CN101519206A

CN101519206A - 提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺

Info

Publication number: CN101519206A
Application number: CN200910020634A
Authority: CN
Inventors: 乌洪涛; 齐峰全; 孙东; 兰文忠
Original assignee: SHANDONG QIQUAN SILICON CO Ltd
Current assignee: SHANDONG QIQUAN SILICON CO Ltd
Priority date: 2009-04-15
Filing date: 2009-04-15
Publication date: 2009-09-02

Abstract

本发明公开了一种提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，其利用三塔连续精馏提纯三氯氢硅和四氯化硅，将两塔设置改为三塔连续，通过调整工艺条件，使1#精馏塔塔顶气相采出为高纯三氯氢硅，液相采出为含少量三氯氢硅的四氯化硅溶液，该溶液进入2#精馏塔；2#塔塔顶将剩余的三氯氢硅和少量四氯化硅气相采出，冷凝后重回合成液中间罐，2#塔液相采出的四氯化硅和高沸硅烷进入3#精馏塔；3#塔对四氯化硅和高沸硅烷进行提纯，塔顶即为高纯的四氯化硅。本发明的工艺对产品收率、质量、应用及收益都有提高，且生产控制非常稳定，人员劳动强度大幅下降。

Description

提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺

技术领域

本发明涉及一种提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，尤其是一种利用三塔连续精馏提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺方法，属于硅化工领域。

背景技术

三氯氢硅、四氯化硅产品，主要用于作为有机硅、多晶硅的生产原料。其中三氯氢硅是生产有机硅以及多晶硅的一种基础原料，而四氯化硅主要用于生产有机硅偶联剂、白炭黑等产品。目前生产三氯氢硅都是采用硅粉与氯化氢在流化床反应，反应后的合成液再进入精馏塔内，通过两个精馏塔进行连续提纯的生产工艺。

中国专利CN2005102003344公开了一种三氯氢硅加压提纯方法及其装置，将待提纯的三氯氢硅、四氯化硅、氯硅烷混合液输入提纯塔的加料口，混合液经提纯塔下流至蒸馏釜，蒸馏釜压力为0.15MPa～1.5MPa、温度为70℃～200℃：从蒸馏釜出来的蒸汽进入提纯塔中进行热量与成分的交换与分离，提纯塔内的操作温度为40～150℃，沸点低的三氯氢硅组分在汽相中富集，沸点高的四氯化硅组分在液相中富集，经过多次汽化、冷凝，最终在汽相中得到三氯氢硅汽化组分，然后进入塔顶水冷凝器，经循环水冷却、冷凝成三氯氢硅液体。另外，中国专利CN1693192A提出了单塔分离三氯氢硅的提纯方法及其装置，但其产品中硼、磷等轻组分含量较高，虽然可满足太阳能电池级多晶硅的要求，但其质量尚属不足，而且分离效率较低、能耗较高；中国专利CN1010455362A提出了双塔分离三氯氢硅的工艺，但存在产品质量指标不稳定的问题，而且整个工艺需大量冷冻水并且能耗很大。

在三氯氢硅生产中，作为副反应，必然伴随产生一定量的四氯化硅，按照目前生产工艺，在生产中除四氯化硅外还有较多的其他副产物，因此产品的四氯化硅纯度仅能达到95.0％，一般该方法得到的三氯氢硅产品纯度尚可，但四氯化硅纯度较差，无法进行更深的应用。该品质的四氯化硅只能用于较低档次的产品应用，产品收益较差。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，以提高三氯氢硅和四氯化硅产品的纯度，提高产品收益。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，其包括下列内容：

1、合成液储罐、1#精馏塔、2#精馏塔、3#精馏塔及其各自附属设备通过相应管线顺序连接在一起，储罐及各塔塔内的压力设定为依次降低；三氯氢硅原料液在压差作用下自合成液储罐中首先进入1#精馏塔，塔顶气相采出物经蒸馏、冷凝、回流后，采出高纯三氯氢硅至储罐；

