三氯氢硅提纯工艺综述
提纯工艺简述

三氯氢硅提纯工艺简述三氯氢硅提纯工艺原理:三氯氢硅提纯操作是利用原料中各组分挥发度的差异而使之分离的一种操作。
通过提纯塔把三氯氢硅、四氯化硅、及其它杂质氯化物的加热至沸腾,挥发度高的组分,即低沸点的组分(例如三氯氢硅),在气相中的浓度比液相中高;同理,将混合液的蒸汽冷凝,冷凝液中难挥发的组分,即高沸点组分(例如四氯化硅),在液相中的浓度比气相中高;经过多次部分汽化或部分冷凝,最终在气相中得到较纯的易挥发组分,即沸点低的组分(例如三氯氢硅),在液相中得到较纯的难挥发组分,即高沸点组分(例如四氯化硅)。
挥发度通常是用以表示某种纯态物质在某一温度下蒸汽压的大小。
当组分互溶时,各组分的挥发度用它们蒸汽压中的分压和在汽中成平衡的液相中的摩尔分数之比来表示。
一、二次精馏工艺流程简述公司购进的纯度98%左右的三氯氢硅料、二次精馏1#塔塔顶出来的低沸物料、2#塔底的高沸物料以及回收塔2#塔顶的低沸物料分别进入一次精馏物料贮罐(T14),由一次精馏物料输送泵(T16)加压输送到一次精馏1#塔塔前预热器(T17)的管程经二级导热油预热进入1#精馏塔中部,通过控制一定的温度、压力、回流比使物料各组分得到初级分离,塔顶尾气经过尾凝器(T20)在-35℃冷媒的作用下,大部分尾气冷凝下来;从塔顶采出的低沸物(主要成分是:SiHCl3、SiH2Cl2 、HCl等)经一次精馏产品冷却器(T89)用7℃冷却水冷却后汇同尾气的冷凝液一起进入回收原料贮罐(T56)。
塔底高沸物经2#塔前换热器(T22)经32℃冷却循环水降温后从塔中部进入,通过控制一定的温度、压力、回流比使物料得到充分的分离,从塔顶采出的低沸物(主要成分是SiHCl3、SiH2Cl2)经一次精馏产品冷却器T38(7℃冷却水)冷却后进入二次精馏原料贮罐(T27),塔底的高沸物(主要成分是SiCl4、SiHCl3、以及一些高沸点杂质)经过一次精馏高沸物冷却器(T90)用7℃冷却水冷却后去氢化四氯化硅贮罐(T69)作为氢化的原料之一。
三氯氢硅生产及工艺
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4.13宽峰
(1)流动相组成变化,重新制备新的流动相;(2) 流动相流速太低,调节流速;(3)漏液(特别是在柱子 和检测器之间)。检查接头是否松动、泵是否漏液、是
[4]Nina Badden,et
Aerograph,1971.
a1.Basic liquid
chromatography[M].Varian
[5]LR Snyder,J.J.Kirkland.Introduition
to
Modern
Liquid
Chromatography山].New York:John Wiley&Sons,1979.
On the High-。Performance Liquid Chromatography
WANG Yah-rain,LIU Lei,SHEN Hong—fang
三氯氢硅生产及工艺
张祖光
(河北唐山南堡开发区经济发展局,河北唐山063305)
[摘要]对三氯氢硅的市场情况进行了预测,简述了三氯氢硅的生产工艺,并对生产工艺中的危险性进行了分析,提出相应 的措施。 【关键词】三氯氢硅;有机硅:硅烷偶联剂 【中图分类号]TQ
264.1
[文献标识码]B
[文章编号】1003-5095(2009)08-0053-03
图1
2.2合成气干法分离工序
(下转第66页)
万方数据
速。
否有盐析出以及不正常的噪音,如果必要更换密封; (4)保护柱污染或失效。更换保护柱;(5)色谱柱污染 或失效,塔板数较低。更换同样类型的色谱柱,如果新 柱子可以提供对称的色谱峰,则用强溶剂冲洗旧柱 子;(6)柱入口塌陷。打开柱入口,填补塌陷或更换柱 子;(7)柱温过低。提高柱温,除非特殊情况,温度不宜 超过75℃。
三氯氢硅生产工艺流程简介
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三氯氢硅控制主要技术条件:
上,中,下温度:280~320
炉顶压力:Hg
分布板压:19~21乇(分布板上的阻上差约等于)
5、由于半导体用硅的需求,我国在六十年代已掌握了三氯氢硅生产技术,生产出纯度很高的产品。近些年,硅烷偶联剂发展,工业用三氯氢硅的生产工艺也日渐完善,技术经济指标也大有提高,目前国内生产总能力已近年万吨。
二、生产规模及工艺。
1、生产1吨三氯氢硅将联产四氯化硅约0.3吨,目前四氯化硅国内主用于含硅防水涂料,氯相白炭黑,铸造粘结剂等。
一、三氯氢硅的理化特性及生产原理
三氯氢硅是采用硅粉与氯化氢气体在流化床反应器中生成。它是无色液体,易挥发,易潮解,在空气中发生反应产生白烟,遇水分解,溶于苯、醚等有机溶剂。属一级遇湿易燃物品,易燃易爆,遇水反应产生氯化氢气体;它与氧化剂发生强烈反应,遇明火、高热时发生燃烧或爆炸。
其物理特性如下:比重:1.35;相对气体密度:4.7;沸点:31.8℃;饱和蒸气压(14.5℃)53.33Kpa;闪点:-13.9℃(开杯);自燃温度:175℃;爆炸下限:6.9%;爆炸上限:70%;溶解性:溶于苯、醚等有机溶剂;具有急性毒性。
1、火源管理。在生产中进行检修时使用的工具应该是不产生火花的工具,严禁用铁器敲打设备或管道,工作人员应穿棉制品工作服。生产和贮罐区禁止明火,生产中动火要严格执行有关安全管理制度。
2、防止跑、冒、滴、漏。生产过程中产生的大都是易燃易爆有毒物质,生产设备、工艺管道和贮罐如果发生泄漏极易酿成火灾、爆炸和中毒事故。因此,日常工作中要做好安全检查,不留死角,设备要定期检修,发现问题及时采取补救措施,修复存在跑、冒、滴、漏的部位。
三氯氢硅资料总结
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三氯氢硅相关研究查到的文献大多只讲了三氯氢硅的生产工艺流程,涉及到原料和产品纯度指标,检验方法的比较少,以下是整理出的相关文献资料的总结。
