CN102815709A

CN102815709A - 一种四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法

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Publication number: CN102815709A
Application number: CN2012102854445A
Authority: CN
Inventors: 万烨; 严大洲; 毋克力; 肖荣晖; 汤传斌
Original assignee: LUOYANG ZHONGGUI HIGH-TECH Co Ltd; China ENFI Engineering Corp
Current assignee: LUOYANG ZHONGGUI HIGH-TECH Co Ltd; China ENFI Engineering Corp
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2032-08-10
Also published as: CN102815709B

Abstract

本发明公开了一种四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，包括如下步骤：a）将硅粉与催化剂进行混合，得到混合物料；b）在氢气气氛下对混合物料进行脱水；c)将氢气与四氯化硅进行混合，得到第一混合气体；d）将第一混合气体加热至450～550℃；e）使混合物料与第一混合气体在450～500℃的条件下进行反应，得到第二混合气体；f）将第二混合气体经过气体过滤装置进行收尘、过滤；g）将经过收尘、过滤的第二混合气体冷凝，得到氢气和氯硅烷；h）将氯硅烷进行分离提纯，得到三氯氢硅。根据本发明的制备方法，采用铜镍合金作为催化剂，反应之前不需要高温预活化，反应结束后可以直接排渣，不会对环境造成污染。

Description

一种四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法

技术领域

本发明涉及多晶硅生产工艺技术领域，更具体地，本发明涉及一种四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法。

背景技术

我国现阶段多晶硅项目工艺技术85％以上都属于西门子工艺技术，该工艺技术中，一个很重要的环节是四氯化硅冷氢化生产三氯氢硅。

在改良西门子法生产多晶硅的过程中，每生产1吨多晶硅有将近20t的四氯化硅副产物产生，一个2000吨多晶硅工厂每年则产生40000多吨四氯化硅。常温下四氯化硅为液态，不宜储运。同时四氯化硅的市场容量有限，这都造成了四氯化硅处理困难的局面。随着多晶硅产业化规模的扩大，四氯化硅副产物的处理难题已经成为了限制国内多晶硅大规模产业化的瓶颈。金融危机之后，多晶硅价格大幅下滑，降低生产成本成了多晶硅发展的生命线。而通过氢化技术的运用，将副产物四氯化硅转化为原料三氯氢硅，能够实现多晶硅生产的物料闭路循环，实现多晶硅的清洁生产，同时能从最大程度上降低生产成本，为多晶硅的大规模产业化解决根本性问题。但是国内的多晶硅生产技术由于起步较晚，与国外先进技术相比存在一定的距离，其中最明显的就是四氯化硅氢化技术差距较大，在技术还不成熟的情况下，随着中国多晶硅产业规模的扩大，四氯化硅的问题会日益明显。

目前国内有两种四氯化硅氢化技术，一种为热氢化技术，在高温的氢化炉内，将四氯化硅与氢气反应生产三氯氢硅。该技术存在几个较大的问题：

1、备品备件费用昂贵，维护费用高。

2、尾气处理系统复杂，系统庞大。

3、转化率不高，一般都在20％左右，且电耗高。

4、加热件为炭材，对多晶硅最终产品质量有较大影响。

另外一种氢化技术为冷氢化技术，也是目前国内大多数厂家采用的技术。该技术是以镍盐或者粒状镍为触媒，首先将触媒与硅粉混合进行活化，然后下料至反应器。控制一定的温度、压力，使得H₂与SiCl₄混合气体与硅粉在反应器内以沸腾状态接触进行氢化，部分四氯化硅转化为三氯氢硅，其产物种经过除尘后，提纯分离，分离出的三氯氢硅为产品，而四氯化硅经分离后使其反复循环转化进行回收。其反应方程式为：

3SiCl₄＋Si＋2H₂＝4SiHCl₃

该技术存在的缺陷如下：

1、所用触媒为镍盐或粒状镍，价格昂贵，造成生产成本高。

2、触媒与硅粉混合后，需要高温活化，能耗高，造成生产成本高。

3、四氯化硅与氢气混合气加热装置不合理，温度较低，导致转化效率低。

4、除尘采用布袋过滤器，不耐高温，易损坏，更换频次高，检修难度大。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。

为此，本发明的一个目的在于提出一种能耗低、转化率高的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法。

