CN104760959B - 一种反歧化法制备三氯氢硅的工艺 - Google Patents

一种反歧化法制备三氯氢硅的工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN104760959B
CN104760959B CN201510160431.9A CN201510160431A CN104760959B CN 104760959 B CN104760959 B CN 104760959B CN 201510160431 A CN201510160431 A CN 201510160431A CN 104760959 B CN104760959 B CN 104760959B
Authority
CN
China
Prior art keywords
dichlorosilane
silicon chloride
reactor
technique
trichlorosilane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510160431.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104760959A (zh
Inventor
江正平
黄卫卫
汪应军
张小玲
黄娣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei Jingxing Science And Technology Inc Co Ltd
Original Assignee
Hubei Jingxing Science And Technology Inc Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei Jingxing Science And Technology Inc Co Ltd filed Critical Hubei Jingxing Science And Technology Inc Co Ltd
Priority to CN201510160431.9A priority Critical patent/CN104760959B/zh
Publication of CN104760959A publication Critical patent/CN104760959A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104760959B publication Critical patent/CN104760959B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明公开了一种反歧化法制三氯氢硅的工艺，本工艺利用经过处理后的二氯二氢硅和四氯化硅的气液混合方式进料，反应器采用流化床式反应器，二氯二氢硅和四氯化硅的气液混合物从反应器的底部进料。本发明工艺简单、原料转化率高，大大提高了多晶硅生产系统的原料利用率。