出处:董前程,孟德州.《1.5万t/a 三氯氢硅生产装置研究》.第10届“佑利”杯氯碱论文竞赛文集1.原材料技术规格名称规格分析方法备注硅粉粒度分布 80~600umw(Si),97%w(Fe),2200~3440mg/Kgw(Al),502~721mg/Kgw(P),45~56mg/Kgw(B),7~12mg/Kg粒度及成分分析外购,汽车运输氯化氢 w(水)≤1w(HCL)≥99.5%w(H2O)≤5.0×10-5质量分析导热油闪点,191℃;自燃点,399℃适用范围,0~345℃质量分析2.产品粗三氯氢硅的组成(质量分数)三氯氢硅四氯化硅二氯二氢硅 HCL BCL3 PCL3约79.17% 约19.41% 约0.03% 约1.37% 约0.01% 约0.01% 3.工艺流程氯化氢预热升温至200℃左右,按一定流速送入三氯氢硅流化床与硅粉进行气固反应,反应热由导热油移出,生成粗制三氯氢硅。
反应温度一般控制在280~320℃左右。
粗三氯氢硅经氯硅烷输送泵送至三氯氢硅精馏工序,进行提纯。
4.分析方法:暂无出处:В.И.Маноров,А.Д.Молоgык.《氯化氢中微量有机和无机杂质的色谱分析》. 《低温与特气》1983年03期1.原材料及产品纯度要求:暂无2.氯化氢中微量有机和无机杂质的分析方法:无机杂质分析(TCD)柱子1:D=6mm,L=2m此柱充填用HCL预处理过的NH3-600(红色保温砖担体)为载体(不锈钢柱子)。
用于无机杂质预浓缩与有机相分离。
柱子2:D=3mm,l=60cm,在粒度为0.2~3.3mm的活性炭上用二—2-乙基己基醚涂癸二酸(1%重量)。
柱子3:D=3mm,l=90cm,粒度为0.2~3.3mm的5A分子筛,并在40摄氏度,载气流速60ml/min。
三氯氢硅生产工艺
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三氯氢硅生产工艺
三氯氢硅(简称TCS)是一种无机化学品,主要用于半导体、光电子、电子化学等领域。
下面是三氯氢硅的生产工艺简介。
三氯氢硅的生产主要采用化学反应法,通常从硅源和氯源出发,经过多步反应得到三氯氢硅。
首先,将高纯度的石英砂(SiO2)与异氰酸酯(比如甲基异
氰酸酯)在氯化亚砜存在下反应,生成含有异氰酸酯基团的氯硅酮。
反应条件一般为高温高压,例如180-200℃,3-5 MPa。
反应方程式如下:
SiO2 + 2 ROCN + SO2Cl2 → Si(OCN)2Cl2 + SO2 + 2 HCl
接下来,将得到的氯硅酮与硅源(比如高纯度的多晶硅或硅锭)反应,生成TCS和其他副产物。
该反应需要在惰性气体(如
氩气)保护下进行,反应条件一般是中高温(例如800-1200℃)下,产物需要通过真空蒸馏进行分离纯化。
反应方程式如下:
Si(OCN)2Cl2 + 2 Si → 2 SiCl4 + Si(OCN)4
最后,通过进一步的处理和纯化,得到高纯度的三氯氢硅。
处理方法可以包括蒸馏、结晶、过滤等。
经过这些步骤,可以得到符合要求的三氯氢硅产品。
需要注意的是,三氯氢硅在生产和储存过程中,由于其高度腐蚀性,需要特殊的防腐措施。
生产厂商必须配备防腐材料和设备,进行严格的操作控制和安全管理,以确保生产过程的安全
性。
以上是三氯氢硅的生产工艺的简要介绍。
具体的生产工艺可能还包括一些中间反应和纯化步骤,以上只是一个概述。
三氯氢硅、四氯化硅的提纯
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南京化工职业技术学院毕业论文(设计)课题三氯氢硅、四氯化硅的提纯系部化学工程系专业高分子材料成型加工技术与物流管理班级高材与物流0552学号0501270210姓名蔡霞导师吴永贵定稿日期: 2013年4月16日三氯氢硅、四氯化硅的提纯第I 页摘要超纯硅质量的好坏,往往取决于原料的纯度。
超纯硅的发展方向是如何进一步提高纯度效果。
精馏法是一种最重要的提纯方法,此法具有处理量大,操作方便,板效率高,又避免引进任何试剂,绝大多数杂质都能被完全分离,特别是非极性重金属氧化物。
精馏塔的操作是从物料平衡、气液平衡、热量平衡及精馏塔性能等几个方面考虑,通过控制系统建立并调节塔的操作条件,使精馏塔满足分离要求。
分离效率和处理能力是调节精馏塔的主要目的,对此我们进行一个理论结合实际的研究。
通过对精馏塔结构的理解和控制参数之间的联系,采用智能计算机操作系统对精馏塔的各项参数进行控制,从而使组分分离出的产品达标。
关键词:三氯氢硅,四氯化硅,精馏,精馏塔,控制参数,回流比Abstractgood or bad the quality of ultrapure silicon, often depends on the purity of raw materials. The direction of development of ultra-pure silicon is how to further improve the purity of the effect. Distillation is one of the most important purification methods, this method has a deal with large, easy to operate, high efficiency plate, but also to avoid the introduction of any reagents, the vast majority of impurities can be completely separated from the heavy metal oxides in particular non-polar. Distillation column operation are from the material balance, vapor-liquid equilibrium, heat balance and distillation performance aspects to consider, through the control system set up and adjust the tower