可回收循环利用尾气中的氯化氢的多晶硅生产方法技术

一种可回收循环利用尾气中的氯化氢的多晶硅生产方法，包括以工业硅和氯化氢为原料，反应生成三氯氢硅，所述三氯氢硅经提纯后，送入还原炉与氢气反应，还原生成多晶硅，并收集尾气，其中所述尾气主要包括氢气、氯化氢、和氯硅烷，所述氯硅烷主要包括二氯二氢硅、三氯氢硅和四氯化硅，所述改进的多晶硅生产方法还包括对所述尾气中的氯化氢进行回收循环利用的步骤，并将回收的氯化氢投入到多晶硅生产过程中与工业硅反应生成三氯氢硅。本发明专利技术采用干法处理将尾气中的氯化氢回收，并可再用于多晶硅生产中，原料得以充分的利用，减少了污染物，解决了环境污染问题，提高了产品质量，降低了成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种改进的多晶硅生产方法，更具体地，涉及一种可回收 循环利用尾气中的氯化氢的多晶硅生产方法。
技术介绍
多晶硅是制备单晶硅的原料，最终用于生产集成电路和电子器件，是 信息产业用量最大、纯度要求最高的基础原料之一，也是国家重点鼓励发 展的产品和产业。世界先进的多晶硅生产技术一直由美、日、德三国的公司垄断着，各 个公司都有各自的技术秘密和技术特点，经过不断的研究、开发，形成了 各自的生产工艺，并从各自国家战略角度出发，严格控制技术转让并垄断 全球多晶硅市场。我国多晶硅工业起步于五十年代，六十年代中期实现产业化，七十年代初曾盲目发展，生产厂多达20余家，都采用的是传统西门子工艺，技 术落后，环境污染严重，物料消耗大，生产成本高，绝大部分企业亏损而 相继停产或转产。传统多晶硅生产工艺突出的特点是尾气湿法回收技术，即还原炉中的 尾气经初步加压分离氯硅烷后用水淋洗，回收氢气，但却没有回收氯化氢， 同时，由于水淋洗过程中，水中氧气、二氧化碳等杂质气体会污染准备回 收的氢气，故大量回收的氢气也需再次净化，此外，淋洗过程中氯硅烷水 解后，还会产生大量污水，需进一步处理，亦会导致环境污染和物料消耗 大。而且，生产中产生的氯化氢，未能得到充分的利用，既浪费了能源， 又导致了环境污染。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在克服现有技术中的至少一个上述缺点，提出一种可 回收循环利用尾气中的氯化氢的多晶硅生产方法，根据本专利技术的多晶硅生 产方法利用干法从尾气回收氯化氢，因此也可以称为"尾气干法回收"技 术。利用本专利技术的方法，不但可以对尾气中的氯化氢进行充分的回收和循 环利用，并能大大减少生产中污染物的生成，同时充分利用了物料，降低 了成本。为实现上述目的，本专利技术的实施例提出一种可回收循环利用尾气中的 氯化氢的多晶硅生产方法，包括以下步骤以工业硅和氯化氢为原料，反 应生成三氯氢硅；将所述三氯氢硅经提纯后与氢气反应，从而还原生成多 晶硅；收集生成三氯氢硅、提纯三氯氢硅和生成多晶硅过程产生的尾气，其中所述尾气主要包括氢气、氯化氢、和氯硅烷，所述氯硅烷主要包括二 氯二氢硅、三氯氢硅和四氯化硅；用液态的四氯化硅对尾气进行淋洗，去 处尾气中的杂质并吸收部分的氯化氢和氯硅垸；对淋洗之后的尾气进行加 压和冷却，以便使所述三氯氢硅和四氯化硅变为液态而所述氢气、氯化氢、 二氯二氢硅保持为气态，从而通过气液分离将气态的氢气、氯化氢、和二 氯二氢硅与液态的三氯氢硅和四氯化硅分离；使气态的氢气、氯化氢、和 二氯二氢硅通过液态的吸收剂，以便气态的氯化氢和二氯二氢硅溶解于液 态的吸收剂中，从而将气态的氢气与氯化氢、和二氯二氢硅分离；利用吸 附剂吸附和滤除氢气中残留的气态氯化氢和氯硅烷，而将氢气与所述残留 的氯化氢和氯硅烷分离；对被吸附在吸附剂内的氯化氢和氯硅垸进行加 热，和利用氢气将加热后的气态氯化氢和氯硅垸从吸附剂内带出返回到尾 气中进行循环回收；对溶解了氯化氢和二氯二氢硅的吸收剂进行升温和/ 或加压，使氯化氢和二氯二氢硅从液态吸收剂中被解吸出来；和通过控制 解吸出来的气态的氯化氢和二氯二氢硅的压力和/或温度使二氯二氢硅变 为液态，从而分离氯化氢与二氯二氢硅，由此回收氯化氢。根据本专利技术进一步的实施例，所述尾气被加压到0.3 1.5Mpa。所述 尾气被冷却到20 -70°C。所述吸收剂为四氯化硅。所述杂质包括钙的氯化物、和/或铁的氯化物、和/或镁的氯化物、和/或铝的氯化物。所述溶解了氯化氢和二氯二氢硅的吸收剂被升温到70 220°C。所述溶解了氯化氢 和二氯二氢硅的吸收剂被加压到0.1 2.0Mpa。所述控制解吸出来的气态 的氯化氢和二氯二氢硅的温度为30 一70。C。所述控制解吸出来的气态的 氯化氢和二氯二氢硅的压力为0.1 2.0Mpa。根据本专利技术，由于采用干法处理多晶硅生产中产生的尾气，因此，克 服和消除了传统湿法回收技术的缺点，同时尾气中的氯化氢进行回收利 用，尤其是将回收的氯化氢返回到多晶硅生产工序中，使得生产资料能够 得以充分的利用，并且大大减少了生产中污染物的产生和数量。根据本专利技术，物料在闭路循环使用中，大大降低了原辅材料的消耗， 从根本上解决了多晶硅生产造成的环境污染问题，同时，节省了项目投资， 提高了产品质量，降低了成本，使得多晶硅生产项目的建设与改造获得了 充分的主动性。本专利技术附加的特征和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面 的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1为根据本专利技术实施例的流程示意图。 具体实施例方式下面通过参考附图来描述具体的实施例以便解释本专利技术，所述的实施 例为示例性，不能解释为对本专利技术的限制。 实施例1:参考图1，其中示出了能够应用根据本专利技术实施例的一种改进的多晶 硅生产方法的流程框图，本专利技术的多晶硅生产工艺，是利用工业硅与氯化 氢(HC1)为主要原料，通过控制反应条件生成以三氯氢硅(SiHCl3)为 主的氯硅烷与氢气的混合物，然后通过现有的提纯技术对三氯氢硅(SiHCl3)进行提纯后，送入还原炉，使三氯氢硅(SiHCl3)与辅料氢气(H2)反应，还原生成多晶硅。在上述工业生产多晶硅的过程中，产生的尾气主要包括氢气(H2)、 氯化氢(HC1)、和氯硅烷，所述氯硅烷主要包括二氯二氢硅(SiH2Cl2)、 三氯氢硅(SiHCl3)和四氯化硅(SiCl4)。生产过程中主要的反应为Si+HCl-^ SiHCl3 + SiCl4+H2SiHCl3—— Si+SiCl4+H2SiHCl3+H2—— Si+HCl需要说明的是，由于在原料工业硅中还存在有多种杂质，例如铁、铝、 硼、钙等等，所以，在反应中还会产生钙的氯化物、铁的氯化物、铝的氯 化物、以及硼的氯化物，以及其他高氯硅烷等固体和/或气态杂质，这些杂 质也会混在尾气当中，当然含量较小，根据本专利技术的方法也可以对这些杂 质进行处理，这将在下面进行描述。