CN105314638B - 三氯氢硅合成料中四氯化硅回收利用及除高沸物的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三氯氢硅合成料中四氯化硅回收利用及除高沸物的方法和装置，其中所述装置包括：粗精馏塔，对三氯氢硅合成料进行分离，其中塔釜分离出三氯氢硅合成料中的四氯化硅及重组分杂质，塔顶分离出包括三氯氢硅和二氯二氢硅的轻组分；精馏塔，粗精馏塔的塔釜出来的四氯化硅及重组分杂质从塔釜进入精馏塔，塔顶精馏出四氯化硅，塔釜分离出重组分杂质；碱液水解罐，与精馏塔底部连接，精馏塔的塔釜分离出的重组分杂质通过差压输送的方式送入碱液水解罐。本发明的装置处理三氯氢硅合成料环保、成本低，实现四氯化硅回收利用。

Description

三氯氢硅合成料中四氯化硅回收利用及除高沸物的方法和 装置

技术领域

本发明涉及三氯氢硅合成技术领域，尤其涉及一种三氯氢硅合成料中四氯化硅回收利用及除高沸物的方法和装置。

背景技术

改良西门子法生产多晶硅过程中，三氯氢硅合成料送往精馏提纯，分离出纯度超过99.99％的三氯氢硅(TCS)产品，同时合成料中含有的四氯化硅和高沸物等重组分以混合物的形式从塔釜排出。该混合物中可作为多晶硅生产原料的四氯化硅含量约80％，其余为高沸物、主要是铝、磷、硼、钙、铁、铜、镁等元素的化合物，具有沸点高、遇湿易燃，且在换热器管壁易结垢的特点，此外还有极少量的固体微粒。

目前对该物料的处理方法一般是将该混合物通过水解、碱液中和、压滤，产生工业废水和压滤后的固体废弃物进行处理。或者将该物料储存在罐中，达到一定量后用槽车运出处理。

目前该混合物的处理方式既浪费可作为多晶硅生产原料的四氯化硅，同时水解产生的二氧化硅等固体废物，氯化氢等酸性气体通过碱液中和产生工业废水也污染了环境，对固体废物等工业垃圾的处理也是很头疼的事情。用槽车运出处理的方式也不能解决环境污染的问题，且委外处理要产生额外的处理费用，增加了多晶硅生产的成本。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种三氯氢硅合成料中四氯化硅回收利用及除高沸物的装置，主要目的是降低三氯氢硅合成料的处理成本。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种三氯氢硅合成料中四氯化硅回收利用及除高沸物的装置，包括：

粗精馏塔，对三氯氢硅合成料进行分离，其中塔釜分离出三氯氢硅合成料中的四氯化硅(TET)及重组分杂质，塔顶分离出包括三氯氢硅(TCS)和二氯二氢硅(DCS)的轻组分；

