CN106882808A - 氯硅化物的纯化方法和纯化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种氯硅化物的纯化方法和纯化系统。氯硅化物为含有硼磷杂质的二氯二氢硅、三氯氢硅或四氯化硅，纯化方法包括：步骤S1，对氯硅化物进行第一次精馏，得到精馏液相氯硅化物；步骤S2，利用吸附剂对精馏液相氯硅化物进行处理，得到吸附后液相氯硅化物，其中，吸附剂具有自由水或结晶水，自由水或结晶水与硼磷杂质发生水解反应生成高沸物，部分高沸物存在于吸附后液相氯硅化物中；以及步骤S3，对吸附后液相氯硅化物进行第二次精馏，得到纯化的氯硅化物。吸附剂中的水与硼磷杂质发生水解反应生成高沸物，易于和氯硅化物分离，分离效率较高，该纯化方法的分离效果较好，能够使纯化的氯硅化物中硼磷杂质含量在0.05～0.5ppb。

Description

氯硅化物的纯化方法和纯化系统
技术领域
本发明涉及氯硅烷的处理领域，具体而言，涉及一种氯硅化物的纯化方法和纯化系统。
背景技术
在改良西门子工艺生产多晶硅过程中，三氯氢硅原料的纯度是影响多晶硅品质的重要因素之一，目前基本上都是通过精馏提纯的手段来控制物料中的杂质含量。
在三氯氢硅合成中从硅粉中引入的硼磷等杂质在氯硅烷中以复杂的化合物形式存在，且其沸点与三氯氢硅的沸点很接近，通过常规的提纯手段很难将杂质控制在很低的水平，目前国内外基本上都是通过多级精馏来控制产品质量，如此则提纯的能耗和投入较大，大大增加了生产成本。另外，近几年国内也有通过吸附除杂，利用吸附树脂对氯硅烷中的硼磷进行吸附，吸附饱和后进行更换，存在的问题一是对高浓度杂质的吸附效果比较明显，但是硼磷杂质降低至一定程度后吸附效果不明显，导致吸附后产品的纯度不能达到要求，吸附下限距要求还有距离，二是对硼的吸附效果较好，但是对磷杂质的吸附较差。也有现有技术采用将三氯氢硅与湿润的惰性气体充分接触，通过局部水解以除去微量的硼磷杂质，存在的问题是湿润的惰性气体连续进入塔内，水同时会与三氯氢硅进行反应生成水解物，水解物会堵塞塔板或填料，影响塔的正常运行；另外，不能保证湿润的惰性气体在塔内均匀分布，气体的引入也会造成塔压力的波动，不易进行塔的生产控制。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种氯硅化物的纯化方法和纯化系统，以解决现有技术中的纯化方法难以有效降低氯硅化物中杂质浓度的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种氯硅化物的纯化方法，氯硅化物为含有硼磷杂质的二氯二氢硅、三氯氢硅或四氯化硅，纯化方法包括：步骤S1，对氯硅化物进行第一次精馏，得到精馏液相氯硅化物；步骤S2，利用吸附剂对精馏液相氯硅化物进行处理，得到吸附后液相氯硅化物，其中，吸附剂具有自由水或结晶水，自由水或结晶水与硼磷杂质发生水解反应生成高沸物，部分高沸物存在于吸附后液相氯硅化物中；以及步骤S3，对吸附后液相氯硅化物进行第二次精馏，得到纯化的氯硅化物。
进一步地，上述自由水或结晶水在吸附剂中的重量含量为2～10％。
进一步地，上述吸附剂为具有自由水的多孔硅胶，或吸附剂为水合氧化物，优选水合氧化物为水合氧化铝和水合氧化铁。
进一步地，上述步骤S2在吸附反应装置中进行，吸附剂设置在吸附反应装置的填料床中，优选吸附反应装置的长径比为10～20:1。
进一步地，上述步骤S2进行过程中，吸附反应装置内压力为5～50KPa、温度为10～50℃。
进一步地，上述步骤S1在第一精馏装置中进行，且在步骤S1进行过程中，控制第一精馏装置的压力为0.05～0.3MPa、温度为45～65℃。
进一步地，上述步骤S3在第二精馏装置中进行，且在步骤S3进行过程中，控制第二精馏装置的压力为0.05～0.3MPa、温度为45～65℃。
进一步地，上述纯化方法还包括在步骤S3之前，对吸附后液相氯硅化物进行过滤的过程，优选过滤包括两级串联过滤过程，且各级过滤的过滤精度为300～1000目。