Description

一种反歧化法制备三氯氢硅的工艺
技术领域
本发明涉及一种三氯氢硅制备领域，尤其涉及利用反歧化法制三氯氢硅的工艺。
背景技术
多晶硅的生产中，三氯氢硅和氢气在还原炉中进行还原反应生成多晶硅，反应过程中三氯氢硅未能完全参与反应，未参加反应的三氯氢硅、氢气与产生的副产物四氯化硅、二氯二氢硅一起进入尾气回收系统，其中氯硅烷液体与气态氢气进行分离，分离后的氯硅烷液体进入精馏提纯系统进行分离提纯，得到合格的原料三氯氢硅。
四氯化硅三氯氢硅（TCS）的还原过程中会产生二氯二氢硅（DCS），在现有工艺生产过程中，DCS是不能够回收利用的，它在精馏过程中随其它轻组分一起蒸出，而进入到废气洗涤系统，消耗大量的液碱大大增加了生产成本并对环境造成严重的污染。利用反歧化技术可将二氯二氢硅与四氯化硅反应从而制得多晶硅生产必须的原料三氯氢硅，从而大大节省了成本。
中国专利申请公布号CN 102923716A，申请公布日为2013年2月13日的发明公开了一种二氯二氢硅反歧化生产三氯氢硅工艺，该发明的二氯二氢硅反歧化工艺采用 液态二氯二氢硅和液态四氯化硅混合进料，反应采用的是装载催化剂的固定床反应器。
上述发明虽然利用反歧化法提高了多晶硅生产系统的原料利用率，但在该工艺流程中，二氯二氢硅与四氯化硅是液液混合，原料混合不够紧密，采用固定床反应器，原料从反应器顶部进入，反应时间短，转化率不高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的缺陷和不足，提供一种原料转化率高的反歧化法制三氯氢硅的工艺。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：
一种反歧化法制备三氯氢硅的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1）将经过精馏提纯后的二氯二氢硅和四氯化硅经静态混合器混合后进入混合罐，其中二氯二氢硅与四氯化硅质量比为1：5～1：7；
2）将步骤1）的混合料通过屏蔽泵送入汽化器中；
3）将汽化器中出来的二氯二氢硅和四氯化硅气液混合物送入流化床式反应器的底部进行催化反应；
4）经步骤3）反应后的产品和未反应的原料至反应器的顶部采出，采出产品送入精馏塔进行提纯，塔顶分离出来的二氯二氢硅与塔釜采出的四氯化硅继续回到流化床式反应器中进行反应，塔体中部分离出的三氯氢硅进储存罐储存。
所述步骤1）中的二氯二氢硅混合前采用0～10℃的脱盐水进行冷凝，四氯化硅混合前采用40～60℃的工艺循环水进行冷凝。
所述步骤2）中汽化器的内部压力为0.2～0.4MPa，汽化器的进口温度为20～30℃，汽化器的出口温度为60～80℃。
所述步骤3）中流化床式反应器的内部压力为0.3～0.7Mpa，反应温度为50～70℃，反应时间为10～15s。（由于汽化器和流化床式反应器内部的压力小于标准大气压，位于其内部的四氯化硅的沸点将达到100℃左右）
所述步骤3）中流化床式反应器内填充的催化剂为表面活性型树脂催化剂，并且表面活性型树脂催化剂浸泡在四氯化硅中。表面活性型树脂催化剂为一种催化剂，树脂表面活性基物质可以将四氯中的硅氯键发生断裂，氯离子与活性物质结合可将二氯中的氢离子进行交换，从而达到生产三氯氢硅的目的。
所述二氯二氢硅和四氯化硅来自多晶硅生产系统。
STC和DCS在一定的温度、压力、催化剂的作用下反应生成TCS，其再生的分子组成如下：
SiH2Cl2 + CAT → SiHCl2+CAT-H
SiCl4+ CAT → SiCl3+CAT-Cl
SiHCl2+CAT-Cl → SiHCl3
SiCl3+CAT-H → SiHCl3
注：分子式中的“CAT”代表表面活性型树脂催化剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明中二氯二氢硅和四氯化硅以气液混合形态在反应器中反应，气液混合原因是由于气态分子间隙大，液态分子间隙紧密，从而保证二氯二氢硅分子被四氯化硅分子所包围，保证二氯二氢硅与四氯化硅得到充分反应，从而提高了转化率。
2、本发明用流化床式反应器代替固定式反应器，二氯二氢硅与四氯化硅以气液混合方式从反应器底部进料，此种方式相比顶部进料的区别在于，物料从底部向顶部运动时需克服树脂阻力，相比顶部进料流动速率变慢，物料与树脂催化剂反应更加充分，从而提高了转化率。
3、本发明中的催化剂使用浸泡在四氯化硅中的表面活性型树脂催化剂，催化效果好，反应更充分，转化率更好，一次性转化率最高可达到95%。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
本发明的工艺流程图参见图1。
实施例1
将多晶硅生产系统中的气态的二氯二氢硅通过二氯二氢硅冷凝器0～5℃脱盐水进行冷凝， 四氯化硅液体通过40～50℃的四氯化硅冷却器工艺循环水冷却后， 按照质量比 1:7 送入混合器进行混合，混合好的氯硅烷液体进入混合罐内。
混合好的原料进料温度为20～25℃， 通过屏蔽泵送入内部压力为0.2Mpa的汽化器中进行加热，将物料加热成60～70℃气液混合态，加热后的物料送至反应器中进行反应，所述反应器为流化床反应器， 其内部装填有被四氯化硅浸泡的表面活性型树脂催化剂，控制反应器反应温度为 50～60℃， 反应压力为 0.5～0.6MPa， 二氯二氢硅和四氯化硅气液混合物自下而上通过催化剂， 一部分反应原料发生催化反应反歧化生成三氯氢硅， 在此工艺条件下二氯二氢硅的转化率约为95%， 反应后的产品和未反应的原料至反应器的顶部采出， 此时反应产品中主要组份为二氯二氢硅、 三氯氢硅和四氯化硅， 将反应器采出产品送入精馏塔进行提纯，塔顶分离出来的二氯二氢硅与塔釜采出的四氯化硅继续回到流化床式反应器中进行反应，从而使二氯二氢硅的转化率最终能达到100%。
实施案例2
将多晶硅生产系统中的气态的二氯二氢硅通过二氯二氢硅冷凝器5～10℃脱盐水进行冷凝，四氯化硅液体通过50～60℃的四氯化硅冷却器工艺循环水冷却后， 按照质量比1:6送入混合器进行混合，混合好的氯硅烷液体进入混合罐内。
混合好的原料进料温度为20～30℃， 通过屏蔽泵送入汽化器中进行加热，将物料加热成70～80℃气液混合态，加热后的物料送至反应器中进行反应， 所述反应器为流化床反应器， 其内部装填有被四氯化硅浸泡的表面活性型树脂催化剂， 控制反应器反应温度为 60～70℃， 反应压力为 0.5～0.7MPa， 二氯二氢硅和四氯化硅气液混合物自下而上通过催化剂， 一部分反应原料发生催化反应反歧化生成三氯氢硅， 在此工艺条件下二氯二氢硅的转化率约为90%， 反应后的产品和未反应的原料至反应器的顶部采出， 此时反应产品中主要组份为二氯二氢硅、 三氯氢硅和四氯化硅， 将反应器采出产品送入精馏塔进行提纯，塔顶分离出来的二氯二氢硅与塔釜采出的四氯化硅继续回到流化床式反应器中进行反应，最终二氯二氢硅的转化率达到100%。
实施案例3
将多晶硅生产系统中的气态的二氯二氢硅通过二氯二氢硅冷凝器0～10℃脱盐水进行冷凝， 四氯化硅液体通过60～80℃的四氯化硅冷却器工艺循环水冷却后， 按照质量比 1:5送入混合器进行混合，混合好的氯硅烷液体进入混合罐内。
混合好的原料进料温度为20～30℃， 通过屏蔽泵送入汽化器中进行加热，将物料加热成60～80℃气液混合态，加热后的物料送至反应器中进行反应， 所述反应器为流化床反应器， 其内部装填有被四氯化硅浸泡的表面活性型树脂催化剂， 控制反应器反应温度为 50～70℃， 反应压力为 0.3～0.7MPa， 二氯二氢硅和四氯化硅气液混合物自下而上通过催化剂， 一部分反应原料发生催化反应反歧化生成三氯氢硅， 在此工艺条件下二氯二氢硅的转化率约为60%， 反应后的产品和未反应的原料至反应器的顶部采出， 此时反应产品中主要组份为二氯二氢硅、 三氯氢硅和四氯化硅， 将反应器采出产品送入精馏塔进行提纯，塔顶分离出来的二氯二氢硅与塔釜采出的四氯化硅继续回到流化床式反应器中进行反应。经过多次循环反应后，产品采出三氯氢硅中仍含有部分二氯二氢硅，最终转化率未达到100%。

