CN108975340A - 一种多晶硅副产物四氯化硅的提纯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多晶硅副产物四氯化硅的提纯方法，包括：多晶硅副产物四氯化硅经两性离子交换树脂进行吸附，得到提纯后的四氯化硅；所述提纯方法采用两性离子交换树脂，可降低杂质含量，有效提高多晶硅副产物四氯化硅纯度，同时，两性离子交换树脂能够长时间稳定地使用，能够削减长期运转中的树脂使用量，能够削减使用后的树脂废弃费用，提纯方法简单，能耗低，成本低，利于四氯化硅再利用。
Description
技术领域
本发明涉及多晶硅生产技术领域，具体涉及一种多晶硅副产物四氯化硅的提纯方法。
背景技术
多晶硅是电子技术、信息技术和光伏发电技术的重要基础材料。改良西门子法的历史较长，生产工艺相对成熟，此工艺是以三氯氢硅为原料，在高温下用四氯化硅还原三氯氢硅来生产多晶硅，采用该法容易获得较高产量的多晶硅但采用该法生产多晶硅要产生大量的副产物四氯化硅，在正常的情况下，每生产1kg的多晶硅，要排放出10～15kg的四氯化硅。因此如何处理副产物四氯化硅已经成为多晶硅工业发展的一大瓶颈。
目前，对多晶硅副产物四氯化硅的处理主要有两条途径：一是将多晶硅副产物四氯化硅制成硅酸乙酯、有机硅等产品，但这些方法对四氯化硅的消化量太小，且往往在消耗废物的同时又产生新的环境污染；另一种途径是将多晶硅副产物四氯化硅氢化为三氯氢硅，返回到合成工序进行再利用，这种处理方式对四氯化硅的纯度要求高，现有的现有的四氯化硅提纯方法存在投资大、能耗高、工序复杂等缺点。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种多晶硅副产物四氯化硅的提纯方法；采用两性离子交换树脂，可降低杂质含量，有效提高多晶硅副产物四氯化硅纯度，同时，两性离子交换树脂能够长时间稳定地使用，能够削减长期运转中的树脂使用量，能够削减使用后的树脂废弃费用，提纯方法简单，能耗低，成本低，利于四氯化硅再利用。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种多晶硅副产物四氯化硅的提纯方法，包括：多晶硅副产物四氯化硅经两性离子交换树脂进行吸附，得到提纯后的四氯化硅。
优选的，两性离子交换树脂为带有羧基和胺基的两性离子交换树脂。
优选的，所述两性离子交换树脂为两性离子交换树脂颗粒。
优选的，所述两性离子交换树脂颗粒直径平均值为0.60～0.80mm。
优选的，所述两性离子交换树脂颗粒均一系数包括≤1.5。
优选的，所述两性离子交换树脂颗粒中直径<0.315mm的两性离子交换树脂颗粒含量≤1.0％，所述两性离子交换树脂颗粒中直径>1.250mm的两性离子交换树脂颗粒含量≤2.0％。
优选的，所述两性离子交换树脂进行吸附过程，吸附时间≥30min。
优选的，所述两性离子交换树脂进行吸附过程，进料温度≤20℃。
优选的，所述两性离子交换树脂进行吸附过程，两性离子交换树脂工作温度≤100℃。
优选的，所述两性离子交换树脂进行吸附过程，流速为8～40BV/h。
优选的，所述两性离子交换树脂进行吸附过程，所述两性离子交换树脂床层高度≥600mm。
优选的，所述两性离子交换树脂弱碱基团换容量≥2.0mmol/g，全交换容量≥3.6mmol/ml。
优选的，所述两性离子交换树脂水份含量38～48wt％。
优选的，具体包括：多晶硅副产物四氯化硅经固定床反应器中的两性离子交换树脂进行吸附，得到提纯后的四氯化硅。
优选的，所述固定床反应器为装填所述两性离子交换树脂作催化剂的固定床反应器。
优选的，所述固定床反应器为立式固定床反应器。
本申请与现有技术相比，其详细说明如下：