根据本发明的另一方面，提供了一种氯硅化物的纯化系统，氯硅化物为含有硼磷杂质的二氯二氢硅、三氯氢硅或四氯化硅，该纯化系统包括：第一精馏单元，具有第一液体入口和底部液体出口；吸附反应单元，具有底部液体进口、顶部液体出口和填料床，底部液体进口和底部液体出口相连，填料床中设置有吸附剂，吸附剂具有自由水或结晶水；以及第二精馏单元，具有第二液体入口，第二液体入口和顶部液体出口相连。
进一步地，上述自由水在吸附剂中的重量含量为2～10％。
进一步地，上述吸附剂主体为具有自由水的多孔硅胶，或吸附剂为水合氧化物，优选水合氧化物为水合氧化铝或水合氧化铁。
进一步地，上述吸附反应单元包括并联设置的第一吸附反应装置和第二吸附反应装置，且第一吸附反应装置和第二吸附反应装置各自具有底部液体进口、顶部液体出口和填料床。
进一步地，上述第一吸附反应装置和第二吸附反应装置的长径比各自独立地为10～20:1。
进一步地，上述纯化系统还包括过滤装置，设置在第二液体入口和顶部液体出口之间的管线上。
进一步地，上述过滤装置的过滤级数为两级，优选各过滤装置的过滤精度为300～1000目。
应用本发明的技术方案，利用步骤S1的第一次精馏，去除氯硅化物中的部分硼磷杂质；然后利用吸附剂对所得到的精馏液相氯硅化物进行处理，吸附剂中的水与硼磷杂质发生水解反应生成高沸物，部分高沸物被吸附剂主体吸附保留在吸附剂主体中和氯硅化物分离，部分高沸物存在于吸附后液相氯硅化物中并被进行第二次精馏处理；由于该高沸物的沸点和氯硅化物的沸点差别较大，因此分离效率较高，且分离效果也较好，能够使纯化的氯硅化物中硼磷杂质含量在0.05～0.5ppb，满足多晶硅生产要求，避免由于氯硅化物纯度不够导致的多晶硅质量不合格的问题出现。上述过程适合二氯二氢硅、三氯氢硅或四氯化硅的纯化。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明一种优选实施例方式提供的氯硅化物的纯化系统的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、第一精馏单元；20、吸附反应单元；21、第一吸附反应装置；22、第二吸附反应装置；30、过滤装置；40、第二精馏单元。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如背景技术所分析的，现有技术的氯硅化物的纯化方法，难以有效降低氯硅化物中杂质浓度，而影响多晶硅的品质。为了解决该问题，本申请提供了一种氯硅化物的纯化方法和纯化系统。
在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种氯硅化物的纯化方法，该所述氯硅化物为含有硼磷杂质的二氯二氢硅、三氯氢硅或四氯化硅，该纯化方法包括：步骤S1，对氯硅化物进行第一次精馏，得到精馏液相氯硅化物；步骤S2，利用吸附剂对精馏液相氯硅化物进行处理，得到吸附后液相氯硅化物，其中，吸附剂具有自由水或结晶水，自由水或结晶水与硼磷杂质发生水解反应生成高沸物，部分高沸物存在于吸附后液相氯硅化物中；以及步骤S3，对吸附后液相氯硅化物进行第二次精馏，得到纯化的氯硅化物。
利用步骤S1的第一次精馏，去除氯硅化物中的部分硼磷杂质；然后利用吸附剂对所得到的精馏液相氯硅化物进行处理，吸附剂中的水(即自由水和结晶水)与硼磷杂质发生水解反应生成高沸物，部分高沸物被吸附剂主体吸附保留在吸附剂主体中和氯硅化物分离，部分高沸物存在于吸附后液相氯硅化物中并被进行第二次精馏处理；由于该高沸物的沸点和氯硅化物的沸点差别较大，因此分离效率较高，且分离效果也较好，能够使纯化的氯硅化物中硼磷杂质含量在0.05～0.5ppb，满足多晶硅生产要求，避免由于氯硅化物纯度不够导致的多晶硅质量不合格的问题出现。上述过程适合二氯二氢硅、三氯氢硅或四氯化硅的纯化。
本申请的纯化方法，通过步骤S2的吸附反应配合前后精馏处理，可以很好的实现氯硅化物提纯的目的，分离提纯效果好，且减少了精馏的串级数量，可以大幅度节省投资和运行费用。