Claims (4)

1.一种反歧化法制备三氯氢硅的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1）将经过精馏提纯后的二氯二氢硅和四氯化硅经静态混合器混合后进入混合罐，其中二氯二氢硅与四氯化硅质量比为1：5～1：7；
2）将步骤1）的混合料通过屏蔽泵送入汽化器中；
3）将汽化器中出来的二氯二氢硅和四氯化硅气液混合物送入流化床式反应器的底部进行催化反应，流化床式反应器的内部压力为0.3～0.7Mpa，反应温度为50～70℃，反应时间为10～15s，流化床式反应器内填充的催化剂为表面活性型树脂催化剂，并且表面活性型树脂催化剂浸泡在四氯化硅中；
4）经步骤3）反应后的产品和未反应的原料至反应器的顶部采出，采出产品送入精馏塔进行提纯，塔顶分离出来的二氯二氢硅与塔釜采出的四氯化硅继续回到流化床式反应器中进行反应，塔体中部分离出的三氯氢硅进储存罐储存。
2.根据权利要求１所述的反歧化法制备三氯氢硅的工艺，其特征在于：所述步骤1）中的二氯二氢硅混合前采用0-10℃的脱盐水进行冷凝，四氯化硅混合前采用40～60℃的工艺循环水进行冷凝。
3.根据权利要求１所述的反歧化法制备三氯氢硅的工艺，其特征在于：所述步骤2）中汽化器的内部压力为0.2～0.4MPa，汽化器的进口温度为20～30℃，汽化器的出口温度为60～80℃。
4.根据权利要求1所述的反歧化法制备三氯氢硅的工艺，其特征在于：所述二氯二氢硅和四氯化硅来自多晶硅生产系统。
CN201510160431.9A 2015-04-08 2015-04-08 一种反歧化法制备三氯氢硅的工艺 Active CN104760959B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510160431.9A CN104760959B (zh) 2015-04-08 2015-04-08 一种反歧化法制备三氯氢硅的工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510160431.9A CN104760959B (zh) 2015-04-08 2015-04-08 一种反歧化法制备三氯氢硅的工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104760959A CN104760959A (zh) 2015-07-08
CN104760959B true CN104760959B (zh) 2017-01-04