根据本发明实施例的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，包括如下步骤：

a）将硅粉与催化剂进行混合，得到混合物料，其中，

所述催化剂为铜镍合金，所述铜镍合金中的镍的质量含量为10～35%；

b）在氢气气氛下对所述混合物料进行脱水；

c)将氢气与四氯化硅以摩尔比2～5：1的比例进行混合，气相压力控制在1～2.5M，得到第一混合气体；

d）将所述第一混合气体加热至450～550℃；

e）使所述混合物料与所述第一混合气体在450～500℃的条件下进行反应，得到第二混合气体；

f）将所述第二混合气体经过气体过滤装置进行收尘、过滤，其中所述气体过滤装置内设有陶瓷滤芯；

g）将经过收尘、过滤的第二混合气体冷凝，得到氢气和氯硅烷；

h）将所述氯硅烷进行分离提纯，得到三氯氢硅。

根据本发明实施例的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，由于采用铜镍合金作为催化剂，其具有优良的高温稳定性能，在反应过程中高温煅烧不出现粘结现象，并且反应之前不需要高温预活化，降低了能耗，系统设备简单，转化率高，反应结束后催化剂与反应残渣不需要氧化处理，直接可以排渣，不会对环境造成污染，降低生产成本。此外，由于首先对第一混合气体加热至450～550℃再进行氢化，因此反应温度较高，从而转化率较高。并且，由于采用设置有陶瓷滤芯的气体过滤装置，而陶瓷滤芯具有耐高温，耐腐蚀的优良特性，而且材质稳定，因此不会对多晶硅产品质量造成影响。

另外，根据本发明上述实施例的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述混合物料中所述催化剂的质量百分比为2～5%。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤a）中，在将硅粉与催化剂进行混合后，还对所述混合物料进行低温活化处理。

根据本发明的一个实施例，所述催化剂的粒度为10～200目。

根据本发明的一个实施例，所述催化剂为大致球型。

根据本发明的一个实施例，所述催化剂的松装密度为2.3～2.8g/ml。

根据本发明的一个实施例，步骤b)中，氢气的流速为0.05～0.4m/s，脱水温度为50～150℃，脱水时间为4～8小时。

根据本发明的一个实施例，所述步骤d）包括：将所述第一混合气体在预热炉内，经过多级加热，使的第一混合气体的温度为450～550℃。

根据本发明的一个实施例，所述步骤e）中，反应压力为1～2.5MPa,反应时间控制在10～100秒。

根据本发明的一个实施例，所述气体过滤装置包括从上至下依次连接的上封头、直筒部和下封头，所述气体过滤装置的上部设有用于排出过滤后的气体的出气口且下部设有用于排出废渣的排渣口，所述直筒部的下部设有用于向所述直筒内导入待过滤气体的进气口，且所述进气口的上方设有过滤部，所述过滤部包括设有通孔的花盘以及设在所述通孔中的陶瓷滤芯，所述气体过滤装置还包括：换热夹套，所述换热夹套设在所述直筒部的外部，所述换热夹套的下部设有换热介质进口且上部设有换热介质出口。

根据本发明的一个实施例，所述通孔为多个，所述多个通孔沿所述花盘的径向和轴向均匀分布，每个所述通孔内均设有所述陶瓷滤芯。

根据本发明的一个实施例，所述通孔和所述陶瓷滤芯的个数被设置成能够将所述气体的流速控制在0.01～0.2m/s。

根据本发明的一个实施例，所述陶瓷滤芯为氧化铝滤芯。

根据本发明的一个实施例，所述氧化铝滤芯的过滤精度为800～1500目。

根据本发明的一个实施例，所述直筒部内还设有进气环管和折流板，所述进气环管与所述进气口相连接，所述折流板位于所述陶瓷滤芯与所述进气环管之间。

根据本发明的一个实施例，所述进气环管上均匀地间隔设有多个出口，且所述折流板有多个，所述多个折流板沿所述直筒部的内壁螺旋上升且在所述直筒部的圆周方向上均匀分布。

根据本发明的一个实施例，所述直筒部上设有检修口，所述检修口位于所述过滤部的上方。

根据本发明的一个实施例，所述出气口设在所述上封头的顶端且所述排渣口设在所述下封头的底端。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法的流程示意图；

图2是根据本发明所涉及的用于四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的催化剂的制备方法的流程示意图；

图3是根据本发明的一个实施例中所用气体过滤装置结构示意图；

图4是根据本发明的一个实施例中所用气体过滤装置陶瓷滤芯分布示意图；

图5是根据本发明的一个实施例中所用气体过滤装置陶瓷滤芯紧固件示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

