CN116495741A - 一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法及系统，通过塔侧级连四个分离塔在逐级对氢化氯硅烷除杂的同时，还能够实现氢化氯硅烷中DCS、TCS和STC的分离，且通过第五分离塔对混合物A进一步分离，避免因原料TCS中含有少量DCS或者因原料DCS中含有少量TCS干扰计算结果，从而能够使得精准控制原料TCS与原料DCS的配比，避免出现误差而影响还原工艺的稳定性，同时，将氢化氯硅烷通过本申请公开的多级分离方法得到的原料DCS代替现有技术中外购而来的DCS，能够减少降低购买成本及运输成本，有利于降低多晶硅生产成本，还能够避免因需要外购DCS而存在运输过程中安全性差、容易发生安全事故的问题。

Description

一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法及系统
技术领域
本申请涉及多晶硅生产技术领域，特别是涉及一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法及系统。
背景技术
改良西门子法生产多晶硅过程中，还原炉采用气相沉积法进行生产。由于转化率的限制，三氯氢硅(TCS)不能完全反应，在反应生成多晶硅的过程中会产生二氯二氢硅(DCS)等副产物，因此还原回收料中含有三氯氢硅和二氯二氢硅等组分。通过实践证明，还原工序供料中加入适量的二氯二氢硅有利于抑制副反应的进行，提高三氯氢硅的一次转化率，提高多晶硅在还原炉内的沉积速率。
目前，多晶硅生产过程中，通常会在还原工序供料中加入适量的二氯二氢硅，以提高沉积速率。但是，二氯二氢硅的纯度较大影响产品的品质(杂质含量)，因此，大多数的多晶硅厂家将外购的二氯二氢硅按比例添加到还原工序供料中进行混合，混合后的混合物直接送往还原炉进行多晶硅生产，这是由于外购而来的二氯二氢硅纯度高，但是，外购的二氯二氢硅价格较贵，购买成本较高，导致多晶硅生产成本高，且由于二氯二氢硅性质活跃，外购的二氯二氢硅在运输过程中安全性差，容易发生安全事故，这就需要更加严格、周全的运输安全保障措施及设备，导致二氯二氢硅的运输成本增加，进一步增加二氯二氢硅的购买成本，导致多晶硅生产成本更高。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术中，通常会在还原工序供料中加入适量的二氯二氢硅，以提高沉积速率，但外购的二氯二氢硅价格较贵，且运输成本较高，导致二氯二氢硅的购买成本较高，进而导致多晶硅生产成本高的问题。提供一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法及系统，通过将氢化氯硅烷多级分离得到的原料DCS代替现有技术中外购而来的DCS，无需外购DCS，能够减少降低购买成本及运输成本，有利于降低多晶硅生产成本，还能够避免因需要外购DCS而存在运输过程中安全性差、容易发生安全事故的问题。
一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法，包括以下步骤：
S10.分离系统包括通过塔侧依次相连的第一分离塔、第二分离塔、第三分离塔和第四分离塔，将氢化氯硅烷通入所述第一分离塔，四个所述分离塔将所述氢化氯硅烷中的轻组分从塔顶排出，中组分从塔侧排出，重组分从塔底排出，从所述第四分离塔的塔侧采出第一TCS，从四个所述分离塔中至少一者的塔顶采出混合物A；
S20.将所述混合物A通入第五分离塔，所述第五分离塔可将所述混合物A的轻组分从塔顶排出，重组分从塔底排出，从第五分离塔的塔顶、塔底分别采出原料DCS、第二TCS；
S30.所述第一TCS和所述第二TCS混合为原料TCS，将所述原料TCS和所述原料DCS按照100∶2.8至100∶3.3的比例混合作为还原工艺用原料进入还原炉进行还原反应制备多晶硅。
优选地，上述一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法中，所述从四个所述分离塔中至少一者的塔顶采出混合物A，包括以下步骤：