2、1#精馏塔塔底液相采出的溶液在压差作用下进入2#精馏塔，2#塔塔顶气相采出物经蒸馏、冷凝、回流后得到混有少量四氯化硅的三氯氢硅液体，将该液体重回合成液储罐；

3、2#塔液相采出的溶液在压差作用下进入3#精馏塔，塔顶气相采出物经蒸馏、冷凝、回流后，采出高纯四氯化硅至储罐；塔底液相采出至废液储罐或按规定排放。

上述的提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，其包括下列内容：

1、首先三氯氢硅液体原料在压差作用下自合成液储罐中进入1#精馏塔中部，维持塔中设定的压力和温度；1#精馏塔塔顶气相采出经冷凝后部分回流，部分高纯三氯氢硅进入三氯氢硅储罐；塔底与再沸器连通，通过对精馏塔内的部分液相的加热维持调节塔内的温度稳定；1#精馏塔液相采出为含少量三氯氢硅的四氯化硅溶液；

2、1#精馏塔液相采出的溶液在压差作用下通过管线进入2#精馏塔的中部，维持塔中设定的压力和温度；2#塔塔顶气相采出溶液中剩余的三氯氢硅，并混有少量四氯化硅，经冷凝后部分回流，其余打入合成液储罐，重新进入1#塔进行提纯；塔底与再沸器连通，维持调节塔内的温度；2#塔液相采出为含四氯化硅和高沸硅烷的溶液；

3、2#塔液相采出的溶液在压差作用下通过管线进入3#精馏塔中部，维持塔中设定的压力和温度；3#精馏塔塔顶气相采出溶液中的四氯化硅，经冷凝后部分回流，部分高纯四氯化硅采出至四氯化硅储罐；塔底与再沸器连通，维持调节塔内的温度；塔底液相采出高沸硅烷等高沸物溶液，将该溶液存至废液储罐或按规定排放。

上述的提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，其控制合成液储罐压力为0.50～0.60MPa，控制1#、2#、3#三座精馏塔压力分别为0.30～0.40MPa、0.15～0.25MPa、0.03～0.10MPa。

上述的提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，其1#、2#、3#三座精馏塔的塔顶温度分别为60～90℃、50～80℃、60～90℃。

上述的提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，其1#、2#、3#三座精馏塔所用冷凝器的冷媒均为普通循环水。

在三氯氢硅合成液提纯工艺中，本发明通过增加一个精馏塔将两塔设置改为三塔连续，使生产变成三塔连续精馏。通过调整工艺条件，使1#精馏塔塔顶气相采出为高纯三氯氢硅，液相采出为含少量三氯氢硅的四氯化硅溶液，该溶液进入2#精馏塔；2#塔塔顶将剩余的三氯氢硅采出，并采出少量四氯化硅，液体经冷凝后进入合成液中间罐，重新进入1#塔进行提纯，2#塔液相采出为四氯化硅和高沸硅烷进入3#精馏塔；3#塔对四氯化硅和高沸硅烷进行提纯，塔顶即为高纯的四氯化硅。

本发明的提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，通过将两塔连续精馏改为三塔连续精馏，采用本方法进行生产，所得三氯氢硅、四氯化硅产品纯度、收率都达到很高水平，三氯氢硅纯度可由通常的99.0％提高到99.8％，四氯化硅纯度可由通常的95.0％提高到99.0％以上，对产品收率、质量、应用及收益都有一个很大的提高，且生产控制非常稳定，人员劳动强度大幅下降。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明进一步详细说明。

图1是本发明的生产工艺流程示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，三氯氢硅液体原料在压差作用下自压力为0.50MPa合成液储罐中进入压力为0.35MPa的1#精馏塔中部，塔顶温度60～65℃，塔底温度100～110℃，维持塔中设定的压力和温度；冷凝器的冷媒为普通循环水，1#精馏塔塔顶气相采出经冷凝器冷凝后部分回流，其余部分高纯三氯氢硅存入三氯氢硅储罐；塔底与再沸器连通，通过对精馏塔内的部分液相的加热维持调节塔内的温度稳定；1#精馏塔液相采出为含少量三氯氢硅的四氯化硅溶液，该溶液在压差作用下通过管线进入压力为0.20MPa的2#精馏塔的中部，塔顶温度55～60℃，塔底温度90～100℃，维持塔中设定的压力和温度；2#塔塔顶气相采出溶液中剩余的三氯氢硅，并混有少量四氯化硅，经冷凝器冷凝后部分回流，其余打入合成液储罐，重新进入1#塔进行提纯；塔底与再沸器连通，维持调节塔内的温度；2#塔液相采出为含四氯化硅和高沸硅烷的溶液，该溶液在压差作用下通过管线进入压力为0.05MPa的3#精馏塔中部，塔顶温度60～65℃，塔底温度100～110℃，维持塔中设定的压力和温度；3#精馏塔塔顶气相采出溶液中的四氯化硅，经冷凝后部分回流，部分高纯四氯化硅采出至四氯化硅储罐；塔底与再沸器连通，维持调节塔内的温度；塔底液相采出高沸硅烷等高沸物溶液，将该溶液存至废液储罐或按规定排放。得到的三氯氢硅纯度为99.9％，四氯化硅纯度为99.0％，而且生产控制非常稳定，人员劳动强度大幅下降。

实施例2

三氯氢硅液体原料在压差作用下自压力为0.55MPa合成液储罐中进入压力为0.40MPa的1#精馏塔中部，塔顶温度80～85℃，塔底温度120～130℃，维持塔中设定的压力和温度；冷凝器的冷媒为普通循环水，1#精馏塔塔顶气相采出经冷凝器冷凝后部分回流，其余部分高纯三氯氢硅存入三氯氢硅储罐；塔底与再沸器连通，通过对精馏塔内的部分液相的加热维持调节塔内的温度稳定；1#精馏塔液相采出为含少量三氯氢硅的四氯化硅溶液，该溶液在压差作用下通过管线进入压力为0.25MPa的2#精馏塔的中部，塔顶温度58～65℃，塔底温度100～110℃，维持塔中设定的压力和温度；2#塔塔顶气相采出溶液中剩余的三氯氢硅，并混有少量四氯化硅，经冷凝器冷凝后部分回流，其余打入合成液储罐，重新进入1#塔进行提纯；塔底与再沸器连通，维持调节塔内的温度；2#塔液相采出为含四氯化硅和高沸硅烷的溶液，该溶液在压差作用下通过管线进入压力为0.10MPa的3#精馏塔中部，塔顶温度65～67℃，塔底温度100～110℃，维持塔中设定的压力和温度；3#精馏塔塔顶气相采出溶液中的四氯化硅，经冷凝后部分回流，部分高纯四氯化硅采出至四氯化硅储罐；塔底与再沸器连通，维持调节塔内的温度；塔底液相采出高沸硅烷等高沸物溶液，将该溶液存至废液储罐或按规定排放。得到的三氯氢硅纯度为99.8％，四氯化硅纯度为99.1％。

