一种三氯氢硅中ppb级硼和磷元素杂质的吸附除杂工艺的制作方法

文档序号:9573396阅读:1267来源:国知局
一种三氯氢硅中ppb级硼和磷元素杂质的吸附除杂工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子级多晶硅生产的分离提纯技术领域,特别是涉及高纯三氯氢硅中 ppb级硼和磷元素杂质的去除工艺。
【背景技术】
[0002] 我国多晶硅工业起步于上世纪50年代,60年代中期实现了产业化。电子信息和太 阳能光伏产业的发展带动了多晶硅需求的增长,特别是国内太阳能产业高速发展的大背景 下,不断超出市场预期的光伏新增装机量带动组件需求旺盛,使得上游的原材料多晶硅需 求大幅增长。在2005-2008年四年间,国内各地纷纷引进或者开发多晶硅生产技术,引进千 吨级多晶硅生产线,多晶硅的市场整体呈现欣欣向荣的趋势。同时,长期以来,国外的多晶 硅厂商对我国进行技术封锁,国内大部分企业采用落后的生产工艺,至今国内还没有一家 企业可稳定生产电子级多晶硅,技术水平与国外相比仍存在较大差距。总体差距表现在生 产规模小,生产成本高,质量不稳定,环境污染严重,近些年甚至不少厂商难以维持生产,相 继停产。
[0003] 改良西门子法是当今生产多晶硅的主流工艺:冶金级硅粉和氯化氢在反应器中生 成三氯氢硅,然后对三氯氢硅提纯精制,最后在还原炉中三氯氢硅与氢气通过还原反应得 到高纯多晶硅。三氯氢硅作为该工艺中的最主要的循环物料,即使其中含有ppb级的杂质, 最终也会影响多晶硅产品纯度。杂质的主要源头为工艺中冶金级硅粉的引入,包括金属氯 化物、含硼磷的氯化物和氢化物以及含碳有机物等,因此氯硅烷中也不可避免的会存在硼、 磷等微量杂质,而这些杂质会对最终产品多晶硅品质产生巨大的影响。
[0004]目前三氯氢硅的提纯精制技术主要为精馏法。国内一般对三氯氢硅进行反复的脱 去轻杂质和脱去重杂质,精馏塔级数多(一般是6塔甚至更多塔串联)。由于部分杂质和氯 硅烷的沸点接近,仅仅通过传统的精馏法会带来能耗高、设备投资费高、产品质量不稳定等 问题。本发明则通过改性树脂作为吸附剂,通过吸附除去三氯氢硅中的含硼和磷元素杂质, 使得最终产品多晶硅稳产电子级的水平,很好的解决了多晶硅企业的难题。

【发明内容】

[0005] 本发明的目的在于解决上述不足问题,提供一种电子级多晶硅生产过程中高纯三 氯氢硅中ppb级硼和磷元素杂质的吸附除杂工艺,实现稳产电子级多晶硅的目标。
[0006] 本发明的技术方案如下:经过精馏提纯的液相三氯氢硅首先进入汽化器,经过加 热后发生汽化,汽化后的三氯氢硅温度为40~110°C;气相三氯氢硅进入固定床对硼和磷 元素杂质进行吸附,最终得到高纯三氯氢硅。
[0007] 所采用的吸附树脂为改性大孔弱碱性阴离子吸附树脂,全体积交换容量大于 1. 5eq/l,粒度分布为500~1400μπι,堆积密度为550~850kg/m3。
[0008] 汽化器为固定管板形式,固定床为列管结构。
[0009] 汽化器为立式固定管板式换热器,管程走三氯氢硅,物料下进上出,壳程的加热介 质为200kPa(G)饱和蒸汽,温度为133°C。
[0010] 固定床为列管结构,列管填充吸附树脂,物料下进上出,壳程通入导热油来调控吸 附温度,吸附温度在40~110 °C范围内。
[0011] 本发明的有益效果是将三氯氢硅中的B、P杂质降低到满足生产电子级多晶硅的 要求,具体参考技术指标如下:
[0013] 工业三氯氢硅先经过精馏,再经过吸附后得到的高纯三氯氢硅(指标如上表),可 以使得最终产品多晶硅稳定达到电子级的水平。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明所述的电子级多晶硅生产过程中高纯三氯氢硅中ppb级硼和磷元素 杂质的吸附除杂工艺流程示意图。
[0015] 附图序号及说明:1-汽化器,2-吸附柱,3-导热油循环栗,4_200KPa(G)蒸汽, 5_蒸汽凝液,6-液相三氯氢硅,7-导热油回油,8-高纯气相三氯氢硅。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图1,对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述 的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领 域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保 护的范围。
[0017] 实施例1
[0018] -种三氯氢硅中ppb级硼和磷元素杂质的吸附除杂工艺,经过精馏提纯的液相三 氯氢硅首先进入汽化器1,所述的汽化器为立式固定管板式换热器,管程走三氯氢硅,物料 下进上出,壳程的加热介质为200kPa饱和蒸汽,温度为133°C。经过加热后发生汽化,汽化 后的三氯氢硅温度为80°C;气相三氯氢硅进入固定床2对硼和磷元素杂质进行吸附,固定 床为列管结构,列管填充吸附树脂,物料下进上出,壳程通入导热油来调控吸附温度,吸附 温度在100°C范围内,经过吸附处理的高纯三氯氢硅中含硼和磷元素杂质由lOppba降至 0. 05ppba以下,满足多晶娃企业稳产电子级多晶娃的需求。
[0019] 所述的吸附所有的树脂为多羟基酸胺改性的、聚苯乙烯为骨架的大孔弱碱性阴离 子吸附树脂。
[0020] 具体参考技术指标如下:
[0021]
[0022] 实施例2
[0023] -种三氯氢硅中ppb级硼和磷元素杂质的吸附除杂工艺,将经过精馏提纯的液相 三氯氢硅首先进入汽化器,经过加热后发生汽化,所述的汽化器为立式固定管板式换热器, 管程走三氯氢硅,物料下进上出,壳程的加热介质为200kPa饱和蒸汽,温度为133°C,汽化 后的三氯氢硅温度为ll〇°C;气相三氯氢硅进入固定床对硼和磷元素杂质进行吸附,固定 床为列管结构,列管填充吸附树脂,物料下进上出,壳程通入导热油来调控吸附温度,吸附 温度在80°C范围内。经过吸附处理的高纯三氯氢硅中含硼和磷元素杂质由lOppba降至 0. 05ppba以下,满足多晶娃企业稳产电子级多晶娃的需求。
[0024] 所述的吸附所用的吸附剂为纯度为99. 8%的二氧化钛。
[0025] 具体参考技术指标如下:
[0027] 实施例3
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