专利名称：工业级四氯化硅的处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于化工提纯领域，具体涉及将工业级四氯化硅精馏获取高纯度四氯化硅的处理工艺。
背景技术：
四氯化硅常温下为无色透明液体，密度I. 50g/cm3，沸点57. 6°C，遇水易水解成硅酸和氯化氢，对皮肤有腐蚀性，高纯度四氯化硅可用于制作光纤预制棒和高纯石英以及用于硅外延等，是一种具有高附加值的产品。工业级的四氯化硅来源非常多，如作为合成三氯氢娃(HSiCl3)时的副产物,如在多晶娃生产中会产生大量的四氯化娃副产品，每一吨多晶硅就产生10吨左右的四氯化硅，因此，寻找此类副产品的回收利用方法能够有效降低多晶 硅的生产成本和减少环境污染。同时，工业级的四氯化硅也可由硅铁在200°C以上与氯气作用经蒸馏得到。专利文献CN 102219222 A公开了一种光纤用高纯四氯化硅连续精馏方法，该方法将粗四氯化硅先脱轻组分，再脱重组分，最后经减压精馏得高纯四氯化硅，由于粗四氯化硅中含有HSiCl3、HSi2Cl5、金属氯化物(AICI3CuCI2和FeCl3等)、非金属氯化物(BCl3和PCl3等)、有机物(四氯乙烷、聚合物等)、络合物以及固体颗粒杂质，在脱轻组分步骤，粗四氯化硅中保留下来的粘性有机物和固体杂质极易堵塞脱重组分塔的进料管。因此该工艺只适用于处理相对重组分、固体杂质含量少的粗四氯化硅。专利文献CN 101920964 B公开了一种双效精馏提纯四氯化硅方法，该方法将粗四氯化硅先进入喷淋塔，气相冷凝后再进入脱轻塔，最后进入脱重塔，从而得到产品四氯化硅。采用喷淋塔虽然能去除粗四氯化硅中的固体杂质，由于四氯化硅与水极易发生反应，造成四氯化硅的损耗，从而限制了喷淋塔的应用效果。此外，粗四氯化硅未能除去粘性有机物，使得该方法仍有前述方法所存在的堵塞管道问题。
发明内容
本发明的目的是解决因粗四氯化硅中重组分、固体杂质含高易造成管道堵塞的问题，提供一种适用于各种来源的工业级四氯化硅的处理工艺。本发明实现上述目的所采用的技术方案如下
工业级四氯化硅的处理工艺，该工艺步骤如下先将粗四氯化硅进入脱重塔，脱重塔塔顶采出物作为初级产品进入缓冲罐，脱重塔塔釜采出物为高沸点杂质和固体杂质；缓冲罐中的初级产品再泵入脱轻塔，脱轻塔塔顶的气相物料作为热源进入脱重塔的再沸器，再经过冷凝器冷却，脱轻塔塔釜采出物通过压差进入二级脱重塔；二级脱重塔塔釜采出物回流作为脱重塔的进料，二级脱重塔塔顶采出物即为最终产品。进一步，所述脱重塔的塔釜温度为75 120°C，塔顶温度为65 100°C，回流比为(6 24) :1。进一步，所述脱轻塔的塔釜温度为90 135°C，塔顶温度为60 100°C，回流比为(35 180) :1。进一步，所述二级脱重塔的塔釜温度为75 110°C，塔顶温度为65 105°C，回流比为(6 18) :1。进一步，所述脱轻塔塔顶压力为O. 2 O. 45MPa，所述二级脱重塔塔顶压力为
O.08 O. 3MPa。本发明工艺采用三级连续精馏，粗四氯化硅先后经脱重塔一脱轻塔一二级脱重塔，同时脱重塔与脱轻塔采用热耦合精馏，即采用脱轻塔塔顶气相物料做为脱重塔再沸器的热源，实现对工业级四氯化硅的精制提纯和节约能源目的。本工艺先用脱重塔将原料中的固体杂质、高沸点粘性物料去除掉，防止此类杂质堵塞后续精馏塔的进料管道，因此对粗四氯化硅的原料质量要求低，适用范围广，不仅能处理三氯氢硅合成时所产生的四氯化硅副产物，也能处理多晶硅生产时所产生的四氯化硅副产物。所制得的四氯化硅最终产品中杂质含量降至ppb (十亿分之一)级。
