一种气体放电反应器、气体放电系统及三氯氢硅的制备方法技术方案

本发明专利技术提供一种气体放电反应器、气体放电系统及三氯氢硅的制备方法，属于多晶硅生产技术领域。气体放电反应器，包括内电极、外电极、第一电介质和第二电介质，外电极设置于内电极外，第二电介质设置于外电极内，第一电介质设置于内电极和外电极之间，内电极与第一电介质之间形成稀有气体放电腔室，第一电介质与外电极之间形成物料气放电腔室，气体放电反应器具有物料气进口和物料气出口，物料气进口和物料气出口均设置于外电极且连通物料气放电腔室。三氯氢硅的制备方法使用上述气体放电系统的气体放电反应器，在制备过程中将物料气和稀有气体分开，使稀有气体能够循环使用，并可以避免三氯氢硅的污染。

A gas discharge reactor, a gas discharge system and a preparation method of trichlorosilane

The invention provides a gas discharge reactor, a gas discharge system and a preparation method of trichlorosilane, belonging to the technical field of polysilicon production. A gas discharge reactor includes an internal electrode, an external electrode, a first dielectric and a second dielectric. The external electrode is arranged outside the internal electrode, the second dielectric is arranged inside the external electrode, the first dielectric is arranged between the internal electrode and the external electrode, and a rare gas discharge chamber is formed between the internal electrode and the first dielectric, and the first dielectric is arranged inside the external electrode. A material gas discharge chamber is formed between the outer electrode, and the gas discharge reactor has a material gas inlet and a material gas outlet. Both the material gas inlet and the material gas outlet are arranged on the outer electrode and are connected with the material gas discharge chamber. The preparation method of trichlorosilane uses the gas discharge reactor of the gas discharge system mentioned above. The material gas and the rare gas are separated in the preparation process, so that the rare gas can be recycled and the pollution of trichlorosilane can be avoided.