Family

ID=53643128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510160431.9A Active CN104760959B (zh) 2015-04-08 2015-04-08 一种反歧化法制备三氯氢硅的工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104760959B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106865553B (zh) * 2017-02-16 2019-02-01 亚洲硅业（青海）有限公司 一种制备三氯氢硅的树脂催化剂的活化方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5832011A (ja) * 1981-08-17 1983-02-24 Nippon Aerojiru Kk 珪素と塩化水素からトリクロルシランと四塩化珪素を製造する方法
CN102923716A (zh) * 2012-11-20 2013-02-13 四川瑞能硅材料有限公司 一种二氯二氢硅反歧化生产三氯氢硅工艺
CN103449449A (zh) * 2013-08-30 2013-12-18 中国恩菲工程技术有限公司 制备三氯氢硅的方法及其设备
CN203513290U (zh) * 2013-09-29 2014-04-02 河南尚宇新能源股份有限公司 二氯二氢硅反歧化反应生产三氯氢硅的系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5832011A (ja) * 1981-08-17 1983-02-24 Nippon Aerojiru Kk 珪素と塩化水素からトリクロルシランと四塩化珪素を製造する方法
CN102923716A (zh) * 2012-11-20 2013-02-13 四川瑞能硅材料有限公司 一种二氯二氢硅反歧化生产三氯氢硅工艺
CN103449449A (zh) * 2013-08-30 2013-12-18 中国恩菲工程技术有限公司 制备三氯氢硅的方法及其设备
CN203513290U (zh) * 2013-09-29 2014-04-02 河南尚宇新能源股份有限公司 二氯二氢硅反歧化反应生产三氯氢硅的系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN104760959A (zh) 2015-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101955187B (zh) 利用反歧化反应通过反应精馏制备三氯氢硅方法及设备
CN102874817B (zh) 一种二氯二氢硅歧化制备硅烷的方法
US20100150809A1 (en) enhancements for a chlorosilane redistribution reactor
CN102009978B (zh) 一种多晶硅生产方法
CN103253676B (zh) 一种三氯氢硅的制备方法
CN106927468A (zh) 一种制备电子级三氯氢硅的装置
CN102674368B (zh) 三氯氢硅生产方法和系统
CN104760959B (zh) 一种反歧化法制备三氯氢硅的工艺
CN102557952B (zh) 二碳酸二叔丁酯的制备方法
CN101195634B (zh) 一种合成乙烯基含氯硅烷的方法
KR101392944B1 (ko) 사염화실란으로부터 삼염화실란을 제조하는 방법 및 이에 사용되는 트리클 베드 반응기
CN204057977U (zh) 用于卤硅聚合物裂解制备卤硅烷的装置系统
CN104692991A (zh) 氘代乙烯制备方法
CN205653378U (zh) 一种二甲基二氯硅烷的提纯系统
CN109748932B (zh) 一种六甲基二硅氮烷的连续式合成方法
CN202072477U (zh) 多晶硅生产系统
WO2014100705A1 (en) Conserved off gas recovery systems and processes
CN105565322B (zh) 一种由硅、氢气和四氯化硅反应得到的气/固混合体的处理方法和装置
CN109704344A (zh) 一种反歧化法制备三氯氢硅的工艺
CN112979952B (zh) 一种低废酸排放的高含氢硅油生产系统及制备方法
CN115650240A (zh) 一氯硅烷的制备方法
CN105985217B (zh) 一种氯甲烷生产中提高反应物利用率的反应系统及其应用
CN106032275A (zh) 三氯氢硅合成工艺及系统
CN107572534B (zh) 一种制备三氯氢硅的工艺和系统
CN101700886A (zh) 由四氯化硅制取三氯氢硅的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Jiang Zhengping

Inventor after: Huang Weiwei

Inventor after: Wang Yingjun

Inventor after: Zhang Xiaoling

Inventor after: Huang Di

Inventor before: Wang Yingjun

Inventor before: Zhang Xiaoling

Inventor before: Huang Di

COR Change of bibliographic data
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant