用于多晶硅生产的供料系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于多晶硅生产还原炉的供料系统和方法，包括：氢气加热器，用于加热氢气；三氯氢硅汽化器，用于将三氯氢硅液体汽化为三氯氢硅气体；至少第一和第二混合装置，每个混合装置都与氢气加热器和三氯氢硅汽化器相连接并分别接收加热的氢气和三氯氢硅气体，其中第一混合装置按照第一预定配比将接收的氢气和三氯氢硅气体混合为第一进料混合气，且第二混合装置按照第二预定配比将接收的氢气和三氯氢硅气体混合为第二进料混合气；至少第一和第二还原炉，分别与至少第一和第二混合装置流体连通地连接，以便第一混合装置将第一进料混合气提供到第一还原炉，并且第二混合装置将第二进料混合气提供到第二还原炉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于多晶硅生产的供料系统(装置)和方法。
技术介绍
多晶硅棒生产是制备高纯硅过程中的最重要阶段，对多晶硅的产量、质量、成本以及整个生产系统的协调性、稳定性、安全性起着不可估量的作用。目前国内多晶硅生产通常采用三氯氢硅氢还原法。经提纯和净化的氢气和三氯氢 硅按照一定比例供给到还原炉中，在一定高温下进行如下化学反应，生产的硅沉积在还原炉中的硅芯上，主要的化学反应方程式为SiHCl3+H2 — Si+3HC1 ； 同时还会发生SiHCl3热分解和SiCl4的还原反应4SiHCl3— Si+3SiCl4+2H2 ；SiCl4+2H2 — Si+4HC1。由还原炉内上述反应方程式可以看出=SiHCl3反应后，会生成多晶硅和副产物四氯化硅，四氯化硅的产量越高，则硅的实收率越低。因此，选择合适的反应混合物配比，能够有利于提闻娃的实收率，并使广品结晶质量提闻。目前在生产过程中，为了利于提高实收率和产品质量，氢气通常选择为比化学当量值过量。供给到还原炉中的还原剂氢气和原料三氯氢硅的摩尔比(即反应混合物配比，下文简称配比)的一般范围选择在10: f 3:1之间。如果选择的反应混合物配比偏大，氢气比化学当量值过量较多，生长速率低、有利于提高硅的实收率，但硅棒生长后期容易出现“玉米棒”现象。玉米棒现象为硅棒长成玉米棒状，出现此状态的多晶硅棒会出现以下缺点硅棒质量差，“玉米粒”之间由于温度过高，大量的硼(B)、磷(P)杂质及金属杂质聚集,导致产品质量下降；娃棒疏松,容易倒棒,造成更加严重的损失。大多数选择大配比的厂家，解决此现象(玉米粒的产生)的方法是在多晶硅棒生长后期增大氢气和三氯氢硅两者的进料量，但此方法会增加尾气回收系统的负荷。如果在设计期间提高系统的尾气处理能力，则会增加一次性投资成本和运行成本；如果在运行期间增加尾气处理量，则会导致尾气回收系统不能完全处理多晶硅尾气，最终导致生产效率过低,成本过高。另一方面，采用低配比，即增大SiHCl3配比浓度，则生长速率高、硅棒致密、多晶硅电耗低、硅的实收率较低、硅棒生长后期无“玉米棒”现象。但配比过小，会造成大量副产物四氯化硅的生成，导致硅的实收率变低，而现在大多数的多晶硅生产厂家没有一个有效的处理副产物四氯化硅的方法。一些厂家使用热氢化技术处理四氯化硅，但无形中增加了一次性投资和运行成本。传统混合进料方式如附图I所不氢气通入含有一定液位的三氯氢娃液体的鼓泡汽化器92，通过控制汽化器的温度和压力来控制进料混合气的配比。鼓泡汽化器92被连接到数台还原炉，例如还原炉10、20···等。因为从一台汽化器流出的混合气会分别进入数台还原炉，因此改变一台汽化器中混合气的配比，会影响所有还原炉的进料配比。当各还原炉中处于多晶硅生长过程的不同时期时，这样可能会对系统造成相当不利的影响如将配比调大，其中一台还原炉在多晶硅生长后期，则会出现玉米棒现象；将配比调小，则处在生长前期的还原炉中的硅的实收率会降低。
技术实现思路
为了克服上述传统方式中各配比进料方式的缺点，本专利技术是提供一种可变配比进料方式的多晶硅生产工艺及装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是加热后的氢气与过热后的三氯氢硅分别控制其各自的流量，供给到与多个还原炉分别相连的各自的静态混合器中混合以实现生产过程中变配比的目的，且其中一个静态混合器中混合气配比可以控制为与其它静态混合器中混合气配比不同，因此其中一个静态混合器中混合气配比的改变不会对其他还原炉的生产造成影响。 