为了保证水和硼磷杂质生成的高沸物尽可能多地被吸附剂主体所吸收，优选上述自由水或结晶水在吸附剂中的重量含量为2～10％。利用该含量的水控制高沸物的生成速度和生成量，使其能够和吸附剂主体的吸附能力相适应。
可以采用现有技术中用于吸收硼磷杂质常用的吸附剂作为本申请的吸附剂主体，为了更好地针对所生成的高沸物进行吸附，优选上述吸附剂为具有自由水的多孔硅胶，或吸附剂为水合氧化物，更优选水合氧化物为水合氧化铝或水合氧化铁。多孔硅胶及上述水合氧化物具有开放的多孔结构，能与硼磷杂质以及高沸物充分接触，同时吸附性能强，能够将部分杂质的高沸物牢固吸附，从而提高该步骤的纯化能力。上述水合氧化铝可以为本领域常规的一水合氧化铝或三水合氧化铝，比如拟薄水铝石或薄水铝石。
实现上述步骤S2的装置有多种形式，优选上述步骤S2在吸附反应装置中进行，比如在吸附反应器或吸附反应塔中进行，其中吸附剂设置在吸附反应装置的填料床中，为了更充分地利用吸附剂，优选吸附反应装置的长径比为10～20:1，以保证吸附剂和精馏液相氯硅化物之间充分的接触时间。
进一步地，为了促进自由水和硼磷杂质的水解反应以及提高吸附剂的吸附能力，优选上述步骤S2进行过程中，吸附反应装置内压力为5～50KPa、温度为10～50℃。
本申请上述步骤S1的第一次精馏处理可以参考现有技术中对氯硅化物的精馏处理实施，为了得到合适的回流比以提高精馏分离效果，优选上述步骤S1在第一精馏装置中进行，且在步骤S1进行过程中，控制第一精馏装置的压力为0.05～0.3MPa、温度为45～65℃。
同样，本申请上述步骤S3的第二次精馏处理可以参考现有技术中对氯硅化物的精馏处理实施，为了得到合适的回流比以提高精馏分离效果，优选步骤S3在第二精馏装置中进行，且在步骤S3进行过程中，控制第二精馏装置的压力为0.05～0.3MPa、温度为45～65℃。
在本申请一种优选的实施例中，上述纯化方法还包括在步骤S3之前，对吸附后液相氯硅化物进行过滤的过程，优选该过滤包括两级过滤过程，且各级过滤的过滤精度300～1000目。步骤S2中，不仅硼磷杂质会与水发生水解反应，而且氯硅化物也会和水发生水解反应，在步骤S3之前对吸附后液相氯硅化物进行过滤，有效避免步骤S2中氯硅化物水解产生的物质进入后续提纯塔造成塔板和管道堵塞的问题。
在本申请另一种典型的实施方式中，提供了一种氯硅化物的纯化系统，该氯硅化物为含有硼磷杂质的二氯二氢硅、三氯氢硅或四氯化硅，如图1所示，该纯化系统包括第一精馏单元10、吸附反应单元20和第二精馏单元40，第一精馏单元10具有第一液体入口和底部液体出口；吸附反应单元20具有底部液体进口、顶部液体出口和填料床，底部液体进口和底部液体出口相连，填料床中设置有吸附剂，吸附剂具有自由水或结晶水；第二精馏单元40具有第二液体入口，第二液体入口和顶部液体出口相连。
利用第一精馏单元10进行第一次精馏，去除氯硅化物中的部分硼磷杂质；然后利用吸附反应单元20对所得到的精馏液相氯硅化物进行处理，吸附剂中的水与硼磷杂质发生水解反应生成高沸物，部分高沸物被吸附剂主体吸附保留在吸附剂主体中和氯硅化物分离，部分高沸物存在于吸附后液相氯硅化物中，进入第二精馏单元40进行第二次精馏处理；由于该高沸物的沸点和氯硅化物的沸点差别较大，因此在第二精馏单元40中的分离效率较高，且分离效果也较好，能够使纯化的氯硅化物中硼磷杂质含量在0.05～0.5ppb，满足多晶硅生产要求，避免由于氯硅化物纯度不够导致的多晶硅质量不合格的问题出现。
本申请的纯化系统，通过吸附反应单元20配合前后两个精馏单元，可以很好的实现氯硅化物提纯的目的，分离提纯效果好，且减少了精馏单元的串级数量，可以大幅度节省投资和运行费用。
上述第一精馏单元10和第二精馏单元40可以采用精馏塔实施，吸附反应单元20可以采用吸附反应塔或者吸附反应器实施。
为了保证水和硼磷杂质生成的高沸物尽可能多地被吸附剂主体所吸收，优选上述自由水或结晶水在吸附剂中的重量含量为2～10％。利用该含量的水控制高沸物的生成速度和生成量，使其能够和吸附剂主体的吸附能力相适应。