精馏塔，粗精馏塔的塔釜出来的四氯化硅TET及重组分杂质从塔釜进入精馏塔，塔顶精馏出四氯化硅(TET)，塔釜分离出重组分杂质；

碱液水解罐，与精馏塔底部连接，精馏塔的塔釜分离出的重组分杂质通过差压输送的方式送入碱液水解罐。

作为优选，精馏塔的塔釜分离出的重组分杂质中四氯化硅的质量百分含量低于10％时通过差压输送的方式送入碱液水解罐。

作为优选，所述精馏塔的塔釜采用夹套式换热器。

作为优选，所述精馏塔内的压力控制在50Kpa，塔釜温度为100-120℃。

作为优选，所述碱液水解罐用氮封，且氮气压力不得低于20KPa，所述碱液水解罐设有安全泄压装置。

作为优选，所述碱液水解罐为多个。

另一方面，本发明实施例提供了一种三氯氢硅合成料中四氯化硅回收利用及除高沸物的方法，包括如下步骤：

对三氯氢硅合成料进行粗精馏，底部分离出三氯氢硅合成料中的四氯化硅(TET)及重组分杂质，上部分离出包括三氯氢硅(TCS)和二氯二氢硅(DCS)的轻组分；

对粗精馏分离出来的TET及重组分杂质进行精馏，上部精馏出四氯化硅(TET)，底部分离出重组分杂质；

当底部分离出的重组分杂质中TET的质量百分含量低于10％时，将分离出的重组分杂质进行碱液水解。

作为优选，所述对TET及重组分杂质进行精馏时采用夹套式换热器进行加热。

作为优选，所述精馏时的压力控制在50Kpa，温度为100-120℃。

作为优选，所述碱液水解时用氮气密封，且氮气压力不得低于20KPa。

作为优选，精馏时从塔釜进料。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明实施例的装置将三氯氢硅合成料的重组分中的四氯化硅(TET)大部分回收利用，降低了原料硅粉的消耗，降低了多晶硅生产成本。同时减少了工业废水和工业固体废弃物的排放。该装置对高沸物的处理，采用塔釜进料，夹套加热的方式以及使用差压输送方式可避免高沸物在塔内结垢，不必使用输送泵等机械，可使高沸物的水解过程连续进行，提高了生产效率，碱液水解过程中使用氮封，不与空气接触，保证了高沸物碱液水解的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例的结构及流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

图1为本发明实施例的结构及流程示意图。如图1所示，三氯氢硅合成料中四氯化硅回收利用及除高沸物的装置，包括：

粗精馏塔1，对三氯氢硅合成料(组成：HCL 0.01％、DCS 2％、TCS 88％、TET 10％、以及硼、磷、铁、铝、等金属杂质)进行分离，其中塔釜分离出三氯氢硅合成料中的四氯化硅(TET)及重组分杂质(TET的质量百分含量约90％)，塔顶分离出包括三氯氢硅(TCS)和二氯二氢硅(DCS)的轻组分；

精馏塔2，粗精馏塔1的塔釜出来的TET及重组分杂质从塔釜进入精馏塔，精馏塔2塔顶精馏出四氯化硅(TET)，精馏塔2塔釜分离出重组分杂质；

碱液水解罐3，与精馏塔2底部连接，精馏塔2的塔釜分离出的重组分杂质经取样分析TET的质量百分含量低于10％时通过差压输送的方式送入碱液水解罐。

本发明实施例的装置将三氯氢硅合成料的重组分中的四氯化硅(TET)大部分回收利用，降低了原料硅粉的消耗，降低了多晶硅生产成本。减少了水和碱液的消耗，减少了工业废水和工业固体废弃物的排放。使用差压输送方式可使高沸物等杂质在塔釜内更易排出，不必使用输送泵等机械，可使高沸物的水解过程连续进行，提高了生产效率。

作为上述实施例的优选，精馏塔的塔釜采用夹套式换热器。避免了采用列管加热器因高沸物结垢堵塞，增加检修的时间和频次。本实施例中精馏塔采用板式精馏塔。

作为上述实施例的优选，精馏塔内的压力控制在50Kpa，塔釜温度为100-120℃。采用上述参数可对重组分杂质中的TET充分分离出来，实现TET的回收利用。精馏塔进料采用塔釜进料的方式。采用塔釜进料的方式，一是避免固体微粒杂质和高沸物等在塔板上结垢，增加检修的频次和困难，二是保证从塔顶蒸馏出的TET的纯度更高。

作为上述实施例的优选，碱液水解罐3用氮封，且氮气压力不得低于20KPa，碱液水解罐3设有安全泄压装置。碱液水解过程中使用氮封，不与空气接触，保证了高沸物碱液水解的安全性。