下面参考图1描述根据本专利技术实施例的可回收循环利用尾气中的氯化 氢的多晶硅生产方法，图l示出了可回收循环利用尾气中的氯化氢的多晶 硅生产方法的示意图。本专利技术的一种从生产多晶硅所产生的尾气中循环回收氯化氢的方法， 所述尾气主要包括氢气(H2)、氯化氢(HC1)、 二氯二氢硅(SiH2Cl2)、 三氯氢硅(SiHCl3)和四氯化硅(SiCU)，所述方法包括以下步骤用液态的四氯化硅对尾气进行淋洗，去处尾气中的杂质并吸收部分的 氯化氢和氯硅烷；在传统的湿法尾气处理工艺过程当中，通常都是用水对尾气进行淋 洗，目的是使尾气中的氯化氢(HC1)被淋洗进入水中，部分未回收的氯 硅垸被水淋洗后水解为氯化氢和二氧化硅水合物，此类污水需单独处理， 导致物料消耗大，环境污染严重，限制了大规模产业化生产。根据本专利技术的实施例，淋洗过程采用液态的四氯化硅(SiCl4)，与传 统用水进行淋洗的作用和效果都不相同。在本专利技术中，采用液态的四氯化 硅(SiCl4)对尾气进行淋洗能够去除尾气中的杂质，如上所述，所述尾气 除了主要包括氢气(H2)、氯化氢(HC1)、 二氯二氢硅(SiH2Cl2)、三氯 氢硅(SiHCl3)和四氯化硅(SiCl4)，由于生产多晶硅的过程中，还会产 生固体杂质以及高氯硅垸等杂质，因此，利用液态的四氯化硅(S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可回收循环利用尾气中的氯化氢的多晶硅生产方法，包括以下步骤：　以工业硅和氯化氢为原料，反应生成三氯氢硅；　将所述三氯氢硅经提纯后与氢气反应，从而还原生成多晶硅；　收集生成三氯氢硅、提纯三氯氢硅和生成多晶硅过程产生的尾气，其中所述尾气主要包括氢气、氯化氢、和氯硅烷，所述氯硅烷主要包括二氯二氢硅、三氯氢硅和四氯化硅；　用液态的四氯化硅对尾气进行淋洗，去处尾气中的杂质并吸收部分的氯化氢和氯硅烷；　对淋洗之后的尾气进行加压和冷却，以便使所述三氯氢硅和四氯化硅变为液态而所述氢气、氯化氢、二氯二氢硅保持为气态，从而通过气液分离将气态的氢气、氯化氢、和二氯二氢硅与液态的三氯氢硅和四氯化硅分离；　使气态的氢气、氯化氢、和二氯二氢硅通过液态的吸收剂，以便气态的氯化氢和二氯二氢硅溶解于液态的吸收剂中，从而将气态的氢气与氯化氢、和二氯二氢硅分离；　利用吸附剂吸附和滤除氢气中残留的气态氯化氢和氯硅烷，而将氢气与所述残留的氯化氢和氯硅烷分离；　对被吸附在吸附剂内的氯化氢和氯硅烷进行加热，和利用氢气将加热后的气态氯化氢和氯硅烷从吸附剂内带出返回到尾气中进行循环回收；　对溶解了氯化氢和二氯二氢硅的吸收剂进行升温和／或加压，使氯化氢和二氯二氢硅从液态吸收剂中被解吸出来；　通过控制解吸出来的气态的氯化氢和二氯二氢硅的压力和／或温度使二氯二氢硅变为液态，从而分离氯化氢与二氯二氢硅，由此回收和循环利用氯化氢。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈祖祥，严大洲，汤传斌，肖荣晖，毋克力，
申请(专利权)人：中国恩菲工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]