本发明提供了一种多晶硅副产物四氯化硅，多晶硅副产物四氯化硅采用两性离子交换树脂进行吸附，吸附多晶硅副产物四氯化硅中杂质，进行交换反应后，可通过冲洗，回复到原有状态，容易实现再生，重复利用率高，利于多晶硅副产物四氯化硅提纯，提纯方法简单，能耗低，成本低，利于四氯化硅再利用。优选两性离子交换树脂为带有羧基和胺基的两性离子交换树脂，羧基为弱酸性基团，胺基为弱碱性基团，两种基团彼此接近，可以相互结合，不需要用酸、碱等再生剂，只需用大量的水淋洗，即可使树脂得到再生，恢复原有的交换能力，容易实现再生，重复利用率高，能够得到更高的杂质吸附能力，能够长时间稳定地使用，能够削减长期运转中的树脂使用量，能够削减使用后的树脂废弃费用，提纯方法简单，能耗低，成本低，利于四氯化硅再利用，。
本发明多晶硅副产物四氯化硅采用两性离子交换树脂进行吸附，两性离子交换树脂，同时含有酸性基团和碱性基团，去除多晶硅副产物四氯化硅中混杂的阳离子和阴离子，混杂的金属杂质，从而达到分离提纯的目的，四氯化硅中金属杂质去除65wt％以上，提纯后的四氯化硅中总金属杂质在3ppb以内。
进一步的，本发明筛选吸附过程的吸附条件，提高吸附能力，从而达到更好的分离提纯的目的，进一步提高提纯后的四氯化硅的纯度。
进一步的，本发明采用装填两性离子交换树脂作催化剂的固定床反应器作为提纯设备，降低了能量消耗，相对于采用脱重精馏塔，蒸汽消耗量减少10t/h以上。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种多晶硅副产物四氯化硅提纯方法，包括：多晶硅副产物四氯化硅经固定床反应器中的两性离子交换树脂进行吸附，得到提纯后的四氯化硅。
其中，
四氯化硅中金属杂质去除65wt％以上，提纯后的四氯化硅中总金属杂质在3ppb以内。
上述两性离子交换树脂为带有羧基和胺基的两性离子交换树脂。所述两性离子交换树脂进行吸附过程，吸附时间≥30min，进料温度≤20℃，两性离子交换树脂工作温度≤100℃，流速为8～40BV/h，所述两性离子交换树脂床层高度≥600mm。所述两性离子交换树脂弱碱基团换容量≥2.0mmol/g，全交换容量≥3.6mmol/ml。所述两性离子交换树脂水份含量38-48wt％。上述两性离子交换树脂再生过程采用流速2BV的水淋洗，即可得到再生，恢复原有的交换能力。
所述两性离子交换树脂为两性离子交换树脂颗粒，所述两性离子交换树脂颗粒直径平均值为0.60～0.80mm，所述两性离子交换树脂颗粒均一系数包括≤1.5，所述两性离子交换树脂颗粒中直径<0.315mm的两性离子交换树脂颗粒含量≤1.0％，所述两性离子交换树脂颗粒中直径>1.250mm的两性离子交换树脂颗粒含量≤2.0％。
上述固定床反应器为装填所述两性离子交换树脂作催化剂的固定床反应器，所述装填所述两性离子交换树脂的方法为常规固定床装填树脂的方法。且所述固定床反应器为市售立式固定床反应器。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种多晶硅副产物四氯化硅的提纯方法，其特征在于，包括：多晶硅副产物四氯化硅经两性离子交换树脂进行吸附，得到提纯后的四氯化硅。
2.根据权利要求1所述的提纯方法，其特征在于，两性离子交换树脂为带有羧基和胺基的两性离子交换树脂。
3.根据权利要求1所述的提纯方法，其特征在于，所述两性离子交换树脂为两性离子交换树脂颗粒。
4.根据权利要求3所述的提纯方法，其特征在于，所述两性离子交换树脂颗粒直径平均值为0.60～0.80mm。
5.据权利要求1所述的提纯方法，其特征在于，所述两性离子交换树脂进行吸附过程，进料温度≤20℃。
6.根据权利要求1所述的提纯方法，其特征在于，所述两性离子交换树脂进行吸附过程，吸附时间≥30min。
7.根据权利要求1所述的提纯方法，其特征在于，所述两性离子交换树脂进行吸附过程，流速为8～40BV/h。
8.根据权利要求1所述的提纯方法，其特征在于，所述两性离子交换树脂进行吸附过程，所述两性离子交换树脂床层高度≥600mm。
9.根据权利要求1所述的提纯方法，其特征在于，具体包括：多晶硅副产物四氯化硅经固定床反应器中的两性离子交换树脂进行吸附，得到提纯后的四氯化硅，。
10.根据权利要求9所述的提纯方法，其特征在于，所述固定床反应器为装填所述两性离子交换树脂作催化剂的固定床反应器。
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