可以采用现有技术中用于吸收硼磷杂质常用的吸附剂作为本申请的吸附剂主体，为了更好地针对所生成的高沸物进行吸附，优选上述吸附剂具有自由水的多孔硅胶，或吸附剂为水合氧化物，更优选水合氧化物为氧化铝或氧化铁。多孔硅胶及水合氧化物具有开放的多孔结构，能与硼磷杂质以及高沸物充分接触，同时吸附性能强，能够将部分杂质的高沸物牢固吸附，从而提高该步骤的纯化能力。
在本申请另一种实施例中，如图1所示，上述吸附反应单元20包括并联设置的第一吸附反应装置21和第二吸附反应装置22，且第一吸附反应装置21和第二吸附反应装置22各自具有底部液体进口、顶部液体出口和填料床。利用两台吸附反应装置并联设置的方案，当一台吸附反应装置饱和后可切换至另一台吸附反应装置，以保证生产的连续性，同时，内部填料床内吸附剂的更换方便。
为了更充分地利用吸附剂，优选第一吸附反应装置21和第二吸附反应装置22的长径比各自独立地为10～20:1，以保证吸附剂和精馏液相氯硅化物之间充分的接触时间。
此外，如图1所示，进一步优选上述纯化系统还包括过滤装置30，设置在第二液体入口和顶部液体出口之间的管线上。在吸附反应单元20，不仅硼磷杂质会与水发生水解反应，而且氯硅化物也会和水发生水解反应，在第二精馏单元40之前设置过滤装置30，对吸附后液相氯硅化物进行过滤，有效避免吸附反应单元20氯硅化物水解产生的物质进入后续第二精馏单元40中造成塔板和管道堵塞的问题。
为了实现更好地过滤效果，针对氯硅化物的水解产物优选上述过滤装置30的过滤级数为两级，各过滤装置30的过滤精度为300～1000目。
以下将结合实施例和对比例，进一步说明本申请的有益效果。
以下实施例中的多孔硅胶的粒度50～150μm，比表面积500～690m2/g。
实施例1
将三氯氢硅原料进入第一精馏塔，B杂质含量是20ppb，P杂质含量是13ppb，控制塔压力0.2MPa，塔釜温度在50℃，以保证塔的回流，从塔釜采出产品的精馏液相三氯氢硅进入反应吸附器；控制吸附反应器20KPa，控制吸附反应器内温度为35℃，将第一精馏塔塔底精馏液相三氯氢硅从底部进入吸附反应器内，吸附反应器内设置填料床，填料床内设有吸附剂，其中吸附剂主体为多孔硅胶，自由水含量为10％，设备长径比控制在15:1，顶部出口得到吸附后液相三氯氢硅；从吸附反应器顶部出来的吸附后气相三氯氢硅进入第二精馏塔，控制塔压力0.2MPa，塔釜温度在50℃，以保证塔的回流在一定的范围内，从塔顶采出产品三氯氢硅，产品硼磷杂质含量分别为0.05ppb和0.07ppb。
实施例2
将三氯氢硅原料进入第一精馏塔，B杂质含量是22ppb，P杂质含量是15ppb，控制塔压力0.3MPa，塔釜温度在65℃，以保证塔的回流，从塔釜采出产品的精馏液相三氯氢硅进入反应吸附器；控制吸附反应器10KPa，控制吸附反应器内温度为10℃，将第一精馏塔塔底精馏液相三氯氢硅从底部进入吸附反应器内，吸附反应器内设置填料床，填料床内设有吸附剂，其中吸附剂主体为多孔硅胶，自由水含量为10％，设备长径比控制在10:1，顶部出口得到吸附后气相三氯氢硅；从吸附反应器顶部出来的吸附后液相三氯氢硅进入第二精馏塔，控制塔压力0.3MPa，塔釜温度在45℃，以保证塔的回流在一定的范围内，从塔顶采出产品三氯氢硅，产品硼磷杂质含量分别为0.17ppb和0.24ppb。
实施例3
将三氯氢硅原料进入第一精馏塔，B杂质含量是23ppb，P杂质含量是12ppb，控制塔压力0.05MPa，塔釜温度在45℃，以保证塔的回流，从塔釜采出产品的精馏液相三氯氢硅进入反应吸附器；控制吸附反应器50KPa，控制吸附反应器内温度为45℃，将第一精馏塔塔底精馏液相三氯氢硅从底部进入吸附反应器内，吸附反应器内设置填料床，填料床内设有吸附剂，其中吸附剂主体为多孔硅胶，自由水含量为2％，设备长径比控制在20:1，顶部出口得到吸附后气相三氯氢硅；从吸附反应器顶部出来的吸附后液相三氯氢硅进入第二精馏塔，控制塔压力0.05MPa，塔釜温度在65℃，以保证塔的回流在一定的范围内，从塔顶采出产品三氯氢硅，产品硼磷杂质含量分别为0.15ppb和0.12ppb。
