专利名称：提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，尤其是一种利用三塔连续精馏提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺方法，属于硅化工领域。
背景技术：
三氯氢硅、四氯化硅产品，主要用于作为有机硅、多晶硅的生产原料。其中三氯氢硅是生产有机硅以及多晶硅的一种基础原料，而四氯化硅主要用于生产有机硅偶联剂、白炭黑等产品。目前生产三氯氢硅都是采用硅粉与氯化氢在流化床反应，反应后的合成液再进入精馏塔内，通过两个精馏塔进行连续提纯的生产工艺。
中国专利CN2005102003344公开了一种三氯氢硅加压提纯方法及其装置，将待提纯的三氯氢硅、四氯化硅、氯硅烷混合液输入提纯塔的加料口，混合液经提纯塔下流至蒸馏釜，蒸馏釜压力为0. 15MPa 1. 5MPa、温度为7(TC 20(TC:从蒸馏釜出来的蒸汽进入提纯塔中进行热量与成分的交换与分离，提纯塔内的操作温度为40 150°C，沸点低的三氯氢硅组分在汽相中富集，沸点高的四氯化硅组分在液相中富集，经过多次汽化、冷凝，最终在汽相中得到三氯氢硅汽化组分，然后进入塔顶水冷凝器，经循环水冷却、冷凝成三氯氢硅液体。另外，中国专利CN1693192A提出了单塔分离三氯氢硅的提纯方法及其装置，但其产品中硼、磷等轻组分含量较高，虽然可满足太阳能电池级多晶硅的要求，但其质量尚属不足，而且分离效率较低、能耗较高；中国专利CN1010455362A提出了双塔分离三氯氢硅的工艺，但存在产品质量指标不稳定的问题，而且整个工艺需大量冷冻水并且能耗很大。
在三氯氢硅生产中，作为副反应，必然伴随产生一定量的四氯化硅，按照目前生产工艺，在生产中除四氯化硅外还有较多的其他副产物，因此产品的四氯化硅纯度仅能达到95.0%, —般该方法得到的三氯氢硅产品纯度尚可，但四氯化硅纯度较差，无法进行更深的应用。该品质的四氯化硅只能用于较低档次的产品应用，产品收益较差。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，以提高三氯氢硅和四氯化硅产品的纯度，提高产品收益。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是， 一种提纯三氯氢硅
和四氯化硅的工艺，其包括下列内容
1、 合成液储罐、1#精馏塔、2#精馏塔、3#精馏塔及其各自附属设备通过相应管线顺序连接在一起，储罐及各塔塔内的压力设定为依次降低；三氯氢硅原料液在压差作用下自合成液储罐中首先进入l弁精馏塔，塔顶气相采出物经蒸馏、冷凝、回流后，采出高纯三氯氢硅至储罐；
2、 1#精馏塔塔底液相采出的溶液在压差作用下进入2#精馏塔，2#塔
塔顶气相采出物经蒸馏、冷凝、回流后得到混有少量四氯化硅的三氯氢硅液体，将该液体重回合成液储罐；
3、 2#塔液相采出的溶液在压差作用下进入3#精馏塔，塔顶气相采出物经蒸馏、冷凝、回流后，采出高纯四氯化硅至储罐；塔底液相采出至废液储罐或按规定排放。
上述的提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，其包括下列内容
1 、首先三氯氢硅液体原料在压差作用下自合成液储罐中进入1#精馏塔中部，维持塔中设定的压力和温度；1#精馏塔塔顶气相采出经冷凝后部分回流，部分高纯三氯氢硅进入三氯氢硅储罐；塔底与再沸器连通，通过对精馏塔内的部分液相的加热维持调节塔内的温度稳定；1#精馏塔液相采出为含少量三氯氢硅的四氯化硅溶液；
2 、 1#精馏塔液相采出的溶液在压差作用下通过管线进入2#精馏塔的