operating conditions, so that distillation column satisfy the separation requirements. Separation efficiency and the ability to deal with the main purpose of regulation of distillation, which we carried out a theoretical combination of the actual research. Structure of the distillation column through the understanding and control parameter the link between the use of smart computer operating system on the parameters of distillation column control, so that isolated components of the Product standards.Keywords: trichlorosilane, tetrachlorosilane, rectification, distillation column, control parameters, reflux ratio目录1 引言 (1)2 物料理化性质 (2)3 精馏 (13)4 三氯氢硅、四氯化硅的提纯 (13)5应对 (23)参考文献 (24)致谢 (26)三氯氢硅、四氯化硅的提纯第 1 页1 引言硅guī(台湾、香港称矽xī)是一种化学元素,它的化学符号是Si,旧称矽。
GMP-三氯氢硅工艺概述

GMP-三氯氢硅工艺概述wiki]多晶硅[/wiki]工艺流程[wiki]氢[/wiki]气制备与净[wiki]化工[/wiki]序在电解槽内经电解脱盐水制得氢气。
电解制得的氢气经过冷却、分离液体后,进入除氧器,在[wiki]催化剂[/wiki]的作用下,氢气中的微量氧气与氢气反应生成水而被除去。
除氧后的氢气通过一组吸附干燥器而被干燥。
净化干燥后的氢气送入氢气贮罐,然后送往氯化氢合成、三氯氢硅氢还原、四氯化硅氢化工序。
电解制得的氧气经冷却、分离液体后,送入氧气贮罐。
出氧气贮罐的氧气送去装瓶。
气液分离器排放废吸附剂、氢气脱氧器有废脱氧催化剂排放、干燥器有废吸附剂排放,均供货商回收再利用。
氯化氢合成工序从氢气制备与净化工序来的氢气和从合成气干法分离工序返回的循环氢气分别进入本工序氢气缓冲罐并在罐内混合。
出氢气缓冲罐的氢气引入氯化氢合成炉底部的燃烧枪。
从液氯汽化工序来的氯气经氯气缓冲罐,也引入氯化氢合成炉的底部的燃烧枪。
氢气与氯气的混合气体在燃烧枪出口被点燃,经燃烧反应生成氯化氢气体。
出合成炉的氯化氢气体流经空气冷却器、水冷却器、深冷却器、雾沫分离器后,被送往三氯氢硅合成工序。
为保证安全,本装置设置有一套主要由两台氯化氢降膜吸收器和两套盐酸循环槽、盐酸循环泵组成的氯化氢气体吸收系统,可用水吸收因装置负荷调整或紧急泄放而排出的氯化氢气体。
该系统保持连续运转,可随时接收并吸收装置排出的氯化氢气体。
为保证安全,本工序设置一套主要由废气处理塔、碱液循环槽、碱液循环泵和碱液循环冷却器组成的含氯废气处理系统。
必要时,氯气缓冲罐及管道内的氯气可以送入废气处理塔内,用氢氧化钠水溶液洗涤除去。
该废气处理系统保持连续运转,以保证可以随时接收并处理含氯气体。
三氯氢硅合成工序原料硅粉经吊运,通过硅粉下料斗而被卸入硅粉接收料斗。
硅粉从接收料斗放入下方的中间料斗,经用热氯化氢气置换料斗内的气体并升压至与下方料斗压力平衡后,硅粉被放入下方的硅粉供应料斗。
第四章三氯氢硅精馏

第四章TCS精馏工艺在半导体材料多晶硅的生产中,三氯氢硅或四氯化硅提纯是一个重要的关键工序。
提纯效果的优劣直接影响多晶硅的内在质量,所以人们在这一工序进行了一系列的研究工作,采用了许多的办法。
其中有:精馏提纯法、萃取提纯法、固体吸附法、部分水解吸附法、络合物形成法等等。
这些方法各有特点,但在多晶硅工业生产中,目前应用最多的仍然是精馏提纯法。
精馏提纯法,也称简单精馏法,是一种最重要的提纯方法。
该法以其简单有效,又避免引进任何试剂污染,绝大部分杂质均能被完全分离(三氯氢硅与绝大多数杂质挥发度相差较大,除硼、磷两种有害杂质也并不十分困难),而得到广泛使用,所以本章将重点介绍精馏提纯法。
第一节精馏提纯工艺及设备(一)、精馏提纯工艺流程图:(见图4-1)图4-1(包括:再沸器、冷凝器、冷凝液储罐、回流泵)(1#、2#、3#、4#、5#)精馏塔(二)、精馏工艺主体设备:1.精馏塔柱:(图4-2)是精馏提纯工艺的核心设备。
是混合物质进传质传热的场所。
物料由不平衡到平衡螺旋上升的分离过程就是在塔内进行的,精馏提纯效果就取决于此种设备。
2.冷凝器:(见图4-3)是将塔蒸发出来的蒸汽冷凝成液体的设备,分为全冷凝式和部分冷凝式。
1.偏心锥壳;2.堰板;3.液面计接口图4-4 再沸器3、再沸器:(见图4-4)再沸器有两个主要作用,一是为精馏塔提供足量的上升蒸汽,保证精馏塔的正常运转;二是确保釜温,保证排出的高沸物纯度。
保证蒸发量是该设备的主要作用,通过控制热媒(蒸汽)的流量和釜温来完成。
供热稳定,再沸器内的介质成分也相对稳定才能使蒸发量保持不变。
因此,再沸器还应包括热媒流量控制、液位控制、釜压控制和釜液流量控制等附属设备。
(三)、精馏和冷冻、高纯氮制备的关系:1.冷冻站:负责给精馏冷凝器提供冷能,保证精馏塔正常运行。
在精馏准备开车前,冷冻必须达到运行稳定、冷能输送正常。
2.高纯氮制备:负责给精馏塔提供高纯氮气,以维持精馏系统保持正压以及开车前置换的需要。
14-三氯氢硅精馏提纯工艺配置分析(陕西天宏硅业)
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三氯氢硅精馏提纯工艺配置分析单位:陕西天宏硅材料有限责任公司演讲人:刘松林一、引言在制取高纯度多晶硅的工艺方法中,精馏因其分离效率显著,设备、操作简便,成为高纯硅生产的首选工艺。