实施例4
将三氯氢硅原料进入第一精馏塔，B杂质含量是20ppb，P杂质含量是19ppb，控制塔压力0.4MPa，塔釜温度在70℃，以保证塔的回流，从塔釜采出产品的精馏液相三氯氢硅进入反应吸附器；控制吸附反应器20KPa，控制吸附反应器内温度为35℃，将第一精馏塔塔底精馏液相三氯氢硅从底部进入吸附反应器内，吸附反应器内设置填料床，填料床内设有吸附剂，其中吸附剂主体为多孔硅胶，自由水含量为5％，设备长径比控制在10:1，顶部出口得到吸附后气相三氯氢硅；从吸附反应器顶部出来的吸附后液相三氯氢硅进入第二精馏塔，控制塔压力0.2MPa，塔釜温度在50℃，以保证塔的回流在一定的范围内，从塔顶采出产品三氯氢硅，产品硼磷杂质含量分别为0.25ppb和0.34ppb。
实施例5
将三氯氢硅原料进入第一精馏塔，B杂质含量是22ppb，P杂质含量是25ppb，控制塔压力0.2MPa，塔釜温度在50℃，以保证塔的回流，从塔釜采出产品的精馏液相三氯氢硅进入反应吸附器；控制吸附反应器20KPa，控制吸附反应器内温度为35℃，将第一精馏塔塔底精馏液相三氯氢硅从底部进入吸附反应器内，吸附反应器内设置填料床，填料床内设有吸附剂，其中吸附剂主体为多孔硅胶，自由水含量为12％，设备长径比控制在15:1，顶部出口得到吸附后气相三氯氢硅；从吸附反应器顶部出来的吸附后液相三氯氢硅进入第二精馏塔，控制塔压力0.2MPa，塔釜温度在50℃，以保证塔的回流在一定的范围内，从塔顶采出产品三氯氢硅，产品硼磷杂质含量分别为0.11ppb和0.17ppb。
实施例6
将三氯氢硅原料进入第一精馏塔，B杂质含量是18ppb，P杂质含量是23ppb，控制塔压力0.2MPa，塔釜温度在50℃，以保证塔的回流，从塔釜采出产品的精馏液相三氯氢硅进入反应吸附器；控制吸附反应器20KPa，控制吸附反应器内温度为35℃，将第一精馏塔塔底精馏液相三氯氢硅从底部进入吸附反应器内，吸附反应器内设置填料床，填料床内设有吸附剂，其中吸附剂主体为水合氧化铝，分子式Al2O3·H2O，自由水含量为2％，设备长径比控制在15:1，顶部出口得到吸附后气相三氯氢硅；从吸附反应器顶部出来的吸附后液相三氯氢硅进入第二精馏塔，控制塔压力0.2MPa，塔釜温度在50℃，以保证塔的回流在一定的范围内，从塔顶采出产品三氯氢硅，产品硼磷杂质含量分别为0.07ppb和0.09ppb。
实施例7
将三氯氢硅原料进入第一精馏塔，B杂质含量是18ppb，P杂质含量是23ppb，控制塔压力0.2MPa，塔釜温度在50℃，以保证塔的回流，从塔釜采出产品的精馏液相三氯氢硅进入反应吸附器；控制吸附反应器20KPa，控制吸附反应器内温度为35℃，将第一精馏塔塔底精馏液相三氯氢硅从底部进入吸附反应器内，吸附反应器内设置填料床，填料床内设有吸附剂，其中吸附剂主体为水合氧化铝，分子式Al2O3·3H2O，自由水含量为3.5％，设备长径比控制在15:1，顶部出口得到吸附后气相三氯氢硅；从吸附反应器顶部出来的吸附后液相三氯氢硅进入第二精馏塔，控制塔压力0.2MPa，塔釜温度在50℃，以保证塔的回流在一定的范围内，从塔顶采出产品三氯氢硅，产品硼磷杂质含量分别为0.06ppb和0.08ppb。
实施例8
将三氯氢硅原料进入第一精馏塔，B杂质含量是26ppb，P杂质含量是21ppb，控制塔压力0.2MPa，塔釜温度在50℃，以保证塔的回流，从塔釜采出产品的精馏液相三氯氢硅进入反应吸附器；控制吸附反应器20KPa，控制吸附反应器内温度为35℃，将第一精馏塔塔底精馏液相三氯氢硅从底部进入吸附反应器内，吸附反应器内设置填料床，填料床内设有吸附剂，其中吸附剂主体为水合氧化铁，分子式Fe2O3·xH2O，x为自由水个数在0.2～1.5之间，设备长径比控制在15:1，顶部出口得到吸附后液相三氯氢硅；从吸附反应器顶部出来的吸附后气相三氯氢硅进入第二精馏塔，控制塔压力0.2MPa，塔釜温度在50℃，以保证塔的回流在一定的范围内，从塔顶采出产品三氯氢硅，产品硼磷杂质含量在分别为0.06ppb和0.07ppb。
实施例9