作为上述实施例的优选，碱液水解罐3可以是一个，也可以是两个或更多个，以便水解完全。水解后才产物送至压滤装置进行压滤。

另一方面，本发明实施例提供了一种三氯氢硅合成料中四氯化硅回收利用及除高沸物的方法，结合图1及上述装置的实施例，本实施例的方法包括如下步骤：

对三氯氢硅合成料进行粗精馏，底部分离出三氯氢硅合成料中的四氯化硅(TET)及重组分杂质，上部分离出包括三氯氢硅(TCS)和二氯二氢硅(DCS)的轻组分；

对粗精馏分离出来的TET及重组分杂质进行精馏，上部精馏出四氯化硅(TET)，底部分离出重组分杂质；

当底部分离出的重组分杂质中TET的质量百分含量低于10％时，将分离出的重组分杂质进行碱液水解。

以三氯氢硅合成料5吨/小时计，TET及含量约10％，高沸物含量约2％。采用本发明实施例的装置及方法进行回收，其中三氯氢硅合成料中8％以上的TET得到回收，即每小时产生400kg的TET，该TET通过氢化全部转化为TCS，每小时可增产TCS约320kg。同时因回收了这部分TET而减少了碱液和水的消耗，也减少了工业固体废弃物和工业废水的产生。该装置通过塔釜进料，夹套加热的方式，可以有效的避免高沸物在精馏塔板和塔釜的结垢，给高沸物的碱液水解处理带来方便，可连续运行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.三氯氢硅合成料中四氯化硅回收利用及除高沸物的装置，其特征在于，包括：

粗精馏塔，对三氯氢硅合成料进行分离，其中塔釜分离出三氯氢硅合成料中的四氯化硅及重组分杂质，塔顶分离出包括三氯氢硅和二氯二氢硅的轻组分；

精馏塔，粗精馏塔的塔釜出来的四氯化硅及重组分杂质从塔釜进入精馏塔，塔顶精馏出四氯化硅，塔釜分离出重组分杂质；所述精馏塔内的压力控制在50Kpa，塔釜温度为100-120℃；

碱液水解罐，与精馏塔底部连接，精馏塔的塔釜分离出的重组分杂质通过差压输送的方式送入碱液水解罐；所述精馏塔的塔釜分离出的重组分杂质中四氯化硅的质量百分含量低于10％；所述碱液水解罐用氮封，且氮气压力不得低于20Kpa。

2.根据权利要求1所述的三氯氢硅合成料中四氯化硅回收利用及除高沸物的装置，其特征在于，所述精馏塔的塔釜采用夹套式换热器。

3.根据权利要求1所述的三氯氢硅合成料中四氯化硅回收利用及除高沸物的装置，其特征在于，所述碱液水解罐设有安全泄压装置。

4.根据权利要求1所述的三氯氢硅合成料中四氯化硅回收利用及除高沸物的装置，其特征在于，所述碱液水解罐为多个。

5.三氯氢硅合成料中四氯化硅回收利用及除高沸物的方法，包括如下步骤：

对三氯氢硅合成料进行粗精馏，底部分离出三氯氢硅合成料中的四氯化硅及重组分杂质，上部分离出包括三氯氢硅和二氯二氢硅的轻组分；

对粗精馏分离出来的四氯化硅及重组分杂质进行精馏，上部精馏出四氯化硅，底部分离出重组分杂质；所述精馏时的压力控制在50Kpa，温度为100-120℃；

当底部分离出的重组分杂质中四氯化硅的质量百分含量低于10％时，将分离出的重组分杂质进行碱液水解；所述碱液水解时用氮气密封，且氮气压力不得低于20Kpa；

其中，所述三氯氢硅合成料中四氯化硅回收利用及除高沸物的方法采用权利要求1所述的装置。

6.根据权利要求5所述的三氯氢硅合成料中四氯化硅回收利用及除高沸物的方法，其特征在于，所述对四氯化硅及重组分杂质进行精馏时采用夹套式换热器进行加热。

7.根据权利要求5所述的三氯氢硅合成料中四氯化硅回收利用及除高沸物的方法，其特征在于，精馏时从塔釜进料。