实施例3

三氯氢硅液体原料在压差作用下自压力为0.60MPa合成液储罐中进入压力为0.30MPa的1#精馏塔中部，塔顶温度60～62℃，塔底温度90～105℃，维持塔中设定的压力和温度；冷凝器的冷媒为普通循环水，1#精馏塔塔顶气相采出经冷凝器冷凝后部分回流，其余部分高纯三氯氢硅存入三氯氢硅储罐；塔底与再沸器连通，通过对精馏塔内的部分液相的加热维持调节塔内的温度稳定；1#精馏塔液相采出为含少量三氯氢硅的四氯化硅溶液，该溶液在压差作用下通过管线进入压力为0.15MPa的2#精馏塔的中部，塔顶温度50～55℃，塔底温度85～95℃，维持塔中设定的压力和温度；2#塔塔顶气相采出溶液中剩余的三氯氢硅，并混有少量四氯化硅，经冷凝器冷凝后部分回流，其余打入合成液储罐，重新进入1#塔进行提纯；塔底与再沸器连通，维持调节塔内的温度；2#塔液相采出为含四氯化硅和高沸硅烷的溶液，该溶液在压差作用下通过管线进入压力为0.03MPa的3#精馏塔中部，塔顶温度60～62℃，塔底温度95～105℃，维持塔中设定的压力和温度；3#精馏塔塔顶气相采出溶液中的四氯化硅，经冷凝后部分回流，部分高纯四氯化硅采出至四氯化硅储罐；塔底与再沸器连通，维持调节塔内的温度；塔底液相采出高沸硅烷等高沸物溶液，将该溶液存至废液储罐或按规定排放。得到的三氯氢硅纯度为99.8％，四氯化硅纯度为99.1％。

Claims

1、一种提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，其包括下列内容：

a、合成液储罐、1#精馏塔、2#精馏塔、3#精馏塔及其各自附属设备通过相应管线顺序连接在一起，储罐及各塔塔内的压力设定为依次降低；三氯氢硅原料液在压差作用下自合成液储罐中首先进入1#精馏塔，塔顶气相采出物经蒸馏、冷凝、回流后，采出高纯三氯氢硅至储罐；

b、1#精馏塔塔底液相采出的溶液在压差作用下进入2#精馏塔，2#塔塔顶气相采出物经蒸馏、冷凝、回流后得到混有少量四氯化硅的三氯氢硅液体，将该液体重回合成液储罐；

c、2#塔液相采出的溶液在压差作用下进入3#精馏塔，塔顶气相采出物经蒸馏、冷凝、回流后，采出高纯四氯化硅至储罐；塔底液相采出至废液储罐或按规定排放。

2、根据权利要求1所述的提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，其包括下列内容：

a、首先三氯氢硅液体原料在压差作用下自合成液储罐中进入1#精馏塔中部，维持塔中设定的压力和温度；1#精馏塔塔顶气相采出经冷凝后部分回流，部分高纯三氯氢硅进入三氯氢硅储罐；塔底与再沸器连通，通过对精馏塔内的部分液相的加热维持调节塔内的温度稳定；1#精馏塔液相采出为含少量三氯氢硅的四氯化硅溶液；

b、1#精馏塔液相采出的溶液在压差作用下通过管线进入2#精馏塔的中部，维持塔中设定的压力和温度；2#塔塔顶气相采出溶液中剩余的三氯氢硅，并混有少量四氯化硅，经冷凝后部分回流，其余打入合成液储罐，重新进入1#塔进行提纯；塔底与再沸器连通，维持调节塔内的温度；2#塔液相采出为含四氯化硅和高沸硅烷的溶液；

c、2#塔液相采出的溶液在压差作用下通过管线进入3#精馏塔中部，维持塔中设定的压力和温度；3#精馏塔塔顶气相采出溶液中的四氯化硅，经冷凝后部分回流，部分高纯四氯化硅采出至四氯化硅储罐；塔底与再沸器连通，维持调节塔内的温度；塔底液相采出高沸硅烷等高沸物溶液，将该溶液存至废液储罐或按规定排放。

3、根据权利要求2所述的提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，其特征在于：其合成液储罐压力控制为0.50～0.60MPa，所述1#、2#、3#三座精馏塔内部压力分别为0.30～0.40MPa、0.15～0.25MPa、0.03～0.10MPa。

4、根据权利要求3所述的提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，其特征在于：其1#、2#、3#精馏塔的塔顶温度分别为60～90℃、50～80℃、60～90℃。

5、根据权利要求4所述的提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，其特征在于：其1#、2#、3#三座精馏塔所用冷凝器的冷媒均为普通循环水。