将二氯二氢硅原料进入第一精馏塔，B杂质含量是45ppb，P杂质含量是32ppb，控制塔压力0.2MPa，塔釜温度在50℃，以保证塔的回流，从塔釜采出产品的精馏液相三氯氢硅进入反应吸附器；控制吸附反应器50KPa，控制吸附反应器内温度为45℃，将第一精馏塔塔底精馏液相三氯氢硅从底部进入吸附反应器内，吸附反应器内设置填料床，填料床内设有吸附剂，其中吸附剂主体为多孔硅胶，自由水含量为5％，设备长径比控制在15:1，顶部出口得到吸附后气相三氯氢硅；从吸附反应器顶部出来的吸附后液相三氯氢硅经过两级过滤，过滤精度400目的过滤器过滤后进入第二精馏塔，控制塔压力0.2MPa，塔釜温度在50℃，以保证塔的回流在一定的范围内，从塔顶采出产品三氯氢硅，产品硼磷杂质含量在分别为0.06ppb和0.09ppb。
实施例10
将四氯氢硅原料进入第一精馏塔，B杂质含量是27ppb，P杂质含量是19ppb，控制塔压力0.2MPa，塔釜温度在50℃，以保证塔的回流，从塔釜采出产品的精馏液相三氯氢硅进入反应吸附器；控制吸附反应器20KPa，控制吸附反应器内温度为35℃，将第一精馏塔塔底精馏液相三氯氢硅从底部进入吸附反应器内，吸附反应器内设置填料床，填料床内设有吸附剂，其中吸附剂主体为多孔硅胶，自由水含量为5％，设备长径比控制在15:1，顶部出口得到吸附后气相三氯氢硅；从吸附反应器顶部出来的吸附后液相三氯氢硅经过两级过滤，过滤精度400目的过滤器过滤后进入第二精馏塔，控制塔压力0.3MPa，塔釜温度在70℃，以保证塔的回流在一定的范围内，从塔顶采出产品三氯氢硅，产品硼磷杂质含量在分别为0.12ppb和0.11ppb。
对比例1
将三氯氢硅原料进入第一精馏塔，B杂质含量是24ppb，P杂质含量是16ppb，控制塔压力0.2MPa，塔釜温度在50℃，以保证塔的回流，从塔釜采出产品的精馏液相三氯氢硅进入反应吸附器；控制吸附反应器20KPa，控制吸附反应器内温度为35℃，将第一精馏塔塔底精馏液相三氯氢硅从底部进入吸附反应器内，吸附反应器内设置填料床，填料床内设有多孔硅胶作为吸附剂，设备长径比控制在15:1，顶部出口得到吸附后液相三氯氢硅；从吸附反应器顶部出来的吸附后气相三氯氢硅进入第二精馏塔，控制塔压力0.2MPa，塔釜温度在50℃，以保证塔的回流在一定的范围内，从塔顶采出产品三氯氢硅，产品硼磷杂质含量在分别为0.52ppb和0.74ppb。
经过上述实施例和对比例的对比可以看出，采用本申请的方法对氯硅化物进行纯化，使得硼磷杂质含量大大降低，并达到多晶硅生产要求。
上述实施例采用的多孔硅胶只是示意性说明，不表示只能采用上述多孔硅胶才能解决本申请的技术问题。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
利用步骤S1的第一次精馏，去除多晶硅生产要求中的部分硼磷杂质；然后利用吸附剂对所得到的精馏液相多晶硅生产要求进行处理，吸附剂中的水与硼磷杂质发生水解反应生成高沸物，部分高沸物被吸附剂主体吸附保留在吸附剂主体中和多晶硅生产要求分离，部分高沸物存在于吸附后液相多晶硅生产要求中并被进行第二次精馏处理；由于该高沸物的沸点和多晶硅生产要求的沸点差别较大，因此分离效率较高，且分离效果也较好，能够使纯化的多晶硅生产要求中硼磷杂质含量在0.05～0.5ppb，满足多晶硅生产要求，避免由于多晶硅生产要求纯度不够导致的多晶硅质量不合格的问题出现。
本申请的纯化方法，通过步骤S2的吸附反应配合前后精馏处理，可以很好的实现多晶硅生产要求提纯的目的，分离提纯效果好，且减少了精馏的串级数量，可以大幅度节省投资和运行费用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种氯硅化物的纯化方法，所述氯硅化物为含有硼磷杂质的二氯二氢硅、三氯氢硅或四氯化硅，其特征在于，所述纯化方法包括：
步骤S1，对氯硅化物进行第一次精馏，得到精馏液相氯硅化物；