为了生产满足电子级多晶硅质量要求的三氯氢硅,科技工作者从理论与实践中,对精馏塔的传质效果、塔板结构以及操作条件进行了多方面的探索和研究,在分离效率、节能设计上取得了显著的成果。
本文则从工艺流程的布置上对多晶硅精馏工艺进行探讨,比较各种流程的优势特点,进一步为多晶关键工艺的选择和优化提供帮助。
二、多晶硅精馏工艺的原则配置方式原生氯硅烷是以三氯氢硅(TCS)为主要成分的多组分液态体系中物质种类多达60余种,其中对半导体器件制备工艺有严重影响的电活性杂质如硼(B)、磷(P)、碳(C)、氧(O)和金属杂质多以氯化物或络合物的形态存在。
此体系可以TCS(沸点31.5℃)为基准,分为高沸点组成(或称重组分),关键组分,低沸点组成(或称轻组分)的三元体系。
因此,对于TCS的精馏体系而言,满足基本的分离要求,则塔的配置数为3-1=2个,这就是所谓的“二塔基元”,成为TCS分离提纯的原则配置方式。
三、原生氯硅烷的基本质量状态杂质厂家B P Fe Al Ca Cr Ni Cu Zn Mg除杂工艺方式No.119.78 2.7138.5516.20 6.94固定床、干法除尘+粗馏No.244.16 2.7281.8022.4072.84固定床、干法除尘+粗馏No.358.12 1.8660.00 5.6010.21固定床、干法除尘+粗馏No.418.56 2.8738.5717.20 3.04固定床、干法除尘+粗馏No.513.10 2.5918.28 5.99 2.76 1.920.19 1.280.67流化床+湿法除尘+吸附柱No.6190.99.80194.48.427.90 5.200.180.180.33流化床+湿法除尘No.7250.0 4.5036.5712008.96 6.60298.5固定床、干法除尘表1 氯硅烷中的杂质由于原生氯硅烷生产方法及后续处理工艺不同,TCS中的目标杂质含量差别较大,表1给出了当前已知的原生氯硅烷中的杂质水平。
多晶硅工艺-三氯氢硅

扩大部分的作用:
内蒙古鄂尔多斯多晶硅业有限公司
炉体扩大部分作用:
保证从沸腾层喷出来的气流及被带出的物料颗粒趋向平稳 和“澄清”,即将被气体带出的细硅粉部分在此沉降下来。 保证悬浮在气流中的细小硅粉在炉内有足够的停留时间, 以完成硅粉和HCl的充分化学反应。 在生产过程中有足够的热惯量,以保证加料时温度波动 较小,不需要重新加热。 保证具有足够的部分热交换的表面积。
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。 多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面
例如在力学性质、电学性质等方面,多晶硅均
不如单晶硅。多晶硅可作为拉制单晶硅的原料。
也是太阳能电池片以及光伏发电的基础材料。
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与非金属作用
硅 的 化
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外壳 过滤层
间,防止高沸点氯硅烷在此冷凝 结块,堵塞过滤网,使系统压力 增大,过滤层的作用是使SiHCl3 中不含硅粉,且使SiHCl3气体流 速减慢,有充分的冷凝时间。
Cl3 SiH 气体
排渣口
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SiHCl3合成技术条件 反应温度
它对SiHCl3的生成影响较大,温度过低则反应缓慢,过高
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气体分布板: 气体分布板的作用是使气体进入床层以前得到
均匀分布,保证流态化过程均匀而稳定地进行。
种类有:风帽(泡罩)式、平板多孔、磁球。 风帽式优点:床层内温度均匀,床层压差波动 微小,能适应不同的料层高度,SiHCl3含量较 高。
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对风帽式分布板的要求 使气体按整个炉底截面均匀上升,并使气体
280-320℃ Si + 3HCl SiHCl3 + H2 + 50Kcal/mol
三氯氢硅提纯

馏出液的摩尔分数0.975,釜液的摩尔分数 釜液的摩尔分数0.0235,原料液的摩尔分数为 原料液的摩尔分数为0.44. 例4.馏出液的摩尔分数 釜液的摩尔分数 原料液的摩尔分数为 求馏出液和釜液的流量。 求馏出液和釜液的流量。
牡丹江大学光伏学院
塔顶产品的产率: 塔顶产品的产率:馏出液中易挥发组分的回收率
苯的摩尔质量为78kg/kmol,甲苯的摩尔质量为92kg/kmol ,甲苯的摩尔质量为 苯的摩尔质量为
在连续精馏塔中分离苯-甲苯混合物溶液 例1.在连续精馏塔中分离苯 甲苯混合物溶液。已知苯的组成为 在连续精馏塔中分离苯 甲苯混合物溶液。已知苯的组成为40% 质量分数)。求原料液中苯摩尔分数;原料液的平均摩尔质量。 )。求原料液中苯摩尔分数 (质量分数)。求原料液中苯摩尔分数;原料液的平均摩尔质量。
DxD η= FxF
馏出液的流量为51.0kg/kmol,釜液的流量为 例5.馏出液的流量为 ,釜液的流量为65.6kg/kmol.馏出液的摩尔 馏出液的摩尔 分数0.975,釜液的摩尔分数 釜液的摩尔分数0.0235.馏出液中易挥发组分的回收率 分数 釜液的摩尔分数
三氯氢硅提纯
讲课人—陈秋立 讲课人 陈秋立
牡丹江大学光伏学院
本章内容
一、三氯氢硅的痕量杂质 二、精馏的基本概念 三、精馏原理 四、精馏塔操作的三个平衡 五、精馏操作的影响因素 六、三氯氢硅提纯流程
牡丹江大学光伏学院
一、三氯氢硅提纯的方法
