ＳｉＨＣｌ－［３］（三氯氢硅）是制备高纯多晶硅的主要原料．以往ＳｉＨＣｌ－［３］的合成是采用ＨＣｌ气体通入到加热的硅粉中制备，用固定床反应时ＳｉＨＣｌ－［３］的产率只有６０－７０％．用沸腾床反应时可使ＳｉＨＣｌ－［３］的产率提高到８０－９０％，其余主要为ＳｉＣｌ４副产物．本发明专利技术是利用废物ＳｉＣｌ－［４］作为原料，与ＨＣｌ一起通入到加热的硅粉中，通过调节ＳｉＣｌ－［４］通入量的大小，控制ＳｉＨＣｌ－［３］收率，直至达到１００％．（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于三氯氢硅（SiHCl3）的制备。SiHCl3是制备高纯多晶硅的主要原料。一般SiHCl3的合成方法都是用HCl气体通入到加热的硅粉中来制备，其反应式如下：利用这种方法虽然能制备SiHCl3，但产率只有80-90%，以我国大型的硅材料厂740厂为例，SiHCl3的实际产率也只有82%左右，其余的主要为SiCl4付产物。其工艺流程如图（1）：虽然SiCl4也可用氢还原的方法制备高纯多晶硅，但还原率低、能耗高，即使象740厂这样的大厂，也将SiCl4作为废物排出，这样就增加了我国环保部门的负担。为了提高SiHCl3的产率，曾有人用HCl+H2混合气通入到加热的硅粉中来实现，其工艺流程如图（2）。但是由于加H2后使尾气中H2和SiH2Cl2的数量增加，将带走更多的SiHCl3和SiCl4的饱和蒸汽，虽然形式上SiHCl3的产率增加了，但实际SiHCl3的收率却下降了。为了减少被H2带走的产物，必须加强冷冻，这又增加了能耗。本专利技术就是为了解决以上的问题，而提出的一种不需要改变-->原来工艺流程的最佳反应温度，不必加强冷冻、也不必改变精馏塔的塔板数和回流比，只需在HCl通入到加热的硅粉中反应的同时增加通入SiCl4，利用反应物中通入的SiCl4来抑制产物中SiCl4的生成，从而使SiHCl3的收率达到100%的方法。本专利技术的特征是：将精馏塔中分馏出来的SiCl4或由外面买来的SiCl4作为原料重新送入到沸腾床或固定床中，和HCl气体一起与硅粉发生反应，通过调节SiCl4通入量的多少来控制SiHCl3的收率。SiCl4的通入方法可采用气体载带法、滴液汽化法和直接滴入法等，专利技术人曾做过实施例，现结合实施例对专利技术作进一步的描述。1.SiCl4气体载带法，工艺流程如图（3）所示：在HCl通入到反应器之间，增加一个SiCl4源罐，然后由HCl气体载带着SiCl4的饱和蒸汽进入到反应器中，与硅粉反应生成SiHCl3和SiCl4，再经过精馏塔，将SiHCl3和SiCl4分开。在贮存SiCl4的器血与SiCl4源罐之间用一根管子连接，使馏出的SiCl4能源源不断地送入到SiCl4源罐和反应器中，在SiCl4的源罐内有温度控制器，可以调节SiCl4的源温和饱-->和蒸汽压，通过调节适当的SiCl4掺入量，而使SiHCl3的实际收率提高，直至达到100%。实践证明，当由HCl带入的SiCl4总量≤由精馏后得到的SiCl4总量，这时反应物中通入的SiCl4只是对产物中SiCl4的生成起抑制作用，使由反应式（2）生成的SiCl4的数量减少，这时SiHCl3的实际收率将有所提高，直至达到100%。当由HCl气体带入的SiCl4的总量＞馏出的SiCl4的总量时，这时不仅完全可以抑制由反应（2）生成的SiCl4，同时还能使一部分由外面买来的SiCl4，以反应（3）的方式转化为SiHCl3。2.SiCl4液滴汽化法，其工艺流程如图（4）所示。滴液法与气体载带法不同之处是：SiCl4的通入量靠调节SiCl4的滴入速度来控制。SiCl4通过滴液阀后进入SiCl4汽化器。由于在汽化器的底部加热可以使SiCl4完全汽化，因此HCl带走的是SiCl4非饱和蒸汽。这种方法比控制SiCl4源温的方法更方便。3.SiCl4直接滴入法，如图（5）所示：SiCl4直接滴入法与液滴汽化法的不同之处是SiCl4通入量-->也是靠调节SiCl4的滴入速度来控制，但SiCl4是在通过滴液阀后直接进入沸腾床与硅粉和HCl气体一起发生反应，因此可以省去一个SiCl4汽化器。以上三种方法中，为了实现使SiHCl3的收率达到100%的目的，可以适当的提高SiCl4的源罐温度，或提高滴液速度，使SiCl4的通入总量≥SiCl4的馏出总量即可，而沸腾床的温度则仍保持在原来最佳反应温度，不用改变。使用本专利技术的方法，除了增加一个SiCl4源罐（用温控器控制源温和饱和蒸汽压），或增加一个SiCl4汽化器（用加热器使SiCl4完全汽化）或只增加一个滴液阀外，其它的一些条件，如：沸腾床的反应温度、冷凝器的冷冻温度、精馏塔的结构、塔板数和回流比等都不需要作任何变动，具有易于实现的优点。此外，由于SiCl4的通入抑制了放热最多的反应（2），以及SiCl4由源温或汽化器温度升高反应温度需要吸热，在直接滴入法中SiCl4还需吸收汽化热，使沸腾床反应后的升温减缓，而使沸腾床更容易控制在最佳反应温度附近。采用本专利技术的方法，可以使SiCl4废物重新得到利用，并可提高硅粉和HCl气体的利用率，增加SiHCl3的产量，节省大量的处理SiCl4废物的人力和物力，减少对环境的污染。同时，对于有SiCl4废物排出的工厂，也可购进作为合成SiHCl3的原料，使SiCl4得到综合利用。本文档来自技高网...
【技术保护点】
三氯氢硅（ＳｉＨＣｌ↓〔３〕）的合成方法，采用ＨＣｌ气体通入到加热的硅粉中来制备，本专利技术的特征是：在通入ＨＣｌ到加热硅粉的同时，增加通入ＳｉＣｌ↓〔４〕，由调节ＳｉＣｌ↓〔４〕的通入量来控制ＳｉＨＣｌ↓〔３〕的收率。
【技术特征摘要】
1、三氯氢硅(SiHCl3)的合成方法，采用HCl气体通入到加热的硅粉中来制备，本发明的特征是：在通入HCl到加热硅粉的同时，增加通入SiCl4，由调节SiCl4的通入量来控制SiHCl3的收率。2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于当调节SiCl4的通入量≥SiCl...
【专利技术属性】
技术研发人员：张崇玖，
申请(专利权)人：张崇玖，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]
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