【技术实现步骤摘要】
一种气体放电反应器、气体放电系统及三氯氢硅的制备方法
本专利技术涉及多晶硅生产
，具体而言，涉及一种气体放电反应器、气体放电系统及三氯氢硅的制备方法。
技术介绍
目前，改良西门子法是生产多晶硅的主流技术，市场上95％以上的多晶硅由改良西门子法生产。据统计，采用改良西门子法生产多晶硅时，每产出1吨多晶硅，便会产出16吨左右的四氯化硅。四氯化硅氢化制备三氯氢硅环节是保障改良西门子法闭路循环的关键，而实现四氯化硅低污染氢化，进而制备高纯三氯氢硅，是生产高纯多晶硅的必然需求。当下，多晶硅工厂多采用冷氢化方法处理四氯化硅。冷氢化方法的特点是，四氯化硅，氢气以及金属级硅粉在大型流化床反应器内，以气－固流化状态，在850K左右温度，2.2MPa左右压力条件下反应生成三氯氢硅，二氯二氢硅等物质。四氯化硅超低温氢化方法是新兴的四氯化硅处理技术。四氯化硅超低温氢化方法的特点是，四氯化硅和氢气以混合气形式在气体放电反应器中，在电磁场激励下发生放电反应，产物为三氯氢硅和氯化氢，反应温度仅为298K－373K。现有的气体放电反应器采用单层介质，在放电过程中裸露电极会溅射出金属粒子，继而污染放电气，影响产品质量，产物的分离困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种气体放电反应器，提高产品质量，避免产品污染。本专利技术的第二目的在于提供一种气体放电系统，使稀有气体能够循环使用，能够提高产品质量，避免产品污染。本专利技术的第三目的在于提供一种三氯氢硅的制备方法，使稀有气体能够循环使用，并可以避免三氯氢硅的污染。本专利技术是采用以下技术方案实现的：一种气体放电反应器，包括内电极、外电极、第一电介质和第二电介质，外电极设置于内电极外，第二电介质设置于外电极内，第一电介质设置于内电极和外电极之间，内电极与第一电介质之间形成稀有气体放电腔室，第一电介质与外电极之间形成物料气放电腔室，气体放电反应器具有物料气进口和物料气出口，物料气进口和物料气出口均设置于外电极且连通物料气放电腔室。进一步地，本专利技术较佳的实施例中，上述外电极和第一电介质均为圆环形。进一步地，本专利技术较佳的实施例中，上述内电极为圆环形。进一步地，本专利技术较佳的实施例中，上述内电极与外电极之间的距离为1mm－20mm；优选地，内电极与外电极之间的距离为3mm－9mm。进一步地，本专利技术较佳的实施例中，上述内电极与第一电介质的距离为0.5mm－5mm；优选地，内电极与第一电介质的距离为1mm－1.5mm。进一步地，本专利技术较佳的实施例中，上述内电极和外电极均为金属材料；优选地，内电极和外电极均为Cu。进一步地，本专利技术较佳的实施例中，上述第一电介质为透明绝缘材料，第二电介质为不透明绝缘材料；优选地，第一电介质为石英，第二电介质为氧化锆、氧化铝或氮化硅。进一步地，本专利技术较佳的实施例中，上述物料气出口处设置有测温腔，测温腔的腔壁上设置有测温器。一种气体放电系统，包括配气装置、稀有气体循环装置、尾气处理装置和上述气体放电反应器，配气装置包括氢气储罐、四氯化硅储罐、气化器以及缓冲罐，氢气储罐和四氯化硅储罐均与缓冲罐连通，缓冲罐与气化器和物料气进口连通，稀有气体循环装置连通稀有气体放电腔室的两端，尾气处理装置连通物料气出口。一种三氯氢硅的制备方法，适用于上述气体放电系统，制备方法包括：将四氯化硅储罐内的四氯化硅与氢气储罐内的氢气在缓冲罐内混合以后得到物料气通过物料气进口通入物料气放电腔室内，将两种稀有气体组成的混合气通入稀有气体放电腔室内，在激励电压为5－12kV，激励频率为0.5kHz－30KHz的条件下反应后，稀有气体组成的混合气进入稀有气体循环装置内，物料气通过物料气出口进入尾气处理装置内。本专利技术的较佳实施例提供的气体放电反应器的有益效果是：使用的时候，稀有气体从稀有气体放电腔室通过，物料气从物料气放电腔室通过，将稀有气体放电腔室和物料气放电腔室的分开设置，使稀有气体与物料气分开，不需要分离产品与稀有气体，稀有气体可以循环使用，损耗低。内电极中不含有电介质，能耗低，外电极中含有第二电介质，外电极放电时避免电离出金属离子，不会污染物料气。本专利技术提供的气体放电系统的有益效果是：使用上述气体放电反应器，稀有气体通过稀有气体循环装置在稀有气体放电腔室内循环流通，氢气储罐内的氢气和四氯化硅储罐内的四氯化硅在缓冲罐内混合以后，通过气化器气化，通过物料气进口进入物料气放电腔室内，物料气出口处得到产物并通过尾气处理装置进行分离。稀有气体放电腔室和物料气放电腔室的分开设置，使稀有气体与物料气分开，不需要分离产品与稀有气体，稀有气体可以循环使用，损耗低。内电极中不含有电介质，能耗低，外电极中含有第二电介质，外电极放电时避免电离出金属离子，不会污染物料气。本专利技术的实施例提供的三氯氢硅的制备方法的有益效果是：在激励电压为5－12kV，激励频率为0.5kHz－30KHz的条件下，稀有气体放电腔室内的稀有气体发生放电，并产生均匀的低压放电辉光。在低压放电辉光和电源激励的同时作用下，位于物料气放电腔室的物料气发生放电，发生四氯化硅氢化反应。稀有气体放电腔室和物料气放电腔室的分开设置，使稀有气体与物料气分开，不需要分离产品与稀有气体，稀有气体可以循环使用，损耗低。内电极中不含有电介质，能耗低，外电极中含有第二电介质，外电极放电时避免电离出金属离子，不会污染物料气。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图也属于本专利技术的保护范围。图1为本专利技术实施例提供的气体放电反应器的剖视图；图2为本专利技术实施例提供的气体放电系统的结构示意图。图标：100－气体放电反应器；110－内电极；120－外电极；130－第一电介质；140－第二电介质；150－稀有气体放电腔室；160－物料气放电腔室；161－物料气进口；162－物料气出口；163－测温腔；164－测温器；200－气体放电系统；210－配气装置；220－稀有气体循环装置；230－尾气处理装置；211－氢气储罐；212－四氯化硅储罐；213－气化器；214－缓冲罐；215－供电装置；216－稀有气体冷却器。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。实施例请参阅图1，一种气体放电反应器100包括内电极110、外电极120、第一电介质130和第二电介质140，外电极120设置于内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体放电反应器，其特征在于，包括内电极、外电极、第一电介质和第二电介质，所述外电极设置于所述内电极外，所述第二电介质设置于所述外电极内，所述第一电介质设置于所述内电极和所述外电极之间，所述内电极与所述第一电介质之间形成稀有气体放电腔室，所述第一电介质与所述外电极之间形成物料气放电腔室，所述气体放电反应器具有物料气进口和物料气出口，所述物料气进口和所述物料气出口均设置于所述外电极且连通所述物料气放电腔室。

【技术特征摘要】
1.一种气体放电反应器，其特征在于，包括内电极、外电极、第一电介质和第二电介质，所述外电极设置于所述内电极外，所述第二电介质设置于所述外电极内，所述第一电介质设置于所述内电极和所述外电极之间，所述内电极与所述第一电介质之间形成稀有气体放电腔室，所述第一电介质与所述外电极之间形成物料气放电腔室，所述气体放电反应器具有物料气进口和物料气出口，所述物料气进口和所述物料气出口均设置于所述外电极且连通所述物料气放电腔室。2.根据权利要求1所述的气体放电反应器，其特征在于，所述外电极和所述第一电介质均为圆环形。3.根据权利要求2所述的气体放电反应器，其特征在于，所述内电极为圆环形。4.根据权利要求3所述的气体放电反应器，其特征在于，所述内电极与所述外电极之间的距离为1mm－20mm；优选地，所述内电极与所述外电极之间的距离为3mm－9mm。5.根据权利要求3所述的气体放电反应器，其特征在于，所述内电极与所述第一电介质的距离为0.5mm－5mm；优选地，所述内电极与所述第一电介质的距离为1mm－1.5mm。6.根据权利要求3所述的气体放电反应器，其特征在于，所述内电极和所述外电极均为金属材料；优选地，所述内电极和所述外电极均为Cu。7.根据权利要求6所述的气体放电反应器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宝顺，宗冰，肖建忠，王体虎，陈聪，
申请(专利权)人：亚洲硅业青海有限公司，
类型：发明
国别省市：青海,63