首先，参考图1描述根据本发明的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法的流程。

具体地，根据本发明的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法包括如下步骤：

a）将硅粉与催化剂进行混合，得到混合物料，其中，

b）在氢气气氛下对所述混合物料进行脱水；

d）将所述第一混合气体加热至450～550℃；

h）将所述氯硅烷进行分离提纯，得到三氯氢硅。

由此，根据本发明实施例的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，由于采用铜镍合金作为催化剂，其具有优良的高温稳定性能，在反应过程中高温煅烧不出现粘结现象，并且反应之前不需要高温预活化，降低了能耗，系统设备简单，转化率高，反应结束后催化剂与反应残渣不需要氧化处理，直接可以排渣，不会对环境造成污染，降低生产成本。此外，由于首先对第一混合气体加热至450～550℃再进行氢化，因此反应温度较高，从而转化率较高。并且，由于采用设置有陶瓷滤芯的气体过滤装置，而陶瓷滤芯具有耐高温，耐腐蚀的优良特性，而且材质稳定，因此不会对多晶硅产品质量造成影响。

关于步骤a），需要理解的是，将所述硅粉与催化剂进行混合的方法和设备没有特殊限制，只要能控制所述混合物料中所述催化剂的质量百分比为2～5%即可。

关于所述催化剂，需要理解的是，所述催化剂为铜镍合金，其中所述铜镍合金中镍的质量含量为10～35%；所述催化剂的粒度为10～200目，形貌为大致球形，松装密度为2.3～2.8g/ml。该催化剂具有优良的高温稳定性能，在冷氢化过程中不参与反应，高温煅烧不出现粘结现象。关于该催化剂的制备方法，将在下面进行详细描述。

在步骤b）中，为了保证能在氢气气氛下对所述混合物料进行脱水，优选地，可以将混合物料置于干燥器内脱水，脱水过程中控制氢气流速为0.05～0.4m/s,脱水温度从50℃升至150℃，脱水时间控制为4～8h，在低温脱水的同时还可对混合物料进行低温活化。经过低温活化后的混合物料通入氢化反应器内待反应。

在步骤c）中，氢气与四氯化硅的混合设备没有特殊限制，只要能控制气相压力在1～2.5M并使氢气与四氯化硅混合成第一混合气体即可，优选地，所述混合设备为混合器。

将所述第一混合气体加热的设备没有特殊限制，例如可以通过预热炉进行多级加热，使第一混合气体温度达到450～550℃。由于对第一混合气体通过多级加热而加热至450～550℃然后再进行氢化，因此保证了反应温度较高，从而有助于提高转化率。

将加热后的第一混合气体通入预先装有经过低温活化的混合物料的氢化反应器内，控制氢化反应器内温度为450～500℃，反应压力为1～2.5MPa,反应时间控制在10～100秒，使所述混合物料与第一混合气体反应，得到第二混合气体。

在步骤f）中，将所述第二混合气体经过气体过滤装置进行收尘、过滤，关于所述气体过滤装置，需要理解的是，所述气体过滤装置内设有陶瓷滤芯。采用设置有陶瓷滤芯的气体过滤装置，由于陶瓷滤芯具有耐高温，耐腐蚀的优良特性，而且材质稳定，不会对多晶硅产品质量造成影响。此外，陶瓷滤芯可以根据过滤精度的要求，生产不同精度的滤芯，且陶瓷滤芯成型简单，大规模生产容易，价格低廉。进气时，控制气体过滤装置的进气温度为400～600℃，进气组分包括：氯硅烷、氢气、少量氯化氢、以及细小硅粉，进气压力为1.5～3.0MPa，进气流量为2000～5000Nm³/h，过滤精度为800～1500目。

关于将经过收尘、过滤的第二混合气体进行冷凝，得到氢气和氯硅烷的方法和设备没有特殊限制，只要能将氯硅烷分离出来即可，例如，可以通过三级冷凝的方法分离出氯硅烷，未冷凝的氢气可以返回系统中循环使用。

将冷凝得到的所述氯硅烷进行分离提纯，即可得到三氯氢硅。关于所述分离提纯的方法和设备没有特殊限制，例如，可以将氯硅烷经过分离塔进行分离，得到三氯氢硅和四氯化硅，三氯氢硅可以作为多晶硅生产原料，四氯化硅可以重新返回系统进行循环利用。

