制备三氯氢硅的设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于制备三氯氢硅的设备，该设备包括：用于使硅粉、氢气以及选自氯化氢与四氯化硅的至少一种发生氯氢化合成反应，以便获得包含三氯氢硅的氯氢化合成反应产物的氯氢化合成反应装置；以及用于对所述包含三氯氢硅的氯氢化合成反应产物进行第一精馏纯化处理，以便获得三氯氢硅和第一精馏残液的第一精馏纯化装置，所述第一精馏纯化装置与所述氯氢化合成反应装置相连。利用该设备能够有效地制备获得三氯氢硅，并且该设备涉及的工艺简单、安全、节能环保、成本低，且生产的三氯氢硅纯度高，产生的尾气和废渣能够被再次利用，从而达到环保要求。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
制备三氯氢硅的设备
本技术涉及光伏产业
，具体地，涉及制备三氯氢硅的设备。
技术介绍
太阳能作为一种可再生清洁能源受到了全球的重视，利用太阳能资源来发电的技术已经被认为是当今全球最有发展前景的新能源技术。因而，以太阳能发电技术为核心的光伏产业在21世纪初得到了迅猛的发展。多晶硅作为光伏产业的主要原材料，随着光伏行业的快速发展，其需求大幅增加。进而，生产多晶硅的主要原料三氯氢硅的需求也随之增加。然而，现阶段三氯氢硅的制备工艺及设备仍有待改进。
技术实现思路
本技术是基于技术人的下列发现而完成的:目前已报道的多晶硅生产工艺较多，但生产效率较低，成本较高，产生中间产物需要进一步提纯分离，分离难度较大，生产废液废渣多，污染严重。因而，寻求一种成本低、耗能少的电子级多晶硅生产方法势在必行。进而，寻找一种成本低、耗能少、节能环保、清洁型的多晶硅生产主要原料三氯氢硅的制备工艺，也意义重大。本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术的一个目的在于提出一种低成本节能环保地生产三氯氢硅的设备。根据本技术的一个方面，本技术提出了一种用于制备三氯氢硅的设备。根据本技术的实施例，该设备包括:用于使硅粉、氢气以及选自氯化氢与四氯化硅的至少一种发生氯氢化合成反应，以便获得包含三氯氢硅的氯氢化合成反应产物的氯氢化合成反应装置；以及用于对所述包含三氯氢硅的氯氢化合成反应产物进行第一精馏纯化处理，以便获得三氯氢硅和第一精馏残液的第一精馏纯化装置，所述第一精馏纯化装置与所述氯氢化合成反应装置相连。技术人惊奇地发现，利用该设备能够有效地制备获得三氯氢硅，并且该设备涉及的工艺简单、安全、节能环保、成本低，且生产的三氯氢硅纯度高，能够有效用于电子级多晶硅的生产，产生的尾气和废渣能够被再次利用，从而达到环保要求。另外，根据本技术上述实施例的用于制备三氯氢硅的设备还可以具有如下附加的技术特征:根据本技术的实施例，进一步包括:用于将四氯化硅液体与氢气进行混合，得到气液混合物的气液混合装置；用于利用所述氯氢化合成反应产物对所述气液混合物进行热交换处理，以便获得经过预热的气液混合物和经过冷却的氯氢化合成反应产物的热交换装置，所述热交换装置分别与所述气液混合装置和所述氯氢化合成反应装置相连；以及用于对经过预热的气液混合物进行加热，以便获得包含四氯化硅和氢气的气体混合物，并将所述包含四氯化硅和氢气的气体混合物供给至所述氯氢化合成反应装置的电阻加热器，所述电阻加热器分别与所述热交换装置和所述氯氢化合成反应装置相连。由此，能够在耗能最少的情况下同时实现对氯氢化合成反应产物的冷却以及对气液混合物进行预热，并且能够有效获得包含四氯化硅和氢气的气体混合物，为后续循环中氯氢化合成反应提供原料，从而能够有效实现节能环保，降低成本的目的。根据本技术的实施例，进一步包括:用于将所述经过冷却的氯氢化合成反应产物进行除尘处理的除尘装置，所述除尘装置与所述热交换装置相连；以及用于将经过除尘处理的氯氢化合成反应产物进行冷凝，以便分别回收氢气和氯硅烷液体，所述氯硅烷液体包含三氯氢硅和四氯化硅，并将所述氯硅烷液体供给至所述第一精馏纯化装置用于所述第一精馏纯化处理的第一冷凝装置，所述第一冷凝装置分别与所述除尘装置和第一精馏纯化装置相连。