从所述第三分离塔的塔顶和所述第四分离塔的塔顶均采出混合物A。
优选地，上述一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法中，从所述第三分离塔的塔顶采出混合物A。
优选地，上述一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法中，所述S20步骤后，且所述S30步骤前，还包括以下步骤：
将所述原料DCS通过专项吸附剂吸附除硼。
优选地，上述一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法中，所述原料DCS中硼杂质的含量小于80ppb，所述还原工艺用原料中硼杂质的含量小于160ppb。
优选地，上述一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法中，所述S20步骤后，且所述S30步骤前，还包括以下步骤：
将所述原料DCS与外购DCS参配混合，且参配混合后的所述原料DCS中硼杂质的含量小于80ppb。
优选地，上述一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法中，所述S30步骤包括以下步骤：
所述第一TCS和所述第二TCS混合为原料TCS，将所述原料TCS和所述原料DCS按照100∶2.8至100∶3.3的比例混合得到混合物B；
将所述混合物B与氢气按照1∶3至1∶5的比例混合作为还原工艺用原料进入还原炉进行还原反应制备多晶硅。
一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用系统，包括冷氢化产物管道、分离系统、第五分离塔、第一混合器、第一储罐和还原进料管道，所述分离系统包括通过塔侧依次相连的第一分离塔、第二分离塔、第三分离塔和第四分离塔，所述冷氢化产物管道与所述第一分离塔的进口相连，所述第一分离塔、所述第二分离塔、所述第三分离塔和所述第四分离塔中的至少一者塔顶出口与所述第五分离塔的进口相连，所述第五分离塔的塔底出口和所述第四分离塔的塔侧出口均与所述第一储罐的进口相连，所述第一储罐的出口和所述第五分离塔的塔顶出口均与所述第一混合器的进口相连，所述第一混合器的出口连接有所述还原进料管道。
优选地，上述一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用系统中，还包括吸附除硼装置，所述第三分离塔的塔顶出口与所述第五分离塔的进口相连，所述第五分离塔的塔顶出口与所述吸附除硼装置的进口相连，所述吸附除硼装置的出口与所述第一混合器的进口相连。
优选地，上述一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用系统中，还包括第二混合器、储存有外购DCS的第二储罐和储存有氢气的第三储罐，所述第二储罐的出口与所述第一混合器的进口相连，所述第一混合器的出口和所述第三储罐的进口均与所述第二混合器的进口相连，所述第二混合器的出口连接有所述还原进料管道。
本申请采用的技术方案能够达到以下有益效果：
本申请实施例公开的一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法及系统中，通过塔侧级连第一分离塔、第二分离塔、第三分离塔和第四分离塔在逐级对氢化氯硅烷除杂(除去氢化氯硅烷中的碳杂质和磷杂质)的同时，还能够实现氢化氯硅烷中DCS、TCS和STC的分离，实现一物两用的效果，得到纯度较高的第一TCS(不含DCS)和混合物A，同时，通过第五分离塔对混合物A进一步分离，以将混合物A中的TCS和STC的分离，以得到不含TCS的DCS，即原料DCS，和不含DCS的TCS，即第二TCS，由于第一TCS和第二TCS纯度好，且均不含DCS，因此原料TCS中也不含DCS，所以将二者进行按比例混合时，不会出现差错，避免因原料TCS中含有少量DCS或者因原料DCS中含有少量TCS干扰计算结果，导致按比例混合后的实际比例与理论比例不同，从而能够使得精准控制原料TCS与原料DCS的配比，避免出现误差而影响还原工艺的稳定性。