主要有:萃取法,络合物法,固体吸附法,部分水解法, 主要有:萃取法,络合物法,固体吸附法,部分水解法,精馏法 1、萃取法:利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同, 、萃取法:利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同, 用一种溶剂把溶质从另一溶剂所组成的溶液 里提取出来的操作方法.例如, 里提取出来的操作方法.例如,用四氯化碳 从碘水中萃取碘,就是采用萃取的方法. 从碘水中萃取碘,就是采用萃取的方法. 2、络合物法:在混合溶液中加入对某物质能起作用的 络合物法: 络合剂与这种物质生成一种稳定的络合 即使加热也不会分解和挥发, 物。即使加热也不会分解和挥发,从而 在高沸物中除去。 在高沸物中除去。
三氯氢硅精馏提纯
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三氯氢硅精馏提纯Trichlorosilane distillation purification 时间:2014年4月8日星期二精馏是什么What is the distillation•1、精馏:根据液体混合物沸点不同,把液体混合物进行多次部分汽化,把产生的蒸气多次部分冷凝,使混合物分离的操作过程•a)蒸馏分离的依据:混合物中各组分的挥发度不同,即沸点不同•b)借助回流来实现高纯度和高回收率的分离操作•c)回流比:精馏操作中,由精馏塔塔顶返回塔内的回流液流量L与塔顶产品流量D的比值,即R=L/D。
回流比的大小,对精馏过程的分离效果和经济性有着重要的影响。
•因此,在精馏设计时,回流比是一个需认真选定的参数。
汽化有蒸发和沸腾两种形式Vaporization evaporation and boiling two forms •蒸发:液态物质在一定温度下,从表面进汽化的现象(影响蒸发速度的因素:液体的温度、液体表面积、液体受到的压强)•沸腾:在液体表面和内部同时进行的剧烈汽化过程•液化体沸腾时的温度是沸点。
•我们常说的“沸点”指1标准大气下物质的沸点•蒸发和沸腾在相变上无根本区别。
均为吸热过程。
蒸汽压tension;vapour pressure•在液体或固体的表面存在着该物质的蒸气,这些蒸气对液体或固体表面产生的压强就是该液体或固体的蒸气压,也就是挥发度•液体变成气体的量与气体变成液体的量相同,也就是液体汽化速度与汽体液化速度相等,或者说气相与液相达到动态平衡。
这时的蒸气压叫饱和蒸气压挥发度与低高沸物Low volatility and high boiling •高、低沸物:在混合溶液中,以某纯物质的沸点为界(三氯氢硅31.80C)•高于此沸点的物质为高沸物;反之则为低沸物。
•易挥发组分: 混合物中组分,蒸气压值大的组分称之为易挥发组分•难挥发组分:混合物中组分,蒸气压值小的组分称之为难挥发组分•易挥发和难挥发组分是相对回流inverse flow•精馏之所以区别于蒸馏就在于精馏有“回流”,而蒸馏没有“回流”。
三氯氢硅生产技术

三氯氢硅生产技术三氯硅烷(HSiCl3)是一种重要的高附加值原料,主要用作半导体工业中制造超纯多晶硅和高纯硅烷的原料及外延生长的硅源。
1 HSiCl3的制备1.1 硅氢氯化法该方法是用冶金级硅粉或硅铁、硅铜作原料与HCl气体反应,可使用Cu或Fe基催化剂,反应在200-800℃和0.05-3MPa下进行,反应式如下:2Si+7HCl→HSiCl3 +SiCl4 +3H2 (1)该反应所用反应器经历了从固定床、搅拌床到流化床的发展过程,工艺也从间歇发展到连续。
反应器由碳钢制成,预先将Si粒子加入反应器,加热至所需温度后,从底部连续通入HCl气体,产物及未反应原料被连续输出,经除尘、精制后,用于生产高纯多晶硅或高纯硅烷。
上述反应是放热反应,反应热为-141.8 kJ/mol。
升高温度有利于提高反应速率,但同时导致HSiCl3的选择性下降。
通过优化反应温度,可明显提高HSiCl3的选择率,例如在300-425℃和2-5kPa条件下使Si与HCl反应,产物以600-1000kg/h连续输出,HSiCl3的选择率高达80%-88%,副产物包括质量分数1%-2% H2SiCl2和1%-4%缩聚物,其余为SiCl4。
HCl气体中的水分对HSiCl3收率有很大影响,因此必须严格干燥。
Si与HCl生成HSiCl3的反应是零级反应,使用纯度大于99.99%的Si作原料时,HSiCl3的收率较低。
Anderson 等在一个微型反应器中用不同级别的Si作原料研究了上述反应,结果表明,冶金级Si原料中所含杂质Al对反应有催化作用,可使反应温度降低,HSiCl3收率提高。
此外,Anderson 和Hoel等研究还发现,Si原料中Cr和Mn的含量对上述反应有明显的影响。
Cr对HSiCl3的选择性有正面影响,当原料中含有质量分数(3-10 00)×10-5的Cr时,HSiCl3的选择性可提高15%-20%。
但原料中的Mn却对Si的反应性和HSiCl3的选择性有负面影响,因此应将其质量分数降至1×10-4以下。
三聚氢硅提纯
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三氯氢硅合成工艺流程图见Байду номын сангаас1(略)。
2 合成炉尾气特性
三氯氢硅合成尾气各主要成分的体积分数分别为,HCl 30%;H2 64.2%;SIHCl3 5.4%;其他0.2%。
很明显,合成炉尾气均为可回收的产品或可循环使用的原料。对尾气进行有效的治理,不仅可以提高原料的利用率,还可以降低三废的排放量。为了合理治理尾气,必须根据尾气的特性、成分、压力等,选择适当的工艺流程和技术条件。
3.2.3 尾气吸附处理方法
利用活性炭对氯硅烷的吸附作用。当尾气中氯化氢、氢气及少量未液化的氯硅烷经过活性炭后,其中的氯硅烷就被活性炭吸附,当活性炭吸附饱和后,由蒸汽加热,脱出吸附的氯硅烷,与合成产品一同送分离系统进行分离。未被吸附的氯化氢经水吸收后,变为副产品盐酸外售。剩余的氢气送氯化氢合成系统按一定比例与氯气燃烧生成氯化氢循环使用。
3 治理
3.1 治理原理