步骤S2，利用吸附剂对所述精馏液相氯硅化物进行处理，得到吸附后液相氯硅化物，其中，所述吸附剂具有自由水或结晶水，所述自由水或所述结晶水与所述硼磷杂质发生水解反应生成高沸物，部分所述高沸物存在于所述吸附后液相氯硅化物中；以及
步骤S3，对所述吸附后液相氯硅化物进行第二次精馏，得到纯化的氯硅化物。
2.根据权利要求1所述的纯化方法，其特征在于，所述自由水或所述结晶水在所述吸附剂中的重量含量为2～10％。
3.根据权利要求1所述的纯化方法，其特征在于，所述吸附剂为具有自由水的多孔硅胶，或所述吸附剂为水合氧化物，优选所述水合氧化物为水合氧化铝和水合氧化铁。
4.根据权利要求1所述的纯化方法，其特征在于，所述步骤S2在吸附反应装置中进行，所述吸附剂设置在所述吸附反应装置的填料床中，优选所述吸附反应装置的长径比为10～20:1。
5.根据权利要求4所述的纯化方法，其特征在于，所述步骤S2进行过程中，所述吸附反应装置内压力为5～50KPa、温度为10～50℃。
6.根据权利要求1所述的纯化方法，其特征在于，所述步骤S1在第一精馏装置中进行，且在所述步骤S1进行过程中，控制所述第一精馏装置的压力为0.05～0.3MPa、温度为45～65℃。
7.根据权利要求1所述的纯化方法，其特征在于，所述步骤S3在第二精馏装置中进行，且在所述步骤S3进行过程中，控制所述第二精馏装置的压力为0.05～0.3MPa、温度为45～65℃。
8.根据权利要求1所述的纯化方法，其特征在于，所述纯化方法还包括在所述步骤S3之前，对所述吸附后液相氯硅化物进行过滤的过程，优选所述过滤包括两级串联过滤过程，且各级过滤的过滤精度为300～1000目。
9.一种氯硅化物的纯化系统，所述氯硅化物为含有硼磷杂质的二氯二氢硅、三氯氢硅或四氯化硅，其特征在于，所述纯化系统包括：
第一精馏单元(10)，具有第一液体入口和底部液体出口；
吸附反应单元(20)，具有底部液体进口、顶部液体出口和填料床，所述底部液体进口和所述底部液体出口相连，所述填料床中设置有吸附剂，所述吸附剂具有自由水或结晶水；以及
第二精馏单元(40)，具有第二液体入口，所述第二液体入口和所述顶部液体出口相连。
10.根据权利要求9所述的纯化系统，其特征在于，所述自由水或所述结晶水在所述吸附剂中的重量含量为2～10％。
11.根据权利要求9所述的纯化系统，其特征在于，所述吸附剂具有自由水的多孔硅胶，或所述吸附剂为水合氧化物，优选所述水合氧化物为水合氧化铝或水合氧化铁。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的纯化系统，其特征在于，所述吸附反应单元(20)包括并联设置的第一吸附反应装置(21)和第二吸附反应装置(22)，且所述第一吸附反应装置(21)和所述第二吸附反应装置(22)各自具有所述底部液体进口、所述顶部液体出口和所述填料床。
13.根据权利要求12所述的纯化系统，其特征在于，所述第一吸附反应装置(21)和所述第二吸附反应装置(22)的长径比各自独立地为10～20:1。
14.根据权利要求12所述的纯化系统，其特征在于，所述纯化系统还包括过滤装置(30)，设置在所述第二液体入口和所述顶部液体出口之间的管线上。
15.根据权利要求14所述的纯化系统，其特征在于，所述过滤装置(30)的过滤级数为两级，优选各所述过滤装置的过滤精度为300～1000目。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107500299A (zh) * 2017-09-22 2017-12-22 洛阳中硅高科技有限公司 一种制备电子级二氯二氢硅的方法
CN108946743A (zh) * 2018-09-28 2018-12-07 洛阳中硅高科技有限公司 提纯三氯氢硅的方法
CN109292780A (zh) * 2017-07-25 2019-02-01 江苏中能硅业科技发展有限公司 一种反应除杂提纯氯硅烷的工艺
CN112250073A (zh) * 2020-11-16 2021-01-22 天津大学 一种氯硅烷纯化系统的方法及装置