图I本发明工业级四氯化硅的处理工艺流程图。图中1 一脱重塔,2 —脱轻塔，3 —二级脱重塔，(4、5、6) —再沸器，(7、8、9) 一冷凝器，10 一缓冲罐，11-回流罐，12-回流泵。
具体实施例方式以下结合实施例及附图对本发明做进一步说明。本发明的工业级四氯化硅为多晶硅生产中所产生的副产品四氯化硅或者三氯氢硅合成时的副产物四氯化硅，这类原料都称之为粗四氯化硅。脱重塔、脱轻塔和二级脱重塔的理论级数均为45。实施例I
将85(质量)％的粗四氯化硅以2000kg/h的流量进入脱重塔，塔釜温度控制在75°C，塔顶温度控制在65°C，回流比为6 :1，塔顶的气相物料经冷凝器转变成液相，得到的液相物料部分回流脱重塔，部分采出作为初级产品并以1700kg/h的流量进入缓冲罐，塔釜的物料一部分经再沸器返回脱重塔，另一部分则采出，塔釜采出物为聚合物和络合物等高沸点粘性物质以及固体杂质。缓冲罐中的初级产品再用泵输送进入脱轻塔，塔釜温度控制在90°C，塔顶温度控制在60°C，塔顶压力为O. 2MPa，回流比35 :1，塔釜的物料一部分经再沸器返回脱轻塔，另一部分采出，采出物以1500kg/h的流量进入二级脱重塔，塔顶的气相物料主要为低沸点的轻组分杂质，该气相物料先经脱重塔的再沸器4，为再沸器提供热量，再经脱轻塔的冷凝器8冷凝为液相后进入回流罐11，通过回流泵使部分回流返回至脱轻塔，另一部分采出物则作为生产多晶硅的原料。二级脱重塔塔釜温度控制在75°C，塔顶温度控制在65°C，塔顶压力O. 08MPa,回流比6 : 1，塔釜采出物主要为重组分杂物的物料以100kg/h流量与粗四氯化硅一起作为脱重塔的进料，其余重组分物料经再沸器返回二级脱重塔，塔顶气 相物料经冷凝器冷凝为液相，部分回流二级脱重塔，部分采出，采出物限为高纯度的四氯化硅。实施例2将95(质量)％的粗四氯化硅以2000kg/h的流量进入脱重塔，塔釜温度控制在100°C，塔顶温度控制在88°C，回流比20 :1，塔顶的气相物料经冷凝器转变成液相，得到的液相物料部分回流脱重塔，部分采出作为初级产品并以1700kg/h的流量进入缓冲罐，塔釜的物料一部分经再沸器返回脱重塔，另一部分则采出，塔釜采出物为聚合物和络合物等高沸点的粘性物质以及固体杂质。缓冲罐中的初级产品再用泵输送进入脱轻塔，塔釜温度控制在114°C，塔顶温度控制在85°C，塔顶压力O. 37MPa，回流比150 :1，塔釜的物料一部分经再沸器返回脱轻塔，另一部分采出，采出物以1500kg/h的流量进入二级脱重塔，塔顶的气相物料主要为低沸点的轻组分杂质，该气相物料先经脱重塔的再沸器4，为再沸器提供热量，再经脱轻塔的冷凝器8冷凝为液相后进入回流罐11，通过回流泵使部分回流返回至脱轻塔，另一部分采出物则作为生产多晶硅的原料。二级脱重塔塔釜温度控制在94°C，塔顶温度控制在88°C，塔顶压力O. 25MPa，回流比15 :1，塔釜采出的主要为重组分杂质的物料一部以100kg/h流量与粗四氯化硅一起作为脱重塔的进料，其余物料经再沸器返回二级脱重塔，塔顶气相物料经冷凝器冷凝为液相，部分回流二级脱重塔，部分采出，采出物即为高纯度的四氯化硅。 实施例3