下面结合图2描述根据本发明的用于四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的催化剂的制备方法的流程。

具体地，本发明的用于四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的催化剂的制备方法包括以下步骤：

1)称取一定量的铜粉和镍粉并进行混合，得到混合粉料，所述混合粉料中镍的质量含量为10～35%；

2）将所述混合粉料进行熔化，得到熔体；

3）将所述熔体进行高压水雾化处理，以得到具有预定比表面积和形状的粒子；

4）将所述粒子在氢气气氛中进行还原干燥，得到所述催化剂颗粒。

由此，可以制得用于四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的催化剂。

关于所述步骤1）和步骤2），需要理解的是，将所述铜粉和镍粉混合及熔化的方法和设备没有特殊限制，只要能将所述铜粉和镍粉混合并达到熔化的效果即可，例如可以采用混料机将所述铜粉和镍粉混合，然后在频炉中进行熔化，得到所述熔体。

在得到所述熔体之后，对所述熔体采用化学分析法进行成分检测，当所述成分满足预定成分要求时，则进行下一步操作，如果所述成分不满足预定成分要求，则返回步骤2），重新调节合金中的各成分比直至成分满足预定成分要求为止。

考虑到催化剂粒子形状及表面积对反应过程会产生一定的影响，优选地，在步骤3）中，将所述熔体进行高压水雾化处理，压力为2～5MPa，在处理过程中控制其产物的比表面积以及形状，以使所述粒子的形状为大致球形，所述粒子的比表面积为20～100m²/g。

为了去除经过高压水雾化处理的粒子表面的水分，提高催化剂的活性，可以将所述粒子进行干燥。考虑到粒子的成分，优选地，在步骤4）中，可以将所述粒子在氢气气氛中进行还原干燥，干燥温度为600～800℃。由此，可得到用于四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的所述催化剂颗粒。

为了更好的满足催化反应的需要，可以对所述催化剂颗粒进行粉碎、筛分，得到具有预定粒度的催化剂粉末，优选地，所述催化剂粉末的粒度为10～200目。由此，可以制得具有优良高温稳定性能的用于四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的催化剂。

由于所述催化剂不需要高温活化，因此，在硅粉与催化剂混合之后便可进行冷氢化反应。其具体操作可以包括：b）在氢气气氛下，使所述混合物料与四氯化硅在450～500℃的条件下进行反应，得到三氯氢硅。

下面结合图3-图5描述根据本发明上述实施例中所用的气体过滤装置。

优选地，如图3所示，所述气体过滤装置包括：从上至下依次连接的上封头10、直筒部20、下封头30和换热夹套40。

其中，所述过滤装置的上部设有用于排出过滤后的气体的出气口11且下部设有用于排出废渣的排渣口31，直筒部20的下部设有用于向所述直筒内导入待过滤气体的进气口21，且进气口21的上方设有过滤部，过滤部包括设有通孔的花盘22以及设在通孔中的陶瓷滤芯23，换热夹套40设在直筒部20的外部，换热夹套40的下部设有换热介质进口41且上部设有换热介质出口42。

由此，采用陶瓷滤芯23作为过滤装置，该过滤装置具有耐高温，耐腐蚀的优良特性，而且材质稳定，不会对多晶硅产品质量造成影响；陶瓷滤芯23可以根据过滤精度的要求，生产不同精度的滤芯，且陶瓷滤芯23成型简单，大规模生产容易，价格低廉；气体过滤装置外部设有换热夹套40，能够保证过滤温度，有效防止气体的冷凝，也能有效防止部分温度过高，造成内置紧固件的损坏。

进一步考虑到成本及大规模生产问题，在一个示例中，优选地，陶瓷滤芯23为氧化铝滤芯。由此，该材质的陶瓷滤芯23既可以满足耐高温、耐腐蚀的要求，而且容易大规模生产，可以进一步降低生产成本。

在一个示例中，如图4所示，通孔为多个，多个通孔沿花盘22的径向和轴向均匀分布，每个通孔内均设有陶瓷滤芯23。由此，通过设置多个通孔，可以将过滤孔道分开，根据换热面积以及花盘22的尺寸布置陶瓷滤芯23达到过滤效果，避免出现过滤孔道堵塞即整体不能使用的情况，提高过滤装置的实用性。