中部，维持塔中设定的压力和温度；2#塔塔顶气相采出溶液中剩余的三氯氢硅，并混有少量四氯化硅，经冷凝后部分回流，其余打入合成液储罐，重新进入1#塔进行提纯；塔底与再沸器连通，维持调节塔内的温度；2#塔 液相采出为含四氯化硅和高沸硅烷的溶液；
3 、 2#塔液相采出的溶液在压差作用下通过管线进入3#精馏塔中部， 维持塔中设定的压力和温度；3#精馏塔塔顶气相采出溶液中的四氯化硅， 经冷凝后部分回流，部分高纯四氯化硅采出至四氯化硅储罐；塔底与再沸 器连通，维持调节塔内的温度；塔底液相采出高沸硅烷等高沸物溶液，将 该溶液存至废液储罐或按规定排放。
上述的提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，其控制合成液储罐压力为 0.50 0.60MPa，控制1#、 2#、 3#三座精馏塔压力分别为0.30 0.40MPa、 0.15 0.25MPa、 0.03 0.10MPa。
上述的提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，其1#、 2#、 3#三座精馏塔的 塔顶温度分别为60~90°C、 50 80°C、 60~90°C。
上述的提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，其1#、 2#、 3#三座精馏塔所 用冷凝器的冷媒均为普通循环水。
在三氯氢硅合成液提纯工艺中，本发明通过增加一个精馏塔将两塔设 置改为三塔连续，使生产变成三塔连续精馏。通过调整工艺条件，使1#精 馏塔塔顶气相采出为高纯三氯氢硅，液相采出为含少量三氯氢硅的四氯化 硅溶液，该溶液进入2#精馏塔；2#塔塔顶将剩余的三氯氢硅采出，并采出 少量四氯化硅，液体经冷凝后进入合成液中间罐，重新进入l針荅进行提纯， 2#塔液相采出为四氯化硅和高沸硅烷进入3#精馏塔；3#塔对四氯化硅和高 沸硅烷进行提纯，塔顶即为高纯的四氯化硅。
本发明的提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，通过将两塔连续精馏改为 三塔连续精馏，采用本方法进行生产，所得三氯氢硅、四氯化硅产品纯度、 收率都达到很高水平，三氯氢硅纯度可由通常的99.0%提高到99.8%，四 氯化硅纯度可由通常的95.0%提高到99.0%以上，对产品收率、质量、应 用及收益都有一个很大的提高，且生产控制非常稳定，人员劳动强度大幅 下降。
下面结合附图及具体实施例对本发明进一步详细说明。 图1是本发明的生产工艺流程示意图。
具体实施例方式
实施例1
如图1所示，三氯氢硅液体原料在压差作用下自压力为0.50MPa合成 液储罐中进入压力为0.35MPa的1#精馏塔中部，塔顶温度60 65'C，塔底 温度100 110°C,维持塔中设定的压力和温度；冷凝器的冷媒为普通循环 水，1#精馏塔塔顶气相采出经冷凝器冷凝后部分回流，其余部分高纯三氯 氢硅存入三氯氢硅储罐；塔底与再沸器连通，通过对精馏塔内的部分液相 的加热维持调节塔内的温度稳定；1#精馏塔液相采出为含少量三氯氢硅的 四氯化硅溶液，该溶液在压差作用下通过管线进入压力为0.20MPa的2# 精馏塔的中部，塔顶温度55 6(TC，塔底温度90 10(TC，维持塔中设定的 压力和温度；2#塔塔顶气相采出溶液中剩余的三氯氢硅，并混有少量四氯 化硅，经冷凝器冷凝后部分回流，其余打入合成液储罐，重新进入l弁塔进 行提纯；塔底与再沸器连通，维持调节塔内的温度；2#塔液相采出为含四 氯化硅和高沸硅烷的溶液，该溶液在压差作用下通过管线进入压力为 0.05MPa的3#精馏塔中部，塔顶温度60 65。C，塔底温度100 110°C，维 持塔中设定的压力和温度；3#精馏塔塔顶气相采出溶液中的四氯化硅，经 冷凝后部分回流，部分高纯四氯化硅采出至四氯化硅储罐；塔底与再沸器 连通，维持调节塔内的温度；塔底液相采出高沸硅烷等高沸物溶液，将该 溶液存至废液储罐或按规定排放。得到的三氯氢硅纯度为99.9%，四氯化 硅纯度为99.0%，而且生产控制非常稳定，人员劳动强度大幅下降。