综上所述，将氢化氯硅烷通过本申请公开的多级分离方法得到的原料DCS代替现有技术中外购而来的DCS，无需外购DCS，能够减少降低购买成本及运输成本，有利于降低多晶硅生产成本，还能够避免因需要外购DCS而存在运输过程中安全性差、容易发生安全事故的问题，且通过试验直观数据可得，按照本申请公开的方法，在原料TCS中按照100∶2.8至100∶3.3配比添加原料DCS，能够将一炉多晶硅生产时间从120小时缩短至100小时至105小时，且能够将一炉多晶硅生产的炉耗从50度/Kg降低至42度/Kg至44度/Kg，因此，通过此举能够多晶硅在还原炉内的沉积速率，且降低炉耗。
附图说明
图1为本申请实施例中公开的一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用系统的示意图，图中1至5表示杂质检测位置。
附图说明：冷氢化产物管道100、分离系统200、第一分离塔210、第二分离塔220、第三分离塔230、第四分离塔240、第五分离塔300、第一混合器410、第一储罐420、第二混合器430、第二储罐440、第三储罐450、还原进料管道500、吸附除硼装置600。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关实施例对本申请进行更全面的描述。实施例中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参考图1，本申请实施例公开一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法，包括以下步骤：
S10.分离系统200包括通过塔侧依次相连的第一分离塔210、第二分离塔220、第三分离塔230和第四分离塔240，将氢化氯硅烷通入第一分离塔210，四个分离塔都能够将氢化氯硅烷中的轻组分从塔顶排出，中组分从塔侧排出，重组分从塔底排出，从第四分离塔240的塔侧采出第一TCS，从四个分离塔中至少一者的塔顶采出混合物A；
其中，第一分离塔210、第二分离塔220、第三分离塔230和第四分离塔240通过塔侧级连，这四个分离塔的塔顶和塔底均设置有单独的采出口，且这四个分离塔都能够将氯硅烷中的轻组分从塔顶排出，中组分从塔侧排出，重组分从塔底排出。冷氢化工艺能够将多晶硅生产过程中回收的STC转化为TCS，具体地，冷氢化工艺的产物是含有大量TCS的氢化氯硅烷，氢化氯硅烷中主要包括TCS、STC、DCS、碳杂质(一甲基三氯和一甲基二氯)、磷杂质。首先将氢化氯硅烷通入到第一分离塔210中，在第一分离塔210中，氢化氯硅烷中的磷杂质和一甲基三氯为重组分，DCS为轻组分，其余为中组分，从第一分离塔210的塔顶能够采出DCS和部分TCS，从第一分离塔210的塔底能够采出磷杂质、一甲基三氯和部分STC，通过第一分离塔210以将氢化氯硅烷中的大部分磷杂质和一甲基三氯去除，且将大部分DCS通过塔顶采出，其余的部分通过塔侧通入到第二分离塔220中，通入到第二分离塔220中的物料中，还是存在少量的DCS、一甲基三氯、磷杂质，也就是说，通过第一分离塔210将氢化氯硅烷中的大部分磷杂质和一甲基三氯去除，为初步去除磷杂质和一甲基三氯，并通过塔顶采集出部分DCS。
在第二分离塔220中，STC、磷杂质和一甲基三氯为重组分，DCS为轻组分，其余为中组分，从第二分离塔220的塔顶能够采出DCS、部分TCS，从第二分离塔220的塔底能够采出磷杂质、一甲基三氯和大部分STC，通过第二分离塔220进一步去除氢化氯硅烷中的磷杂质和一甲基三氯，同时将大部分STC分离出去，还能够将氢化氯硅烷中的部分DCS从塔顶分离出去，其余的部分(基本上为少量STC、大量TCS、一甲基二氯、少量DCS)通过塔侧通入到第三分离塔230中，通入到第三分离塔230中的物料中，基本没有除磷杂质和一甲基三氯，实现除磷杂质和一甲基三氯的深度去除，也就是说，通过第二分离塔220将氢化氯硅烷中的磷杂质和一甲基三氯进一步去除，为深度去除磷杂质和一甲基三氯，并通过塔顶采集出部分DCS。