由此，经过冷却的氯氢化合成反应产物通过上述处理后，即可获得氯硅烷液体和氢气，而氯硅烷液体和氢气能够被分别供给至用于制备多晶硅的设备的相应装置，进行再次循环利用，从而能够有效实现节能环保，降低成本的目的。根据本技术的实施例，所述第一冷凝装置与所述氯氢化合成反应装置相连，用于将所述氢气供给至所述氯氢化合成反应装置。由此，能够将氢气再利用，为氯氢化合成反应装置中进行的氯氢化合成反应提供原料，节能环保，且能够降低生产成本。根据本技术的实施例，所述第一精馏纯化装置包括串联的多个精馏塔，其中，每个精馏塔均沿所述精馏塔的轴向方向自下而上分别设置进料口和出料口。由此，能够有效提高第一精馏纯化装置中精馏纯化处理的效率，从而能够获得高纯度的三氯氢硅。根据本技术的实施例，所述第一精馏纯化装置包括串联的第一精馏塔、第二精馏塔和第三精馏塔。由此,能够同时保证适宜的生产成本及较高的精馏纯化效率,从而能够获得高纯度的三氯氢硅。根据本技术的实施例，本技术的设备进一步包括:用于使所述三氯氢硅发生歧化反应，以便获得包含四氯化硅和硅烷的歧化反应产物的歧化反应装置，所述歧化反应装置与所述第一精馏纯化装置相连；用于对所述歧化反应产物进行第二精馏纯化处理，以便获得硅烷气体和四氯化硅的第二精馏纯化装置，所述第二精馏纯化装置与所述歧化反应装置相连；以及用于使所述硅烷气体发生热解反应，以便获得多晶硅的热解反应装置，所述热解反应装置与所述第二精馏纯化装置相连。由此，本技术制备获得的高纯度的三氯氢硅能够有效用于电子级多晶硅的生产，从而基于上述各种连接关系，本技术的用于制备三氯氢硅的设备与上述各装置能够有效地形成用于制备电子级多晶硅的设备，且该用于制备电子级多晶硅的设备生产成本低、耗能少、节能环保，生产的多晶硅纯度非常闻。根据本技术的实施例，所述第二精馏纯化装置与所述氯氢化合成装置相连，以便将所述第二精馏纯化装置中获得的四氯化硅用于所述氯氢化合成反应。由此，将第二精馏纯化装置产物中的四氯化硅进行了循环利用，从而能够实现节能环保，降低成本的目的。根据本技术的实施例，所述歧化反应装置为歧化反应器，所述歧化反应器进一步包括:歧化反应器本体，所述歧化反应器本体内限定出歧化反应空间，并且所述歧化反应空间中设置有催化剂层；用于向所述歧化反应空间中供给三氯氢硅的三氯氢硅进料口，所述三氯氢硅进料口设置在所述催化剂层的下方；以及用于将所形成的包含四氯化硅和硅烷的歧化反应产物排出所述歧化反应器的歧化反应产物出料口，所述歧化反应产物出料口设置在所述催化剂层的上方。由此，歧化反应效率高、效果好，且生产安全、耗能少、成本低、有利于后续步骤的进行。根据本技术的实施例，所述第二精馏纯化装置为低温精馏塔。由此，生产安全，且耗能少、生产成本低、精馏纯化效率高、效果好，有利于后续步骤的进行。根据本技术的实施例，进一步包括用于在热解反应之前，预先将以液体形式储存的硅烷气体进行汽化处理的汽化处理装置，所述汽化处理装置分别与所述第二精馏纯化装置和所述热解反应装置相连。由此，有利于热解反应装置中热解反应的进行，从而能够有效制备获得多晶硅，并且成本低、需能少，节能环保，且热解反应效率高。根据本技术的实施例，所述热解反应装置为还原炉，所述还原炉中设置有硅芯作为晶体沉积的载体。由此，热解反应效率高，效果好，制备获得的电子级多晶硅纯度高。根据本技术的实施例，所述还原炉为钟罩式还原炉。由此，热解反应效率高，效果好。根据本技术的实施例，所述还原炉内设置有12、24或36对硅棒。由此，采用硅芯作为载体。进一步，根据本技术的实施例，还原炉内还设置有与硅芯对数一致的冷却夹套。从而，有利于硅烷气裂解沉积，制备获得高纯的电子级多晶硅。根据本技术的实施例，进一步包括:用于将所述第一精馏残液进行闪蒸处理，以便获得四氯化硅气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备三氯氢硅的设备，其特征在于，包括： 用于使硅粉、氢气以及选自氯化氢与四氯化硅的至少一种发生氯氢化合成反应，以便获得氯氢化合成反应产物的氯氢化合成反应装置；以及 用于对所述氯氢化合成反应产物进行第一精馏纯化处理，以便获得三氯氢硅和第一精馏残液的第一精馏纯化装置，所述第一精馏纯化装置与所述氯氢化合成反应装置相连。