实施例2
三氯氢硅液体原料在压差作用下自压力为0.55MPa合成液储罐中进入 压力为0.40MPa的1#精馏塔中部，塔顶温度80 85°C，塔底温度120 130 °C，维持塔中设定的压力和温度；冷凝器的冷媒为普通循环水，1#精馏塔 塔顶气相采出经冷凝器冷凝后部分回流，其余部分高纯三氯氢硅存入氢硅储罐；塔底与再沸器连通，通过对精馏塔内的部分液相的加热维持调 节塔内的温度稳定；1#精馏塔液相采出为含少量三氯氢硅的四氯化硅溶液， 该溶液在压差作用下通过管线进入压力为0.25MPa的2#精馏塔的中部，塔 顶温度58~65°C，塔底温度100~110°C，维持塔中设定的压力和温度；2# 塔塔顶气相采出溶液中剩余的三氯氢硅，并混有少量四氯化硅，经冷凝器 冷凝后部分回流，其余打入合成液储罐，重新进入1#塔进行提纯；塔底与 再沸器连通，维持调节塔内的温度；2#塔液相采出为含四氯化硅和高沸硅 烷的溶液，该溶液在压差作用下通过管线进入压力为O.lOMPa的3#精馏塔 中部，塔顶温度65 67°C，塔底温度100 110°C，维持塔中设定的压力和 温度；3#精馏塔塔顶气相采出溶液中的四氯化硅，经冷凝后部分回流，部 分高纯四氯化硅采出至四氯化硅储罐；塔底与再沸器连通，维持调节塔内 的温度；塔底液相采出高沸硅烷等高沸物溶液，将该溶液存至废液储罐或 按规定排放。得到的三氯氢硅纯度为99.8%,四氯化硅纯度为99.1%。 实施例3
三氯氢硅液体原料在压差作用下自压力为0.60MPa合成液储罐中进入 压力为0.30MPa的1#精馏塔中部，塔顶温度60 62°C，塔底温度90 105 °C，维持塔中设定的压力和温度；冷凝器的冷媒为普通循环水，1#精馏塔 塔顶气相采出经冷凝器冷凝后部分回流，其余部分高纯三氯氢硅存入三氯 氢硅储罐；塔底与再沸器连通，通过对精馏塔内的部分液相的加热维持调 节塔内的温度稳定；1#精馏塔液相采出为含少量三氯氢硅的四氯化硅溶液， 该溶液在压差作用下通过管线迸入压力为0.15MPa的2弁精馏塔的中部，塔 顶温度50 55°C，塔底温度85~95°C，维持塔中设定的压力和温度；2#塔 塔顶气相釆出溶液中剩余的三氯氢硅，并混有少量四氯化硅，经冷凝器冷 凝后部分回流，其余打入合成液储罐，重新进入1#塔进行提纯；塔底与再 沸器连通，维持调节塔内的温度；2#塔液相采出为含四氯化硅和高沸硅烷 的溶液，该溶液在压差作用下通过管线进入压力为0.03MPa的3#精馏塔中 部，塔顶温度60 62t:，塔底温度95 105。C，维持塔中设定的压力和温度； 3#精馏塔塔顶气相采出溶液中的四氯化硅，经冷凝后部分回流，部分高纯 四氯化硅采出至四氯化硅储罐；塔底与再沸器连通，维持调节塔内的温度； 塔底液相采出高沸硅垸等高沸物溶液，将该溶液存至废液储罐或按规定排 放。得到的三氯氢硅纯度为99.8%，四氯化硅纯度为99.1%。
权利要求