在第三分离塔230中，STC和一甲基二氯为重组分，DCS为轻组分，其余(TCS)为中组分，从第三分离塔230的塔顶能够采出DCS，从第三分离塔230的塔底能够采出STC和一甲基二氯，通过第三分离塔230以将氢化氯硅烷中的大部分STC和一甲基二氯去除，且将部分DCS通过塔顶采出，其余的部分(TCS，少量的STC和一甲基二氯以及少量的DCS)通过塔侧通入到第四分离塔240中，通入到第四分离塔240中的物料中，还是存在少量的STC和一甲基二氯以及少量的DCS，也就是说，通过第三分离塔230将氢化氯硅烷中的大部分STC和一甲基二氯去除，并通过塔顶进一步采集出部分DCS。
在第四分离塔240中，STC和一甲基二氯为重组分，DCS为轻组分，其余(TCS)为中组分，从第四分离塔240的塔顶能够采出DCS，从第四分离塔240的塔底能够采出STC、一甲基二氯和少量TCS，通过第四分离塔240进一步去除氢化氯硅烷中的STC、一甲基二氯，还能够将氢化氯硅烷的DCS从塔顶进一步分离出去，其余的部分通过第四分离塔240的塔侧采出，采出的物料中，基本没有其他杂质，为高纯TCS，也就是说，通过第四分离塔240对氢化氯硅烷进一步除杂和分离，得到高纯TCS，即第一TCS。上述分别从四个分离塔中至少一者的塔顶采出的DCS集中到一起，得到混合物A(主要为DCS，还有少量的TCS)。
S20.将混合物A通入第五分离塔300，第五分离塔300可将混合物A的轻组分从塔顶排出，重组分从塔底排出，从第五分离塔300的塔顶、塔底分别采出原料DCS、第二TCS；
由于混合物A主要为DCS，还有少量的TCS，因此将混合物A通入第五分离塔300中进一步分离，在第五分离塔300中，DCS为轻组分，TCS为重组分，故通过第五分离塔300将混合物A中低沸点的DCS通过塔顶排出，将高沸点的TCS通过塔底排出，从第五分离塔300的塔顶采出不含TCS的DCS，即原料DCS，且纯度较高(参见实施例一中，检测位置2处的杂质检测数据)，从第五分离塔300的塔底采出第二TCS。
S30.第一TCS和第二TCS混合为原料TCS，将原料TCS和原料DCS按照100∶2.8至100∶3.3的比例混合作为还原工艺用原料进入还原炉进行还原反应制备多晶硅。
按照100∶2.8至100∶3.3配比，在原料TCS中添加原料DCS，提高三氯氢硅的一次转化率，提高多晶硅在还原炉内的沉积速率，通过试验直观数据可得，在原料TCS中按照100∶2.8至100∶3.3配比添加原料DCS，能够将一炉多晶硅生产时间从120小时缩短至100小时至105小时，且能够将一炉多晶硅生产的炉耗从50度/Kg降低至42度/Kg至44度/Kg，因此，通过此举能够提高多晶硅在还原炉内的沉积速率，且降低炉耗。同时，由于原料TCS经过多级分离提纯，其中不含DCS，且原料DCS通过第五分离塔300分离得到，不含TCS，因此，将二者进行按比例混合时，不会出现差错，避免因原料TCS中含有少量DCS或者因原料DCS中含有少量TCS干扰计算结果，导致按比例混合后的实际比例与理论比例不同，从而能够使得精准控制原料TCS与原料DCS的配比，避免出现误差而影响还原工艺的稳定性。
本申请实施例公开的一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法中，通过塔侧级连第一分离塔210、第二分离塔220、第三分离塔230和第四分离塔240在逐级对氢化氯硅烷除杂(除去氢化氯硅烷中的碳杂质和磷杂质)的同时，还能够实现氢化氯硅烷中DCS、TCS和STC的分离，实现一物两用的效果，得到纯度较高的第一TCS(DCS含量低于0.0001％，可以默认趋近于0)和混合物A，同时，通过第五分离塔300对混合物A进一步分离，以将混合物A中的TCS和STC的分离，以得到几乎不含TCS的DCS，即原料DCS(TCS含量低趋近于0.0001％，可以默认为0)，和不含DCS的TCS(TCS含量低于0.0001％，可以默认趋近于0)，即第二TCS，由于第一TCS和第二TCS纯度极高，因此原料TCS、原料DCS计量精度精准，所以将二者进行按比例混合时，不会出现差错，避免因原料TCS中含有少量DCS或者因原料DCS中含有少量TCS干扰计算结果，导致按比例混合后的实际比例与理论比例不同，从而能够使得精准控制原料TCS与原料DCS的配比，避免出现误差而影响还原工艺的稳定性。且本方案的DCS是从公司生产系统内部产生，且内部提纯后自我消耗，从根本上解决了外购DCS带来的技术问题。
