法以及分离装置

说明书

本发明公开了一种多晶硅生产中氯硅烷的分离方法以及分离装置，其方法包括下述步骤：干法回收原料S101进入回收料精制塔T1分离，塔顶采出含有部分二氯二氢硅的物流S102，塔上部侧线采出含有三氯氢硅和剩余的二氯二氢硅的物流S103，塔下部侧线采出含有部分四氯化硅的物流S104，塔釜采出含有剩余四氯化硅的物流S105；含有部分二氯二氢硅的物流S102和一部分含有部分四氯化硅的物流S104进入反歧化反应器R1中反应，反应所得到的产物流S201进入反歧化分离塔T2分离，塔顶采出含有二氯二氢硅的物流S204，塔侧线采出含有三氯氢硅的物流S205，塔釜采出四氯化硅产品S206。该方法降低了投资，利于控制产品指标，并且降低了操作能耗，提高了分离指标。

技术领域

本发明涉及氯硅烷分离的技术领域，尤其涉及一种多晶硅生产中氯硅烷的分离方法以及分离装置。

背景技术

多晶硅是硅产品产业链中的一种非常重要的中间产品，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅制品的主要原料，是信息产业和新能源产业中最基础的原材料。世界上80％的多晶硅材料都是由改良西门子法所制造，该工艺以高纯三氯氢硅为原料，在高温下利用高纯氢气将其还原，得到多晶硅硅棒产品，生产过程也会产生大量的HCL、二氯二氢硅和四氯化硅等副产混合物。通过干法回收工艺分离得到二氯二氢硅、三氯氢硅、四氯化硅混合物，进一步分离得到三种产品，三氯氢硅继续进行还原反应。二氯二氢硅和四氯化硅分别进行反歧化和氢化反应，再次转化为三氯氢硅，使物料得到循环利用，进而实现生产的闭路循环。反歧化和氢化反应同时都会得到二氯二氢硅、三氯氢硅、四氯化硅混合物，这两种反应物料都需要经过精馏提纯得到高纯的三氯氢硅。

三氯氢硅提纯无论对于太阳能级多晶硅还是电子级多晶硅都是重要环节。由于国外技术的垄断和国内多晶硅行业发展起步较晚，在国内多晶硅行业，众多生产企业在三氯氢硅提纯上投入了大量的精力进行了技术研究和实践，但是三氯氢硅的纯度水平依然与国外品质有一定差距。

硼、磷等杂质的脱除是三氯氢硅提纯一个难点，也是多晶硅品质的重要衡量指标，按照电子级多晶硅标准《GBT 12963-2014》，一级品磷类杂质含量小于0.15ppb，硼类杂质含量小于0.05ppb。实际国外产品的执行标准比上述标准更为苛刻。如此微量的杂质含量数量级，已经超出了常规精馏原理的适用范围。

目前的一些氯硅烷精馏提纯研究往往仅从精馏的角度研究三氯氢硅的提纯，并未考虑杂质从整个多晶硅生产系统系统的彻底脱除，同时未考虑全系统各个单元间的优化设计；一些隔壁精馏塔相关的研究，仅在一定程度上研究了多组分分离功能，并未考虑在整个装置中如何优化使用；吸附柱相关的研究强调了吸附效果，但是没有考虑最优的设置位置，同时没有注意到吸附带来的新杂质引入及后续分离方法；反歧化反应精馏存在催化剂使用量大、催化剂更换时需要装置停车、卸料时危险大，而固定床反应器中一次性转化率也高达95％以上，转化率比较高，同时催化剂使用量小，因此，反歧化单元设置反应精馏的必要性不是很大。由于上述的多个原因，导致一些多晶硅生产中氯硅烷提纯系统设计的塔数量众多，多在10台以上，甚至高达15台，导致投资大幅增加，操作系统复杂，操作能耗大，产品纯度差。

发明内容

为了解决现有技术多晶硅生产中氯硅烷分离和三氯氢硅提纯的投资、能耗、分离效果问题，本发明供了一种多晶硅生产中氯硅烷的分离方法。本发明所述的分离方法采用了隔壁精馏技术、双效精馏技术和吸附技术相结合的工艺，最大程度地提高了分离效率，设备数量大幅减少，降低了操作能耗和投资，同时利于控制系统的洁净度。

本发明具体技术方案如下：

1.一种多晶硅生产中氯硅烷的分离方法，其中，所述分离方法包括下述步骤：

干法回收原料S101进入回收料精制塔T1，分离后，塔顶采出含有部分二氯二氢硅的物流S102，塔上部侧线采出含有三氯氢硅和剩余的二氯二氢硅的物流S103，塔下部侧线采出含有部分四氯化硅的物流S104，塔釜采出含有剩余四氯化硅的物流S105；