三氯氢硅合成尾气的主要成分是氯化氢和氢气,占尾气的94.4%,其余是少量的三氯氢硅和二氯二氢硅等。虽然三氯氢硅的沸点为31.8℃,很易被冷凝,但是它在尾气中的体积分数仅为5.4%。按照道尔分压定律,气体混合物的总压等于混合气体中每种气体的分压之和,经计算,在尾气压力为0.11-0.12 MPa时,其分压仅为0.00594-0.00648 MPa。如此低的分压在常温或不太低的温度下,很难被冷凝。三氯氢硅饱和蒸气压与温度的关系为:
0.8
0.0432
9
0.2416
0.5136
0.0016
从表1可以看出,当尾气压力在0.7MPa时,如果控制尾气出冷凝器的温度在-20℃以下,尾气中大部分的三氯氢硅就可以被冷凝下来,使尾气中三氯氢硅的体积分数降至1%左右。
三氯氢硅合成工艺
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三氯氢硅合成工艺液氯汽化氯气的性质氯在元素周期表中属第七主族元素,原子序数17,常压下-35℃即可被液化成黄色透明液体,液氯在0℃时的密度为1468kg/m3,1升液氯可气化成约463升的氯气,1 kg液氯可气化成315升氯气。
氯本身虽然不能燃烧,但能助长燃烧。
氯与氢气、氨气、硫代硫酸钠及乙炔、乙烯、有机溶剂等均能发生激烈反应,并放出大量的热。
值得注意是液体氯与有机物接触反应较气体氯剧烈得多。
因此绝对不允许液氯与有机物直接反应,以防发生爆炸事故。
当氯中含氢达到5~87.5%(V/V)时形成二元爆炸性混合气体,氯气中含有三氯化氮的爆炸极限是5%(V/V),液氯中三氯化氮的爆炸极限是18%(V/V)。
液氯汽化工艺由界区外送来的钢瓶液氯,首先经过箱式气化器与热水充分换热,气化后经氯气缓冲罐,送下道工序使用。
热水由自来水和蒸汽经汽水混合器混合而成。
废氯气经真空泵送废氯气处理池与碱液反应吸收。
操作规程1.开车前的准备工作1.1开车前应全面检查本岗位所属各类蒸汽、冷热水、碱液阀门,检查各种管件无泄漏,根据开工需要调节开与关,使其适应开车条件。
1.2检查岗位所属的电器、仪表系统等设备,使其具备开车条件。
1.3 配好处理池碱液,当含碱低于10%时应及时补充一定量的碱液。
1.4启动废氯处理泵,将气化系统抽成负压,注意观察真空效果。
1.5向气化器内加水,至溢流口有水溢出时为止。
1.6将重瓶吊到指定台位,接好钢瓶到分配台之间的紫铜管。
1.7与调度联系,已具备开车生产条件。
2.开车及正常操作2.1接到调度的开车指令后,关闭真空阀,打开瓶阀和气化分配台上的阀门开始汽化液氯,根据用户用量和压力确定需投用的台数;2.2 若缓冲罐出口氯气压力较低,可启动热水循泵,根据缓冲罐压力调节汽水混合器的加汽量;2.3 待系统全部运行正常后即可停氯气处理泵;2.3 注意观察汽化器氯液面管的液位,防止出现超装和干蒸;2.4 注意观察钢瓶液氯气化量,当液氯余量只有5kg时应停止气化,倒换重瓶继续气化;2.5 注意观察气化器热水温度,控制水温不超过85℃;2.6 控制氯气出口压力≤0.17Mpa,不宜超过0.2Mpa;2.7 定时对气化器汇总管的液氯分析三氯化氮的含量,控制氯中NCl3的含量不得超过0.5%(Wt);3.三氯化氮处理方法3.1 每天对液氯处理池分析烧碱含量在10%~30%之间,若浓度低于10%应及时补充一定量的碱液;3.2 定时对液氯汽化器排三氯化氮一次(根据三氯化氮含量确定排放频率),气氯中三氯化氮含量不得超过0.5%,液氯中三氯化氮含量不得超过1.8%;3.3 打开液氯气化器底部汇总管的排污阀门,将液氯汇总管的液氯全部排入处理池吸收。
三氯氢硅生产工艺
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三氯氢硅生产工艺三氯氢硅生产工艺三氯氢硅的生产大多采用沸腾氯化法,主要包括氯化氢合成、三氯氢硅合成、三氯氢硅精制等工序。
氯气和氢气在氯化氢合成炉内通过燃烧反应生成氯化氢,氯化氢气体经空冷、水冷、深冷和酸雾捕集脱水后进人氯化氢缓冲罐,然后送三氯氢硅合成炉。
硅粉经过干燥后加入到三氯氢硅合成炉,与氯化氢在300℃左右的高温下反应,生成三氯氢硅和四氯化硅。
生成的粗三氯氢硅气体经过旋风分离和除尘过滤后,进入列管冷凝器进行水冷和深冷,不凝气通过液封送入尾气洗涤塔,处理后达标排放,冷凝液蒸馏塔分离提纯,通常采用二塔连续提纯,一塔塔顶排低沸物,二塔塔底排高沸物四氯化硅,同时塔顶出三氯氢硅产品。
第一节氯化氢合成工艺1.1氯化氢的性质氯化氢是无色有刺激性气体,熔点为-114.2℃,沸点为85℃,比热容为812.24J\kg℃,临界温度为51.28℃,临界压力为8266kPa。
干燥的氯化氢气体不具有酸的性质,化学性质不活泼,只有在高温下才发生反应。
氯化氢极易溶于水。
在标准情况下1体积水可溶解500体积氯化氢,溶于水后即得盐酸。
由于三氯氢硅生产主要需要氯化氢气体,所以本文对盐酸性质不做深入研究。
1.2 氯化氢合成条件氯化氢的合成是在特制的合成炉中进行的。
未了确保产品中不含有游离氯,氢气要较氯气过量15%~20%。
实际生产的炉中火焰温度在200℃左右。
由于反应是一个放热反应,为了不使反应温度过高,工业生产通过控制氯气和氢气的流量和在壁炉外夹套间通冷却水的办法控制氯化氢出炉温度小于350℃。
在生产中为确保安全生产,要求氢气纯度不小于98%和含氧不大于0.4%;氯气纯度不小于65%和含氢不大于3%。
1.3 氯化氢合成工艺氯化氢合成方程式:Cl2+H2→2HCl氯气经涡轮流量计计量氯气(氯气含量97%,压力为0.5MPa)含量进入氯气缓冲罐。
氢气经涡轮流量计计量氢气(含量98%,压力为0.09MPa)含量经分水罐脱水与循环氢经涡轮流量计进入氢气缓冲。
三氯氢硅的生产工艺与技术路线的选择
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三氯氢硅的生产工艺与技术路线的选择准确
一、概述
三氯氢硅(SiCl3H)具有较高的抗氧化性、氧化抗性、耐腐蚀性能和
吸湿性能,在电子、磁性材料、聚合物等高科技领域有广泛用途.它的生
产工艺和技术路线是有关方面关注的焦点.因此,正确选择和设计三氯氢
硅的生产工艺和技术路线,对提高硅材料产品的质量,提升硅材料性能、
生产效率、运行安全等方面具有重要意义.