综上所述，将氢化氯硅烷通过本申请公开的多级分离方法得到的原料DCS代替现有技术中外购而来的DCS，无需外购DCS，能够减少降低购买成本及运输成本，有利于降低多晶硅生产成本，还能够避免因需要外购DCS而存在运输过程中安全性差、容易发生安全事故的问题，且通过试验直观数据可得，按照本申请公开的方法，在原料TCS(还原炉的生产参数为40对棒，产量为5吨)中按照100∶2.8至100∶3.3配比添加原料DCS，能够将一炉多晶硅生产时间从120小时缩短至100小时至105小时，且能够将一炉多晶硅生产的炉耗从50度/Kg降低至42度/Kg至44度/Kg，因此，通过此举能够多晶硅在还原炉内的沉积速率，且降低炉耗。
如上文所述，分别从四个分离塔中至少一者的塔顶采出的DCS集中到一起，得到混合物A，由于在第一分离塔210和第二分离塔220塔顶采出的混合物A中，会有大量TCS，这会导致第五分离塔300负载较大，且在第一分离塔210和第二分离塔220塔顶采出的混合物A中，可能会携带有一甲基二氯及STC，导致通过第五分离塔300分离后的第二TCS纯度低，总体来说，第一分离塔210和第二分离塔220塔顶采出的混合物A中，杂质较多，DCS纯度较差。基于此，可选地，从四个分离塔中至少一者的塔顶采出混合物A，包括以下步骤：
从第三分离塔230的塔顶和第四分离塔240的塔顶均采出混合物A。
氢化氯硅烷经过前两个分离塔分离提纯后，在第三分离塔230和第四分离塔240中，氢化氯硅烷的成分简单，且通过塔顶采出的是较为纯净的DCS，可能会存在少量TCS，相较于从第一分离塔210和第二分离塔220塔顶采出的混合物A中，TCS的量减少，能够避免第五分离塔300负载较大，且混合物A基本上为纯净的DCS，不会携带有携带有一甲基二氯及STC，以使通过第五分离塔300分离得到的原料DCS、第二TCS纯度高，避免向还原工艺引入杂质而影响还原工艺的稳定进行，以及避免造成多晶硅杂质含量高，有利于提高多晶硅的品质。
进一步地，从第三分离塔230的塔顶采出混合物A，相较于从第一分离塔210和第二分离塔220塔顶采出的混合物A中，除了DCS和TCS，无其他杂质，纯度高，虽然从第四分离塔240采出的混合物A纯度更好，但混合物A的量少，存在不能满足工艺供料对DCS的需求，因此采用纯度较高，且采出量较大的第三分离塔230塔顶采出混合物A，既能满足纯度的要求，也能满足用量的要求。
由于氢化氯硅烷中可能还存在硼杂质，在第一分离塔210、第二分离塔220、第三分离塔230和第四分离塔240中，硼杂质均属于轻组分，通过塔顶采出，这导致通入到第五分离塔300的混合物A中还存在硼杂质，且在第五分离塔300中，硼杂质作为轻组分会通过塔顶采出，进入到原料DCS中，导致向还原工艺引入硼杂质，导致所生产的多晶硅中硼杂质含量高，品质低。基于此，可选地，S20步骤后，且S30步骤前，还包括以下步骤：
将原料DCS通过专项吸附剂吸附除硼(例如海普多晶硅除硼树脂、螯合树脂等)，以除去原料DCS中的硼杂质，确保原料DCS的纯度，保证原料DCS中硼杂质含量较低或基本没有，从而避免向还原工艺引入硼杂质，提高所生产的多晶硅的纯度和品质。
具体地，原料DCS中硼杂质的含量小于80ppb，原料DCS通过专项吸附剂吸附除硼后，硼杂质的含量小于80ppb，确保原料DCS的纯度，进一步保证原料DCS中硼杂质含量较低，进一步避免硼杂质引入。同时，由于原料TCS经过多级分离提纯，且硼杂质作为轻组分，基本会有留存在从塔侧采出的TCS中，因此原料TCS中的硼杂质含量也比较低，所以在保证原料DCS不会或较少向还原工艺用原料中引入硼杂质的同时，原料TCS也不会或较少向还原工艺用原料中引入硼杂质，以使还原工艺用原料中硼杂质的含量更小或没有，优选地，还原工艺用原料中硼杂质的含量小于160ppb，保证还原工艺用原料中硼杂质的含量较低或基本没有，从而避免向所生产的多晶硅中引入硼杂质，进一步提高所生产的多晶硅的纯度和品质。