CN115040975A (zh) * 2022-05-16 2022-09-13 内蒙古鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司 一种提纯四氯化硅的装置
CN115092933A (zh) * 2022-05-16 2022-09-23 内蒙古鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司 一种电子级多晶硅还原尾气的处理系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110031284A (ko) * 2008-06-19 2011-03-25 에보니크 데구사 게엠베하 할로겐 실란으로부터 붕소 함유 불순물의 제거 방법 및 상기 방법의 수행 장치
CN102701216A (zh) * 2012-06-19 2012-10-03 中国恩菲工程技术有限公司 一种二氯二氢硅除杂方法
CN104030293A (zh) * 2014-05-30 2014-09-10 浙江富士特集团有限公司 一种四氯化硅提纯工艺及系统
CN204022481U (zh) * 2014-05-30 2014-12-17 浙江富士特集团有限公司 一种四氯化硅提纯系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110031284A (ko) * 2008-06-19 2011-03-25 에보니크 데구사 게엠베하 할로겐 실란으로부터 붕소 함유 불순물의 제거 방법 및 상기 방법의 수행 장치
CN102701216A (zh) * 2012-06-19 2012-10-03 中国恩菲工程技术有限公司 一种二氯二氢硅除杂方法
CN104030293A (zh) * 2014-05-30 2014-09-10 浙江富士特集团有限公司 一种四氯化硅提纯工艺及系统
CN204022481U (zh) * 2014-05-30 2014-12-17 浙江富士特集团有限公司 一种四氯化硅提纯系统

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109292780A (zh) * 2017-07-25 2019-02-01 江苏中能硅业科技发展有限公司 一种反应除杂提纯氯硅烷的工艺
CN109292780B (zh) * 2017-07-25 2024-01-09 江苏中能硅业科技发展有限公司 一种反应除杂提纯氯硅烷的工艺
CN107500299A (zh) * 2017-09-22 2017-12-22 洛阳中硅高科技有限公司 一种制备电子级二氯二氢硅的方法
CN108946743A (zh) * 2018-09-28 2018-12-07 洛阳中硅高科技有限公司 提纯三氯氢硅的方法
CN112250073A (zh) * 2020-11-16 2021-01-22 天津大学 一种氯硅烷纯化系统的方法及装置
CN115040975A (zh) * 2022-05-16 2022-09-13 内蒙古鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司 一种提纯四氯化硅的装置
CN115092933A (zh) * 2022-05-16 2022-09-23 内蒙古鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司 一种电子级多晶硅还原尾气的处理系统
CN115092933B (zh) * 2022-05-16 2024-01-12 内蒙古鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司 一种电子级多晶硅还原尾气的处理系统

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