改良西門子法制備高純多晶硅-閱讀頁
2025-07-12 15:51本頁面
【正文】 槽，一個貯槽注滿后分析三氯氫硅是否符合工業(yè)級三氯氫硅對雜質(zhì)含量的要求，在分析有效的情況下，工業(yè)級精制的三氯氫硅從貯槽靠位差流至8級精餾塔。從5級塔頂餾出的三氯氫硅，在6級精餾塔進(jìn)行最終脫除三氯氫硅中的高沸點(diǎn)雜質(zhì)的過程。塔底釜液為含高沸點(diǎn)雜質(zhì)的三氯氫硅，用泵送至二級三氯氫硅槽。 三氯氫硅的還原 凈化后的三氯氫硅采用高溫還原工藝，以高純的SiHCl3在H2氣氛中還原沉積而生成多晶硅。 三氯氫硅還原工藝流程圖多晶硅的反應(yīng)容器為密封的，用電加熱硅池硅棒(直徑510毫米，數(shù)量80根)，在10501100度在棒上生長多晶硅，直徑可達(dá)到150200毫米。剩余部分同H2，HC1，SiHCl3，SiCl4從反應(yīng)容器中分離。氣態(tài)混合物的分離是復(fù)雜的、耗能量大的，從某種程度上決定了多晶硅的成本和該工藝的競爭力。一種采用的是如下的反應(yīng)原理：3SiCl4+Si+2H2——4SiCl3這種方法是利用四氯化硅與硅粉和氫氣在較高溫度、壓力的沸騰爐中反應(yīng)，生成三氯氫硅（實際是三氯氫硅、四氯化硅、氫氣等的混合氣，需要冷凝后送精餾分離提純）。這種氫化方法由于采用了工業(yè)硅粉，因此得到的產(chǎn)品純度不高，需要進(jìn)行進(jìn)一步的精餾提純，才能得到最終可供氫還原使用的二氯氫硅，這就加大了能耗。此外，由于硅粉的硬度很大，在反應(yīng)過程中呈沸騰狀，對沸騰爐的內(nèi)壁造成嚴(yán)重的摩擦，使內(nèi)壁變薄，縮短沸騰爐的壽命。整個過程與氫化還原反應(yīng)很相似，通用需要制備汽氣混合物的蒸發(fā)器，氫化反應(yīng)爐與還原爐也很相似，只不過得到的是三氯氫硅而不是多晶硅。所制得的四氯化硅和氫氣的混合氣進(jìn)入氫化爐中，在氫化爐內(nèi)熾熱的發(fā)熱體表面發(fā)生反應(yīng)，生成三氯氫硅和氯化氫。因此，從氫化爐內(nèi)出來的尾氣還含有大量的氫氣和四氯化硅，已經(jīng)三氯氫硅和氯化氫，這些尾氣被送到回收裝置中，將各個組分分離出來，氫氣返回氫化反應(yīng)中，氯化氫送去參與三氯氫硅合成，氯硅烷（其中四氯化硅占大部分，其余是三氯氫硅）送到精餾分離提純后，四氯化硅返回氫化，三氯氫硅送到氫還原制取多晶硅。所以我們在生產(chǎn)多晶硅的同時還需要做好尾氣處理措施，接下來我將介紹改良西門子法制備高純多晶硅中三氯氫硅的提純與尾氣處理。[6，7，8] 改良西門子法尾氣處理圖3 總結(jié)改良西門子法是國內(nèi)多晶硅企業(yè)一般采用的方法，它具有以下3點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)。 (2)降低物耗:改良西門子法對還原尾氣進(jìn)行了有效的回收。改良西門子法將尾氣中的各種組分全部進(jìn)行回收利用，這樣就可以大大低降低原料的消耗。 但是改良西門子法屬于歐美淘汰的舊技術(shù)，相對國外最先進(jìn)的硅烷法成本較高，而且能耗高，污染重。參考文獻(xiàn)[1] 王鴻雁.《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》發(fā)[EB/OL].(20120807).[2]宗文婷，［J].化工設(shè)計，2010，20(4): 811.[3]劉春江，郭凱，:中國， [P].20120718.[4]湯培平，陳云霞，[J].化學(xué)工程，2010，38(11):6871.[5]王立娟，張瑩瑩，[J].山東化工，2012，41(5):8990.[6]黃國強(qiáng)，石秋玲，[J].化工進(jìn)展，2011，30 (12):26012605.[7]黃國強(qiáng)，蘇國良，:中國，[P].20100728.[8]郎豐平，邱順恩，:中國，[P].20110413.
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