可选地，S20步骤后，且S30步骤前，还包括以下步骤：
将原料DCS与外购DCS参配混合，且参配混合后的原料DCS中硼杂质的含量小于80ppb。
由于外购的DCS中基本不存在硼杂质，因此通过不含硼杂质的外购DCS与原料DCS进行参配，以使参配后最终得到的原料DCS中硼杂质的含量小于80ppb，通过此种方式能够使得原料DCS中硼杂质含量较低，满足工艺要求。
还原工艺用原料中还应该包括氢气，具体地，S30步骤包括以下步骤：
第一TCS和第二TCS混合为原料TCS，将原料TCS和原料DCS按照100∶2.8至100∶3.3的比例混合得到混合物B；
将混合物B与氢气按照1∶3至1∶5的比例混合作为还原工艺用原料进入还原炉进行还原反应制备多晶硅。
按照上述的比例配料得到的还原工艺用原料通入还原炉进行还原反应制备多晶硅，能够将一炉多晶硅生产时间从120小时缩短至100小时至105小时，且能够将一炉多晶硅生产的炉耗从50度/Kg降低至42度/Kg至44度/Kg，因此，通过此举能够多晶硅在还原炉内的沉积速率，且降低炉耗。
请再次参考图1，本申请实施例还公开一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用系统，本申请实施例公开一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法应用于该一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用系统。本申请实施例公开一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用系统包括冷氢化产物管道100、分离系统200、第五分离塔300、第一混合器410、第一储罐420和还原进料管道500，其中：
分离系统200包括通过塔侧依次相连的第一分离塔210、第二分离塔220、第三分离塔230和第四分离塔240，冷氢化产物管道100与第一分离塔210的进口相连，将氢化氯硅烷通过冷氢化产物管道100通入到第一分离塔210中，氢化氯硅烷将会经过多级提纯，并能够从第四分离塔240的塔侧得到高纯TCS，即第一TCS，上述分别从四个分离塔中至少一者的塔顶采出的DCS集中到一起，得到混合物A(主要为DCS，还有少量的TCS)。
第一分离塔210、第二分离塔220、第三分离塔230和第四分离塔240中的至少一者塔顶出口与第五分离塔300的进口相连，以将混合物A通入到第五分离塔300中，通过第五分离塔300将混合物A中低沸点的DCS通过塔顶排出，将高沸点的TCS通过塔底排出，从第五分离塔300的塔顶采出不含TCS的DCS，即原料DCS，且纯度较高，从第五分离塔300的塔底采出第二TCS。
第五分离塔300的塔底出口和第四分离塔240的塔侧出口均与第一储罐420的进口相连，以将第一TCS和第二TCS混合为原料TCS，第一储罐420的出口和第五分离塔300的塔顶出口均与第一混合器410的进口相连，将原料TCS和原料DCS按比例通入到第一混合器410中进行混合，以使原料TCS和原料DCS混合均匀，第一混合器410的出口连接有还原进料管道500，通过还原进料管道500将混合均匀的原料TCS和原料DCS通入还原炉进行还原反应制备多晶硅，混合均匀的原料TCS和原料氢气在还原炉均匀稳定反应，有利于还原反应的稳定性。
本申请实施例公开的一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用系统中，将氢化氯硅烷通过本申请公开的多级分离方法得到的原料DCS代替现有技术中外购而来的DCS，无需外购DCS，能够减少降低购买成本及运输成本，有利于降低多晶硅生产成本，还能够避免因需要外购DCS而存在运输过程中安全性差、容易发生安全事故的问题。
作为优选，第三分离塔230的塔顶出口与第五分离塔300的进口相连。相较于从第一分离塔210和第二分离塔220塔顶采出的混合物A中，除了DCS和TCS，无其他杂质，纯度高，虽然从第四分离塔240采出的混合物A纯度更好，但混合物A的量少，存在不能满足工艺供料对DCS的需求，因此采用纯度较高，且采出量较大的第三分离塔230塔顶采出混合物A，既能满足纯度的要求，也能满足用量的要求。