考虑到气体体积及过滤面积的问题，在一个示例中，通孔和陶瓷滤芯23的个数被设置成能够将所述气体的流速控制在0.01～0.2m/s。由此，在该流速下可以使气体得到更充分的过滤。

在一个示例中，如图5所示，陶瓷滤芯23通过紧固件固定在花盘22上，所述紧固件包括固定环241和压盖242，固定环241焊接在花盘22上且固定环241的内孔与通孔相对应，压盖242扣接在陶瓷滤芯23的顶端且与固定环241相连接以将陶瓷滤芯23固定在通孔内。由此，可以将陶瓷滤芯23固定于花盘22上，并且固定方式合理，方便进行拆卸、安装，降低检修难度。

在一个示例中，所述氧化铝滤芯的过滤精度为800～1500目。由此，可以根据需要过滤掉目数较大的粉尘。

在一个示例中，直筒部20内还设有进气环管25和折流板26，进气环管25与进气口21相连接，折流板26位于陶瓷滤芯26与进气环管25之间。进一步地，在一个示例中，进气环管25上均匀地间隔设有多个出气口251，且折流板26有多个，多个折流板26沿直筒部20的内壁螺旋上升且在直筒部20的圆周方向上均匀分布。由此，进气环管25以及折流板26能够有效保证进气均匀，达到促进过滤芯过滤均匀的目的，同时，气流中的粉尘能够在折流板26作用下部分沉降，达到减轻过滤芯负荷的作用。

有利地，在一个示例中，直筒部20上设有检修口27，检修口27位于所述过滤部的上方。由此，通过设置检修口27，可以方便进行故障检修，不需要拆卸设备。

在一个示例中，出气口11设在上封头10的顶端且排渣口31设在下封头30的底端。由此，可以便于过滤装置的排渣，省去了拆卸设备的过程。

下面结合具体实验例和实施例描述根据本发明四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法。

首先，结合实验例描述一下用于本发明四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的催化剂及其制备方法。

实验例1

称取90g铜粉和10g镍粉进行混合，得到混合粉料，将混合粉料进行熔化，得到熔体；将熔体进行高压水雾化处理，处理压力为2MPa，以得到比表面积为30m²/g的大致球型形状的粒子；将所述粒子在氢气气氛中进行还原干燥，得到催化剂颗粒。

对所述催化剂颗粒进行粉碎、筛分，得到粒度为10～200目的催化剂粉末，松装密度为2.6g/ml。

实验例2

称取65g铜粉和35g镍粉进行混合，得到混合粉料，将混合粉料进行熔化，得到熔体；将熔体进行高压水雾化处理，处理压力为5MPa，以得到比表面积为80m²/g的大致球型形状的粒子；将所述粒子在氢气气氛中进行还原干燥，得到催化剂颗粒。

对所述催化剂颗粒进行粉碎、筛分，得到粒度为10～200目的催化剂粉末，松装密度为2.9g/ml。

实验例3

称取80g铜粉和20g镍粉进行混合，得到混合粉料，将混合粉料进行熔化，得到熔体；将熔体进行高压水雾化处理，处理压力为4MPa，以得到比表面积为60m²/g的大致球型形状的粒子；将所述粒子在氢气气氛中进行还原干燥，得到催化剂颗粒。