二、三氯氢硅生产工艺路线
1、从HCl-SiHCl3混合体系中分离出SiCl3H或从SiCl4-HCl混合体
系中分离出SiCl3H;
2、将SiCl3H与HCl的混合物加入反应釜,加入酸性添加剂,预热,
低温搅拌,使其反应成SiCl3H;
3、利用脱水法将主要成分SiCl3H脱水,产生固态三氯氢硅产品;
4、将固态三氯氢硅产品烘干,进行收集,包装,质量检测和存储,
以便后期使用.
1、原料选择
三氯氢硅常用原料有HCl、SiHCl3、SiCl4,其中SiHCl3和SiCl4作
为原料,主要由硅粉、石灰、硝酸、氯气等材料经过反应合成而得,因此,在进行三氯氢硅技术路线选择时,要根据原料的种类选择最佳技术路线,
以确保三氯氢硅的生产效率和产品的质量.
2、反应温度的选择。
三氯氢硅的生产工艺与技术路线的选择
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三氯氢硅的生产工艺与技术路线的选择2.1 三氯氢硅的生产原理及催化反应机理2.1.1 生产原理三氯氢硅是通过高纯氯化氢气体与金属级单体硅(质量分数98.0%~99.0%)在一定温度、压力条件下反应制备的。
反应方程式如下:……2.1.2 催化反应机理……2.2 三氯氢硅的生产原料选择2.2.1 以四氯化硅为原料(还原法)……2.2.2 以硅粉为原料(直接法、硅氢氯化法)……2.2.3 工业硅粉(1)硅粉的性质……(2)硅粉的选择硅粉的规格对反应与产品质量有很大影响。
选择硅粉时主要考虑以下2点。
……(3)硅粉精制2.3 三氯氢硅生产工艺流程……2.3.1 氯化氢的制备(1)氯化氢的性质(2)氯化氢合成条件(3)氯化氢合成工艺2.3.2 三氯氢硅合成该工序是整个三氯氢硅生产中最重要的部分。
……2.3.3 气固分离……2.3.4 合成气冷凝……2.3.5 精馏提纯近年来,三氯氢硅的提纯技术发展很快,但由于精馏法工艺简单、操作方便,所以目前工业生产中主要用精馏法。
……2.3.6 废气处理……2.4 三氯氢硅制备及精制工艺进展2.4.1 硅氢氯化法2.4.2 SiCl4-H2还原法2.4.3 三氯氢硅的精制2.5 三氯氢硅生产工艺比较2.6 三氯氢硅质量指标目前我国三氯氢硅没有国家统一标准。
征求意见稿中:工业三氯氢硅分为Ⅰ、Ⅱ两型,Ⅰ型工业三氯氢硅产品用于生产多晶硅,Ⅱ型工业三氯氢硅产品用于生产硅烷偶联剂的单体。
本标准适用于由硅粉和氯化氢为原料经提纯后生产的工业三氯氢硅。
该产品主要用于生产多晶硅和硅烷偶联剂等。
表2.1 三氯氢硅质量指标表项目Ⅰ型Ⅱ型优级品一级品合格品优级品一级品合格品外观无色透明液体三氯氢硅w/% ≥99.5 99.0 98.5 99.5 99.0 98.5 二氯二氢硅w/% ≤0.10 0.30 0.50 0.20 0.30 0.50 四氯化硅w/% ≤0.25 0.50 0.70 0.25 0.50 0.70 氯硅烷聚合物w/% ≤0.05 0.10 0.30 0.05 0.10 0.30 硼w/% ≤0.00001 0.00003 0.00005 ——————详细内容参见六鉴网()发布《三氯氢硅技术与市场调研报告》。
三孚股份 光伏级三氯氢硅 技术 工艺

作为你的文章写手,我将以深度和广度兼具的方式来撰写一篇关于三孚股份光伏级三氯硅技术工艺的文章。
我将对三孚股份的光伏级三氯硅技术进行全面评估,探讨其制备工艺、应用前景和市场地位。
我会从简到繁地探讨光伏级三氯硅技术的原理和应用,以便你能更深入地理解这一主题。
在文章中,我将多次提及三孚股份、光伏级三氯硅,以保证文章与指定主题紧密相关。
我会赋予这一主题我的个人观点和理解,以便你能得到一个全面、深刻且灵活的理解。
一、三孚股份光伏级三氯硅技术综述1.1 三孚股份公司介绍- 三孚股份是一家专注于光伏新材料研发与生产的公司,总部位于我国。
公司成立于XX年,专注于光伏级三氯硅技术的研究和开发。
1.2 光伏级三氯硅的应用前景- 光伏级三氯硅作为光伏电池的关键材料,具有广阔的市场应用前景。
随着全球对清洁能源的需求增加,光伏电池的需求也在不断扩大,因此光伏级三氯硅技术的发展备受关注。
二、光伏级三氯硅技术原理与制备工艺2.1 光伏级三氯硅技术原理- 光伏级三氯硅是指用于光伏电池制备的高纯度三氯硅。
其原理是通过多步反应,将硅材料转化为高纯度的三氯硅。
2.2 光伏级三氯硅的制备工艺- 三孚股份采用先进的制备工艺,通过精密的化学反应和提纯工艺,生产出高纯度的光伏级三氯硅。
这一工艺保证了产品的质量和稳定性,使其在光伏电池制备中发挥重要作用。
三、光伏级三氯硅技术的应用和未来发展3.1 光伏级三氯硅在光伏电池制备中的作用- 光伏级三氯硅是光伏电池的重要原料之一,通过将其溶液涂覆在硅基材料上,形成光伏电池的光电转换层,从而实现对太阳能的高效转换。
3.2 光伏级三氯硅技术的未来发展- 随着光伏产业的快速发展,光伏级三氯硅技术的发展空间也在不断扩大。
三孚股份致力于技术创新和工艺提升,预计在未来将在光伏级三氯硅领域取得更大突破,推动整个光伏产业的进步。
四、个人观点与理解在我看来,光伏级三氯硅技术作为光伏产业的核心材料之一,具有巨大的市场潜力和发展前景。
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三氯氢硅提纯工艺综述