由于氢化氯硅烷中可能还存在硼杂质，在第一分离塔210、第二分离塔220、第三分离塔230和第四分离塔240中，硼杂质均属于轻组分，通过塔顶采出，这导致通入到第五分离塔300的混合物A中还存在硼杂质，且在第五分离塔300中，硼杂质作为轻组分会通过塔顶采出，进入到原料DCS中，导致向还原工艺引入硼杂质，导致所生产的多晶硅中硼杂质含量高，品质低。基于此，可选地，本申请公开的系统还可以包括吸附除硼装置600，第五分离塔300的塔顶出口与吸附除硼装置600的进口相连，吸附除硼装置600的出口与第一混合器410的进口相连。将原料DCS通过第一吸附除硼装置600中的专项吸附剂吸附除硼，以除去原料DCS中的硼杂质，确保原料DCS的纯度，保证原料DCS中硼杂质含量较低或基本没有，从而避免向还原工艺引入硼杂质，提高所生产的多晶硅的纯度和品质。
作为优选，本申请公开的系统还可以包括第二混合器430、储存有外购DCS的第二储罐440和储存有氢气的第三储罐450，第二储罐440的出口与第一混合器410的进口相连，第一混合器410的出口和第三储罐450的进口均与第二混合器430的进口相连，第二混合器430的出口连接有还原进料管道500。由于外购的DCS中基本不存在硼杂质，因此通过不含硼杂质的外购DCS与原料DCS进行参配，以使参配后最终得到的原料DCS中硼杂质的含量小于80ppb，通过此种方式能够使得原料DCS中硼杂质含量较低，满足工艺要求。
实施例一：
结合图1，按照图1所示的多晶硅生产伴生二硅原料化利用系统，并应用本申请公开的多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法，且原料TCS和原料DCS按照100∶3的比例混合，启炉还原炉(还原炉的生产参数为40对棒，产量为5吨)生产多晶硅，多晶硅生产过程中的参数按照还原炉的所需进行匹配，待还原炉中反应稳定，即整个多晶硅生产过程中物料达到动态平衡后，(1)在第一分离塔210的进口、(2)第五分离塔300的塔顶出口、(3)第一储罐420的进口、(4)吸附除硼装置600的出口以及(5)还原进料管道500上检测碳杂质、磷杂质以及硼杂质的含量，还检测了(6)最终产品多晶硅中的碳杂质、磷杂质以及硼杂质。结果见下表。
通过上表可知，可以发现原料DCS中硼杂质的含量小于80ppb，还原工艺用原料中硼杂质的含量小于160ppb，能够满足还原工艺用原料对杂质含量的要求。且对比2和4，可以发现，通过吸附除硼装置600能够大幅度降低原料DCS中的硼杂质含量，且对比1和2，或1和3，可以发现，通过四个分离塔能够有效将重组分物质(碳杂质和磷杂质)含量大幅度降低，实现分离的同时，还能够实现去除重组分杂质。
同时，在试验结束后，得到一炉多晶硅生产时间为102小时，从现有技术中一炉多晶硅生产时间从120小时缩短至102小时，且得到一炉多晶硅生产的炉耗为42度/Kg，从现有技术中一炉多晶硅生产炉耗从50度/Kg降低至42度/Kg，说明原料TCS和原料DCS按照100∶3的比例混合作为还原工艺用原料，能够提高多晶硅在还原炉内的沉积速率，且降低炉耗。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10.分离系统（200）包括通过塔侧依次相连的第一分离塔（210）、第二分离塔（220）、第三分离塔（230）和第四分离塔（240），将氢化氯硅烷通入所述第一分离塔（210），四个所述分离塔将所述氢化氯硅烷中的轻组分从塔顶排出，中组分从塔侧排出，重组分从塔底排出，从所述第四分离塔（240）的塔侧采出第一TCS，从四个所述分离塔中至少一者的塔顶采出混合物A；
S20.将所述混合物A通入第五分离塔（300），所述第五分离塔（300）可将所述混合物A的轻组分从塔顶排出，重组分从塔底排出，从第五分离塔（300）的塔顶、塔底分别采出原料DCS、第二TCS；
S30.所述第一TCS和所述第二TCS混合为原料TCS，将所述原料TCS和所述原料DCS按照100∶2.8至100∶3.3的比例混合作为还原工艺用原料进入还原炉（100）进行还原反应制备多晶硅。