1、一种提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，其包括下列内容a、合成液储罐、1#精馏塔、2#精馏塔、3#精馏塔及其各自附属设备通过相应管线顺序连接在一起，储罐及各塔塔内的压力设定为依次降低；三氯氢硅原料液在压差作用下自合成液储罐中首先进入1#精馏塔，塔顶气相采出物经蒸馏、冷凝、回流后，采出高纯三氯氢硅至储罐；b、1#精馏塔塔底液相采出的溶液在压差作用下进入2#精馏塔，2#塔塔顶气相采出物经蒸馏、冷凝、回流后得到混有少量四氯化硅的三氯氢硅液体，将该液体重回合成液储罐；c、2#塔液相采出的溶液在压差作用下进入3#精馏塔，塔顶气相采出物经蒸馏、冷凝、回流后，采出高纯四氯化硅至储罐；塔底液相采出至废液储罐或按规定排放。
2、 根据权利要求1所述的提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，其包括下 列内容a、 首先三氯氢硅液体原料在压差作用下自合成液储罐中进入1#精馏 塔中部，维持塔中设定的压力和温度；1#精馏塔塔顶气相采出经冷凝后部 分回流，部分高纯三氯氢硅进入三氯氢硅储罐；塔底与再沸器连通，通过 对精馏塔内的部分液相的加热维持调节塔内的温度稳定；1#精馏塔液相采 出为含少量三氯氢硅的四氯化硅溶液；b、 1#精馏塔液相采出的溶液在压差作用下通过管线进入2#精馏塔的 中部，维持塔中设定的压力和温度；2#塔塔顶气相采出溶液中剩余的三氯 氢硅，并混有少量四氯化硅，经冷凝后部分回流，其余打入合成液储罐， 重新进入1#塔进行提纯；塔底与再沸器连通，维持调节塔内的温度；2#塔 液相采出为含四氯化硅和高沸硅烷的溶液；c、 2#塔液相采出的溶液在压差作用下通过管线进入3#精馏塔中部， 维持塔中设定的压力和温度；3#精馏塔塔顶气相采出溶液中的四氯化硅， 经冷凝后部分回流，部分高纯四氯化硅采出至四氯化硅储罐；塔底与再沸 器连通，维持调节塔内的温度；塔底液相采出高沸硅垸等高沸物溶液，将该溶液存至废液储罐或按规定排放。
3、 根据权利要求2所述的提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，其特征在 于其合成液储罐压力控制为0.50 0.60MPa,所述1#、 2#、 3#三座精馏塔 内部压力分另U为0.30 0.40MPa、 0.15 0.25MPa、 0.03 0.10MPa。
4、 根据权利要求3所述的提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，其特征在干其1#、 2#、 3#精馏塔的塔顶温度分别为60 90°C、 50 80°C、 60 卯。C。
5、 根据权利要求4所述的提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，其特征在于其1#、 2#、 3#三座精馏塔所用冷凝器的冷媒均为普通循环水。
全文摘要
本发明公开了一种提纯三氯氢硅和四氯化硅的工艺，其利用三塔连续精馏提纯三氯氢硅和四氯化硅，将两塔设置改为三塔连续，通过调整工艺条件，使1#精馏塔塔顶气相采出为高纯三氯氢硅，液相采出为含少量三氯氢硅的四氯化硅溶液，该溶液进入2#精馏塔；2#塔塔顶将剩余的三氯氢硅和少量四氯化硅气相采出，冷凝后重回合成液中间罐，2#塔液相采出的四氯化硅和高沸硅烷进入3#精馏塔；3#塔对四氯化硅和高沸硅烷进行提纯，塔顶即为高纯的四氯化硅。本发明的工艺对产品收率、质量、应用及收益都有提高，且生产控制非常稳定，人员劳动强度大幅下降。
文档编号C01B33/00GK101519206SQ20091002063
公开日2009年9月2日 申请日期2009年4月15日 优先权日2009年4月15日
发明者乌洪涛, 兰文忠, 东 孙, 齐峰全 申请人:山东齐泉硅业有限公司