在本专利技术的第一方面，提供一种用于多晶硅生产还原炉的供料系统包括 氢气加热器，其与氢气供给源连接，用于接收来自氢气供给源的氢气并加热氢气； 三氯氢硅汽化器，其与三氯氢硅液体供给源相连，用于将来自三氯氢硅液体供给源的三氯氢硅液体汽化为三氯氢硅气体； 至少第一和第二混合装置，每个混合装置都与氢气加热器和三氯氢硅汽化器流体连通地连接并分别从氢气加热器接收加热的氢气和从汽化器接收三氯氢硅气体，其中第一混合装置按照第一预定配比将接收的氢气和三氯氢硅气体混合为第一进料混合气，且第二混合装置按照第二预定配比将接收的氢气和三氯氢硅气体混合为第二进料混合气； 至少第一和第二还原炉，分别与至少第一和第二混合装置流体连通地连接，以便第一混合装置将第一进料混合气提供到第一还原炉，并且第二混合装置将第二进料混合气提供到第二还原炉。优选地，所述第一预定配比不同于所述第二预定配比。优选地，第一预定配比和第二预定配比各自都是可变化的。优选地，第一预定配比和第二预定配比根据相应的第一和第二还原炉的生产阶段而变化。优选地，所述供料系统还包括将氢气加热器分别流体连通地连接到至少第一和第二混合装置的至少第一氢气供给管路和第二氢气供给管路，用于向各自混合装置分别供给加热后的氢气；以及，将三氯氢硅汽化器分别流体连通地连接到至少第一和第二混合装置的至少第一三氯氢硅供给管路和第二三氯氢硅供给管路，用于向各自混合装置分别供给三氯氢娃气体。优选地，第一和第二氢气供给管路各自设置有氢气流量调节阀，以及第一和第二三氯氢硅供给管路上各自设置有三氯氢硅流量调节阀，相应的氢气流量调节阀和相应的三氯氢硅流量调节阀被调节以便分别在第一混合装置中产生具有第一预定配比的第一进料混合气和在第二混合装置中产生具有第二预定配比的第二进料混合气。优选地，所述供料系统还包括控制器，其配置为与各流量调节阀通信连接，并根据对应于各自还原炉的预先确定的配比曲线来调节相应的氢气流量调节阀和三氯氢硅流量调节阀中的至少一个。优选地，在各供给管路上分别设置流量计，用于计量通过相应管路的氢气和三氯氢硅气体之一的流量；所述供料系统还包括与各流量计和各流量调节阀通信连接的控制器，所述控制器配置为根据第一预定配比控制第一氢气供给管路上的氢气流量调节阀和第一三氯氢硅供给管路上的三氯氢硅流量调节阀以便提供第一进料混合气，根据第二预定配比控制第二氢气供给管路上的氢气流量调节阀和第二三氯氢硅供给管路上的三氯氢硅流量调节阀以便提供第二进料混合气，并且根据来自各自管路上的各流量计的信号反馈控制相应的流量调节阀。优选地，第一预定配比和第二预定配比在6 :1至4 :1之间的范围内变化。优选地，所述第一和第二混合装置是静态混合器。在本专利技术的第二方面，提供一种用于多晶硅生产还原炉的供料系统，包括 多个还原炉； 多个静态混合器，其中每个静态混合器的出口流体连通地连接到多个还原炉中相应一个的进料口； 氢气加热器，通过第一组供给管路连接到多个静态混合器中的每一个的第一入口，并将氢气分别供给到每个静态混合器，其中所述第一组供给管路包括多个第一供给通道，每个第一供给通道将氢气加热器流体连通地连接到相应的一个静态混合器的第一入口 ； 三氯氢硅汽化器，通过第二组供给管路连接到多个静态混合器中的每一个的第二入口，并将汽化后的三氯氢硅气体分别供给到每个静态混合器，其中所述第二组供给管路包括多个第二供给通道，每个第二供给通道将三氯氢硅汽化器连通地连接到相应的一个静态混合器的第二入口； 其中各静态混合器能够以不同的氢气和三氯氢娃的配比将氢气和三氯氢娃气体混合并将其供给到各相应的还原炉中。优选地，对于每个静态混合器，所述配比是可变化的。优选地，多个第一供给通道中的每本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于多晶硅生产还原炉的供料系统，包括：氢气加热器，其与氢气供给源连接，用于接收来自氢气供给源的氢气并加热氢气；三氯氢硅汽化器，其与三氯氢硅液体供给源相连，用于将来自三氯氢硅液体供给源的三氯氢硅液体汽化为三氯氢硅气体；至少第一和第二混合装置，每个混合装置都与氢气加热器和三氯氢硅汽化器流体连通地连接并分别从氢气加热器接收加热的氢气和从汽化器接收三氯氢硅气体，其中第一混合装置按照第一预定配比将接收的氢气和三氯氢硅气体混合为第一进料混合气，且第二混合装置按照第二预定配比将接收的氢气和三氯氢硅气体混合为第二进料混合气；至少第一和第二还原炉，分别与至少第一和第二混合装置流体连通地连接，以便第一混合装置将第一进料混合气提供到第一还原炉，并且第二混合装置将第二进料混合气提供到第二还原炉。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：齐林喜，陈琳，刘占卿，
申请(专利权)人：内蒙古盾安光伏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：