2.根据权利要求1所述的一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法，其特征在于，所述从四个所述分离塔中至少一者的塔顶采出混合物A，包括以下步骤：
从所述第三分离塔（230）的塔顶和所述第四分离塔（240）的塔顶均采出混合物A。
3.根据权利要求2所述的一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法，其特征在于，从所述第三分离塔（230）的塔顶采出混合物A。
4.根据权利要求1所述的一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法，其特征在于，所述S20步骤后，且所述S30步骤前，还包括以下步骤：
将所述原料DCS通过专项吸附剂吸附除硼。
5.根据权利要求4所述的一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法，其特征在于，所述原料DCS中硼杂质的含量小于80ppb，所述还原工艺用原料中硼杂质的含量小于160ppb。
6.根据权利要求1所述的一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法，其特征在于，所述S20步骤后，且所述S30步骤前，还包括以下步骤：
将所述原料DCS与外购DCS参配混合，且参配混合后的所述原料DCS中硼杂质的含量小于80ppb。
7.根据权利要求1所述的一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用方法，其特征在于，所述S30步骤包括以下步骤：
所述第一TCS和所述第二TCS混合为原料TCS，将所述原料TCS和所述原料DCS按照100∶2.8至100∶3.3的比例混合得到混合物B；
将所述混合物B与氢气按照1∶3至1∶5的比例混合作为还原工艺用原料进入还原炉（100）进行还原反应制备多晶硅。
8.一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用系统，其特征在于，包括冷氢化产物管道（100）、分离系统（200）、第五分离塔（300）、第一混合器（410）、第一储罐（420）和还原进料管道（500），所述分离系统（200）包括通过塔侧依次相连的第一分离塔（210）、第二分离塔（220）、第三分离塔（230）和第四分离塔（240），所述冷氢化产物管道（100）与所述第一分离塔（210）的进口相连，所述第一分离塔（210）、所述第二分离塔（220）、所述第三分离塔（230）和所述第四分离塔（240）中的至少一者塔顶出口与所述第五分离塔（300）的进口相连，所述第五分离塔（300）的塔底出口和所述第四分离塔（240）的塔侧出口均与所述第一储罐（420）的进口相连，所述第一储罐（420）的出口和所述第五分离塔（300）的塔顶出口均与所述第一混合器（410）的进口相连，所述第一混合器（410）的出口连接有所述还原进料管道（500）。
9.根据权利要求8所述的一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用系统，其特征在于，还包括吸附除硼装置（600），所述第三分离塔（230）的塔顶出口与所述第五分离塔（300）的进口相连，所述第五分离塔（300）的塔顶出口与所述吸附除硼装置（600）的进口相连，所述吸附除硼装置（600）的出口与所述第一混合器（410）的进口相连。
10.根据权利要求8所述的一种多晶硅生产伴生二硅原料化利用系统，其特征在于，还包括第二混合器（430）、储存有外购DCS的第二储罐（440）和储存有氢气的第三储罐（450），所述第二储罐（440）的出口与所述第一混合器（410）的进口相连，所述第一混合器（410）的出口和所述第三储罐（450）的进口均与所述第二混合器（430）的进口相连，所述第二混合器（430）的出口连接有所述还原进料管道（500）。
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