将90(质量)％的粗四氯化硅以2000kg/h的流量进入脱重塔，塔釜温度控制在120°C，塔顶温度控制在100°C，回流比24 :1，塔顶的气相物料经冷凝器转变成液相，得到的液相物料部分回流脱重塔，部分采出作为初级产品并以1700kg/h的流量进入缓冲罐，塔釜的物料一部分经再沸器返回脱重塔，另一部分则采出，塔釜采出物为聚合物和络合物等高沸点的粘性物质以及固体杂质。缓冲罐中的初级产品再用泵输送进入脱轻塔，塔釜温度控制在135°C，塔顶温度控制在100°C，塔顶压力O. 45MPa，回流比180 :1，塔釜的物料一部分经再沸器返回脱轻塔，另一部分采出，采出物以1500kg/h的流量进入二级脱重塔，塔顶的气相物料主要为低沸点的轻组分杂质，该气相物料先经脱重塔的再沸器4，为再沸器提供热量，再经脱轻塔的冷凝器8冷凝为液相后进入回流罐11，通过回流泵使部分回流返回至脱轻塔，另一部分采出物则作为生产多晶硅的原料。二级脱重塔塔釜温度控制在110°C，塔顶温度控制在105°C，塔顶压力O. 3MPa，回流比18 :1，塔釜采出的主要为重组分杂质的物料一部以100kg/h流量与粗四氯化硅一起作为脱重塔的进料，其余物料经再沸器返回二级脱重塔，塔顶气相物料经冷凝器冷凝为液相，部分回流二级脱重塔，部分采出，采出物即为高纯度的四氯化硅。采用ICP-MAS对实施例1、2、3所制得的高纯度四氯化硅杂质元素(质量含量)分析结果
P (ppl>) Btppbj Fe (jppb) Ca(Rjb) Al (ppt-j
实例一 14.0211.92 SB. 9771.214.64 。
3 例二 22, 3.08Tl 3564.142.27
买伊!三 19,254.9T19.1131. 256.18
权利要求
1.工业级四氯化硅的处理工艺，其特征在于，工艺步骤如下先将粗四氯化硅进入脱重塔(1)，脱重塔塔顶采出物作为初级产品进入缓冲罐(10)，脱重塔塔釜采出物为高沸点杂质和固体杂质；缓冲罐(10)中的初级产品再进入脱轻塔(2)，脱轻塔塔顶的气相物料作为热源进入脱重塔(I)的再沸器(4)，再经过冷凝器(8)冷却，脱轻塔塔釜采出物通过压差进入二级脱重塔(3) ;二级脱重塔塔釜采出物回流作为脱重塔(I)的进料，二级脱重塔塔顶采出物即为最终产品。
2.根据权利要求I所述工业级四氯化硅的处理工艺，其特征在于所述脱重塔的塔釜温度为75 120°C，塔顶温度为65 100°C，回流比为(6 24) :1。
3.根据权利要求I所述工业级四氯化硅的处理工艺，其特征在于所述脱轻塔的塔釜温度为90 135°C，塔顶温度为60 100°C，回流比为(35 180) :1。
4.根据权利要求I所述工业级四氯化硅的处理工艺，其特征在于所述二级脱重塔的塔釜温度为75 110°C，塔顶温度为65 105°C，回流比为(6 18) :1。
5.根据权利要求I所述工业级四氯化硅的处理工艺，其特征在于所述脱轻塔塔顶压力为O. 2 O. 45MPa，所述二级脱重塔塔顶压力为O. 08 O. 3MPa。
全文摘要
本发明属于化工提纯领域，提供一种将工业级四氯化硅处理成高纯四氯化硅工艺。该工艺步骤如下先将粗四氯化硅进入脱重塔，脱重塔塔顶采出物作为初级产品进入缓冲罐，脱重塔塔釜采出物为高沸点杂质和固体杂质；缓冲罐中的初级产品再进入脱轻塔，脱轻塔塔顶的气相物料作为热源进入脱重塔的再沸器，再经过冷凝器冷却，脱轻塔塔釜采出物通过压差进入二级脱重塔；二级脱重塔塔釜采出物回流作为脱重塔的进料，二级脱重塔塔顶采出物即为最终产品。本工艺可以防止原料中的固体杂质和高沸点粘性物质堵塞后续精馏塔的进料管道，对原料质量要求低，适用于处理各种不同来源的工业级四氯化硅，通过脱重塔与脱轻塔的热耦合精馏，节约了能源消耗。
文档编号C01B33/107GK102642839SQ201210141828
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月9日 优先权日2012年5月9日
发明者周玲英 申请人:特变电工新疆硅业有限公司