对所述催化剂颗粒进行粉碎、筛分，得到粒度为10～200目的催化剂粉末，松装密度为2.8g/ml。

接着，结合实施例描述根据本发明四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法。

实施例1

将98重量份的硅粉和2重量份的实验例1所得到的催化剂混合，得到混合物料。

在氢气气氛下，将混合物料与硅粉在480℃、1.4MPa条件下进行反应，得到三氯氢硅产物。

所产生的三氯氢硅产品质量见表1（未经过分离提纯前的三氯氢硅）。

表1实施例1所得三氯氢硅产品质量

实施例2

将98重量份的硅粉和2重量份的实验例2所得的催化剂混合，得到混合物料。

所产生的三氯氢硅产品质量见表2（未经过分离提纯前的三氯氢硅）。

表2实施例2所得三氯氢硅产品质量

实施例3

将97.5重量份的硅粉和2.5重量份的实验例3所得的催化剂混合，得到混合物料。

所产生的三氯氢硅产品质量见表3（未经过分离提纯前的三氯氢硅）。

表3实施例3所得三氯氢硅产品质量

实施例4

将97重量份的硅粉和3重量份的实验例3所得的催化剂混合，得到混合物料。

所产生的三氯氢硅产品质量见表4（未经过分离提纯前的三氯氢硅）。

表4实施例4所得三氯氢硅产品质量

实施例5

所产生的三氯氢硅产品质量见表5（未经过分离提纯前的三氯氢硅）。

表5实施例5所得三氯氢硅产品质量

对比例1

将97重量份的硅粉和3重量份的传统镍基催化剂混合，得到混合物料，其中，所述镍基催化剂粒度为10～200目，松装密度为2.4g/ml。

实施例1～5及对比例1的转换效率见表6。

表6四氯化硅转换为三氯氢硅的效率统计表

根据上述实施例可以看出，不同条件下，采用铜镍合金催化剂，冷氢化过程中，四氯化硅转换为三氯氢硅的效率也不同，但是都高于采用传统镍基催化剂的转化效率，具有优良的高温稳定性能，高温煅烧不出现粘结现象，并且反应之前不需要高温预活化，反应结束后催化剂与反应残渣不需要氧化处理，直接可以排渣，不会对环境造成污染。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a）将硅粉与催化剂进行混合，得到混合物料，其中，

b）在氢气气氛下对所述混合物料进行脱水；

d）将所述第一混合气体加热至450～550℃；

h）将所述氯硅烷进行分离提纯，得到三氯氢硅。

2.根据权利要求1所述的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，其特征在于，所述步骤a）中，所述混合物料中所述催化剂的质量百分比为2～5%。

3.根据权利要求1所述的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，其特征在于，在所述步骤a）中，在将硅粉与催化剂进行混合后，还对所述混合物料进行活化处理。

4.根据权利要求1所述的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，其特征在于，所述催化剂的粒度为10～200目。

5.根据权利要求1所述的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，其特征在于，所述催化剂为大致球型。

6.根据权利要求1所述的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，其特征在于，所述催化剂的松装密度为2.3～2.8g/ml。

7.根据权利要求1所述的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，其特征在于，步骤b)中，氢气的流速为0.05～0.4m/s，脱水温度为50～150℃，脱水时间为4～8小时。

8.根据权利要求1所述的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，其特征在于，所述步骤d）包括：将所述第一混合气体在预热炉内，经过多级加热，使的第一混合气体的温度为450～550℃。

9.根据权利要求1所述的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，其特征在于，所述步骤e）中，反应压力为1～2.5MPa,反应时间控制在10～100秒。

10.根据权利要求1所述的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，其特征在于，所述气体过滤装置包括从上至下依次连接的上封头、直筒部和下封头，

所述气体过滤装置的上部设有用于排出过滤后的气体的出气口且下部设有用于排出废渣的排渣口，

所述直筒部的下部设有用于向所述直筒内导入待过滤气体的进气口，且所述进气口的上方设有过滤部，所述过滤部包括设有通孔的花盘以及设在所述通孔中的陶瓷滤芯，

所述气体过滤装置还包括：

换热夹套，所述换热夹套设在所述直筒部的外部，所述换热夹套的下部设有换热介质进口且上部设有换热介质出口。

11.根据权利要求10所述的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，其特征在于，所述通孔为多个，所述多个通孔沿所述花盘的径向和轴向均匀分布，每个所述通孔内均设有所述陶瓷滤芯。

12.根据权利要求11所述的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，其特征在于，所述通孔和所述陶瓷滤芯的个数被设置成能够将所述气体的流速控制在0.01～0.2m/s。

13.根据权利要求10所述的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，其特征在于，所述陶瓷滤芯为氧化铝滤芯。

14.根据权利要求10所述的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，其特征在于，所述氧化铝滤芯的过滤精度为800～1500目。

15.根据权利要求10所述的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，其特征在于，所述直筒部内还设有进气环管和折流板，所述进气环管与所述进气口相连接，所述折流板位于所述陶瓷滤芯与所述进气环管之间。

16.根据权利要求15所述的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，其特征在于，所述进气环管上均匀地间隔设有多个出口，且所述折流板有多个，所述多个折流板沿所述直筒部的内壁螺旋上升且在所述直筒部的圆周方向上均匀分布。

17.根据权利要求10所述的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，其特征在于，所述直筒部上设有检修口，所述检修口位于所述过滤部的上方。

18.根据权利要求10所述的四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅的方法，其特征在于，所述出气口设在所述上封头的顶端且所述排渣口设在所述下封头的底端。