四氯化硅制备三氯氢硅新工艺研究

应 ，生 产 副产 物氯 代烷 烃 。这 些 副产物 夹 杂在 目的产物 三 氯氢 硅 中 ，增加 分离 成本 、影 响产 品质 量 ，因此 ，反 应 温度 不 能过 高 ，会 大大 影响 四氯 化硅 的 单程传 化 率和 产 品 收 率 ； 第 二 ， 若 在 较 高 的 温 度 下 ， 会 发 生 Ｓ ｉ Ｃ １ ＋ ２ Ｈ ， ＝ ４ Ｈ Ｃ Ｉ ＋ Ｓ ｉ 的 化 学 反 应 ，生 成 少 量 的 单 质 硅 粉 ，这些 硅粉 形 成松 散的 软质 层覆 盖 在石 墨加 热棒 的表 面 ，在高 温 的条件 下 可使 石 墨棒 间火 花放 电 ，从而 损坏
业 中应 用较 少 。 １ ． ２ 热 氢化 技术 对 于 热 氢 化 技 术 ，四 氯 化 硅 氢 化 的 可逆 反 应 为 ：
有毒物质 四氯化硅 。四氯化硅有剧毒 ，对人的眼睛 、皮
肤 、呼 吸道 等 都有 巨 大的 刺激 ；遭遇 潮 湿空 气会 马 上 分
解 ，生 成硅 酸 与氯 化 氢 。如果 直 接排 放 或是 掩埋 四氯 化
方 法 是 ，一 定 量 的 铁 基 或 铜 基 催 化 剂 与 硅 粒 子 充 分 混 合 、熔 融 、快 速 冷却 。此工 艺 条件 苛 刻 （ 反 应 器 内压 力
极 大 、温 度较 高 ），对 反应 设 备要 求很 高 。 国内 光伏企 业 的 生产 设 备基 本从 国外进 口 ，生 产 成本 高 ，安全 隐 患 较 大 。冷 氢化 技 术 由于 上述 原 因 ，目前 在 国 内多 晶硅 企
硅 ，不 经过 任 何 处理 ， 那 将 会 对 环境 造 成 严 重 污染 。 因
此， 处理 四氯 化硅 的技 术受 到全 世 界的 广泛 关注 。
Ｓ ｉ Ｃ Ｉ ＋ ２ Ｈ ＿ Ｈ ｃ ｌ ＋ ｓ ｉ Ｈ ｃ １ ，直 接将 四氯 化硅 还 原生 成三 氯
１ 四氯 化硅 制备 三 氯氢 硅 的技 术分 析
１ ． １ 冷氢 化技 术 对 于 冷 氢 化 技 术 ，四 氯 化 硅 氢 化 的可 逆 反 应 为 ： ３ Ｓ ｉ Ｃ ｌ ＋ ｓ ｉ ＋ ２ Ｈ ． ４ｓ ｉ Ｈｃｌ ，优 质 铁 基 （铜 基 ）催 化 剂 ，
氢硅 。该 工艺 主要过 程及 条件 ： 反应 条 件 ：反 应 器 温度 维 持 在 ｌ ２ ５ ０ ｏ ｃ左 右 ，反 应 器 压 力维 持在 ０ ． ２ ５ ＭＰ ａ ～０ ． ４ ０ ＭＰ ａ 。
收稿 时 间： ２ ０ １ ３ － ０ ７ － ２ ７ 作者 介绍 ： 程永 高 ，男 ， １ ９ ８ ０ 年 出生 ，２ ０ ０ ９ 年毕 业 于河 北科技 大 学 ，硕士 ，讲 师 。研 究方 向 ：化 工 工艺 。
加热 方式 ： 石 墨作 为加热材料 ，采用 电流加热方式 。
该工艺 四氯化 硅的单程转化 率和三氯氢硅 的收率都较 低 ，只为２ ０ ％左 右 。
第３ ３ 卷 第５ 期
２ ０１ ３ 年１ ０ 月
山 西 化
工
Ｖ０１ ． ３ ３ Ｎ ｏ． ５
０Ｃｔ．２０１ ３
ＳＨＡＮＸＩ ＣＨＥＭＩＣＡＬ Ｉ ＮＤＵＳＴＲＹ
科 技 与 开 发
四 氯 化 硅 制 备 三 氯 氢 硅 新 工 艺 研 究
程 永 高
（ 邢 台职业技术 学院资源与环境 系，河北 邢 台 ０ ５ ４ ０ ３ ５ ）
优 化 冷氢 化工 艺 的反 应条 件 ，可 以使 用 内 、外表 面
都 均 匀分 布 的硅 化铁 （ 铜 ）的金 属 硅粒 子作 为 原料 ，进
行 氢化 反 应 获得 较高 收 率 的三 氯氢 硅 。但是 ，获得 这种 粒 子 较为 困难 。生产 硅化 铁 （ 铜 ）的 金属硅 粒 子 主要 的
【 摘要】 四氯化硅是光伏产业的副产物 ，对环境产生严重污染。以四氯化硅合理化利用作为研究对象，分析了四氯化
硅制备 三氯氢硅 主要工 艺方 法的优缺 点 ，找 出最佳的工 艺方 法。对直流放 电等 离子法还原四氯化硅工 艺进行 实验研 究，找 出最佳 的工艺条件获得最 大的收率 。
【 关键词】 四氯化硅 ；制备 ；三氯氢硅 ；工艺
该热 氢化 技 术 ，目前 国 内多 晶硅 生 产企 业也 采 用较
少 ，主要 原 因如下 ：
第一 ，由于 采用 石 墨作 为加 热材 料 ，在 反应 器 内 ， 高 温 条 件 下 ，石 墨 可 能 与 原 料 四 氯 化 硅 和 氢 气 发 生 反
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２ ０・
山
西
化
工
２ ０ １ ３ 年１ ０ 月
【 中 图分 类号】Ｔ Ｑ１ ２ ７ ．Hale Waihona Puke Baidu２。
【 文献标 识 码】 Ａ
【 文章 编号】 １ ０ ０ ４ ． ７ ０ ５ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ ． ０ ０ １ ９ － ０ ４
随 着 世 界能 源危 机 的 日益 加剧 ，太 阳 能作 为一 种 清 洁 、可 再 生 的 能 源 ，受 到 了人 们 广 泛 的 关 注 。预 计 到 ２ ０ １ ３ 年 ， 国 内 太 阳 能 光 伏 组 件 年 生 产 能 力 将 达 到 约 ２ ５ ０ ０ Ｍｗ 。作 为太 阳 能 电池 的重要 生 产原 料 ，太 阳能级 多晶硅 的年 需求 量将 增 长至 ２ 万ｔ 以上 。三 氯氢硅 是 生产 多 晶硅 的主 要 原料 。 目前 ，国 内多 晶硅 企业 所 采用 的 生 产 方 法均 为 西 门子 法 ，在 生产 多 晶硅 的 同 时副产 大 量 的
进料 比： （｝ 王 ２） ： Ｖ（ Ｓ ｉ Ｃ Ｉ ） ＝ ３ ． ３ ： １ ． ０ 充分 混合 后
加热 至２ ５ ０ ℃左右 ，进入 反应 器 。
在４ １ ０ ℃一８ １ ０ ℃和 ２ ＭＰ ａ ～ ４ ＭＰ ａ 的条 件 下 ，通 过 气 固 流化 床 反应 器 完成 上述 氢 化反 应 ，得 到 三 氯氢 硅 。在 反 应 过程 中可加 人Ｈ Ｃ ｌ 气体 来提 高 目的产 物 的收率 。