摘要三氯氢硅是多晶硅生产的一种基础原料,有效的控制精制三氯氢硅的质量,是提高多晶硅产品质量的关键。
而影响精制三氯氢硅质量的因素又是方方面面的,因此深挖影响精制三氯氢硅质量的因素,规范生产操作及加强过程的管控,并在技术上不断创新、突破,是保证精制三氯氢硅质量,进一步保证多晶硅质量的必经之路。
本文结合改良西门子法生产多晶硅的实际工艺情况,介绍了三氯氢硅提纯的各种工艺方法,重点对三氯氢硅精馏提纯法作了详细介绍,并阐述了精馏提纯三氯氢硅过程中应注意的问题。
关键词三氯氢硅;提纯;精馏
精制三氯氢硅在还原炉内与氢气发生化学气相沉积反应生成多晶硅。
可见,在整个改良西门子法生产工艺流程中,精馏提纯工艺是实现提高多晶硅产品质量的关键。
如何能够连续稳定的生产合格的精三氯氢硅产品,仍是国内大部分多晶硅企业的难点和方向。
由于三氯氢硅和四氯化硅沸点相差25℃,并且不形成共沸物,比较容易去除,关键是氯硅烷混合液中含有微量的金属杂质、硼磷化合物及含碳杂质等较难去除,如不去除将会带进多晶硅产品中降低多晶硅质量。
1 概述
1.1 改良西门子法简介
改良西门子法是一种化学方法,又称闭环式三氯氢硅氢还原法,是在传统西门子工艺的基础上增加了尾气回收和四氯化硅氢化工艺,实现了原材料的循环利用,具备节能降耗、生产成本低、对环境无污染等明显优势,是“综合素质”最优的多晶硅生产工艺,短时间内被其他工艺替代的可能性很小。
1.2 三氯氢硅的性质
三氯氢硅又名三氯硅烷或硅仿,英文名Trichlorosilane 或Silicochloroform,工业上一般采用硅氯氢化(工业硅粉与HCl气体在高温合成炉内合成SiHCl3)法和四氯化硅氢还原(SiCl4与Si和H2在Cu作催化剂条件下反应生成SiHCl3)法制取,两种方法涉及的反应式(1)和(2)。
纯净的SiHCl3常温下为无色透明液体,沸点为31.8℃,闪点为-13.9℃,在空氣中的爆炸极限为6.9%~70%,属易燃易爆物品[1]。
2 三氯氢硅提纯工艺简介
目前提纯SiHCl3的方法主要有精馏法、络合物法、固体吸附法以及多步精制法[5]。
由于精馏提纯法简单而有效,又避免引进任何试剂,绝大多数杂质都能被完全分离,是目前应用最广泛的提纯方法。
2.1 络合物法
络合物提纯法一直是原料提纯领域人们关注的对象,在SiHCl3提纯工艺中,络合物法也是行之有效的方法,但分离了络合物又离不开精馏。
络合物法常用来除去SiHCl3中的B、P等杂质(B在硅中的分凝系数为0.8,接近1;PCl3的沸点为76℃,挥发度与SiCl4相近。
用精馏法很难除去B、P杂质)[4]。
2.2 固体吸附法
固体吸附法是基于化合物化学键极性进行除杂的方法。
SiHCl3中硼磷铁等杂质主要是以其氯化物的形式存在于SiHCl3中,BCl3、PCl3等是不对称分子,具有相当大的偶极矩,而SiHCl3只有微弱的极性,SiCl4是没有偶极矩的对称分子,所以用固体吸附法很容易除去这些强极性杂质。
此外,吸附剂在选择时应满足以下两个条件:具有大的表面积;具有大的表面活性。
目前比较常用的吸附剂有活性炭、水合氧化物和硅酸盐等,其中以活性氧化铝和硅胶的效果最佳[2]。
2.3 精馏法
精馏原理
精馏是在精馏塔内同时进行多次部分汽化和多次部分冷凝的过程,塔顶的液相回流和塔底的气相回流为偏离平衡的气液相在塔内提供接触条件,实现气液相间的质量传递和热量传递,以维持精馏塔内的物料平衡、能量平衡和气液平衡。
气液混合物经多次部分冷凝使气相中轻组分浓度增高,经多次部分汽化使液相中重组分浓度增高,从而使混合液达到比较完全的分离。
3 三氯氢硅精馏过程中应注意的问题
3.1 严格控制进出物料量
精馏塔塔板上的液层高度是衡量精馏塔内气液接触和传质传热好坏的标志,也直接关系到就留效果的好坏。
精馏塔在操作过程中,要密切注意进出塔的物料量,时刻监测液槽储量,换算塔内存料量,即控制恒定的液层高度。
3.2 严格控制精馏塔恒定的蒸汽压(温度)
在精馏塔操作时,当塔的加热功率增大时,温度也会升高,蒸汽流量也会变大。
蒸汽流量的变大,液体下降的阻力,特别是降液管内液体下降的阻力也随之变大,塔内平衡遭到破坏。
当蒸汽流量达到一定值后,精馏塔温度上升到一定温度(液泛温度),降液管内液体不能顺畅流下,最后可能导致两层板间充满泡沫液,形成“液泛”。
液泛是精馏塔操作中极为严重的事故,精馏操作中要严格控制蒸汽量(温度),防止出现液泛现象[3]。
3.3 控制回流比
精馏操作工程中,由精馏塔顶返回塔内的回流液流量L与塔顶产品流量D 的比值称为“回流比”,即R=L/D。
回流比的大小对精馏过程的分离效果和经济性有重要的影响[6]。
在精馏塔一定情况下,塔的分离能力主要取决于回流比的大小。
增大回流比可以提高产品纯度,但增加了能耗。
改变回流比是调节精馏塔方便而有效的手段。
4 结束语
本文通过简要论述SiHCl3的分离除杂方法,对改良西门子法生产多晶硅过程中三氯氢硅的质量有了初步了解,同时从自身操作经验出发,对精馏法提纯三氯氢硅的工艺过程应注意的问题作了分析总结,提高了精馏操作的工艺理论知识,为更好的调节精馏塔提供了理论依据。
参考文献
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周青娣(1981-),女,内蒙古呼和浩特人,北京化工大学,化学工程,大专,内蒙古神舟硅业有限责任公司,化工工艺。