【技术特征摘要】
1.一种用于制备三氯氢硅的设备，其特征在于，包括: 用于使硅粉、氢气以及选自氯化氢与四氯化硅的至少一种发生氯氢化合成反应，以便获得氯氢化合成反应产物的氯氢化合成反应装置；以及 用于对所述氯氢化合成反应产物进行第一精馏纯化处理，以便获得三氯氢硅和第一精馏残液的第一精馏纯化装置，所述第一精馏纯化装置与所述氯氢化合成反应装置相连。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括: 用于将四氯化硅液体与氢气进行混合，得到气液混合物的气液混合装置； 用于利用所述氯氢化合成反应产物对所述气液混合物进行热交换处理，以便获得经过预热的气液混合物和经过冷却的氯氢化合成反应产物的热交换装置，所述热交换装置分别与所述气液混合装置和所述氯氢化合成反应装置相连；以及 用于对经过预热的气液混合物进行加热，以便获得气体混合物，并将所述气体混合物供给至所述氯氢化合成反应装置的电阻加热器，所述电阻加热器分别与所述热交换装置和所述氯氢化合成反应装置相连。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，进一步包括: 用于将所述经过冷却的氯氢化合成反应产物进行除尘处理的除尘装置，所述除尘装置与所述热交换装置相 连；以及 用于将经过除尘处理的氯氢化合成反应产物进行冷凝，以便分别回收氢气和氯硅烷液体，并将所述氯硅烷液体供给至所述第一精馏纯化装置用于所述第一精馏纯化处理的第一冷凝装置，所述第一冷凝装置分别与所述除尘装置和第一精馏纯化装置相连。4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述第一冷凝装置与所述氯氢化合成反应装置相连，用于将所述氢气供给至所述氯氢化合成反应装置。5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一精馏纯化装置包括串联的多个精馏塔，其中，每个精馏塔均沿所述精馏塔的轴向方向自下而上分别设置进料口和出料口。6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述第一精馏纯化装置包括串联的第一精馏塔、第二精馏塔和第三精馏塔。7.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，进一步包括: 用于使所述三氯氢硅发生歧化反应，以便获得歧化反应产物的歧化反应装置，所述歧化反应装置与所述第一精馏纯化装置相连； 用于对所述歧化反应产物进行第二精馏纯化处理，以便获得硅烷气体和四氯化硅的第二精馏纯化装置，所述第二精馏纯化装置与所述歧化反应装置相连；以及 用于使所述硅烷气体发生热解反应，以便获得多晶硅的热解反应装置，所述热解反应装置与所述第二精馏纯化装置相连。8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述第二精馏纯化装置与所述氯氢化合成装置相连，以便将所述第二精馏纯化装置中获得的四氯化硅用于所述氯氢化合成反应。9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述歧化反应装置为歧化反应器，所述歧化反应器进一步包括: 歧化反应器本体，所述歧化反应器本体内限定出歧化反应空间，并且所述歧化反应空间中设置有催化剂层； 用于向所述歧化反应空间中供给三氯氢硅的三氯氢硅进料口，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张升学，万烨，严大洲，毋克力，肖荣辉，汤传斌，杨永亮，
申请(专利权)人：中国恩菲工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11