制备三氯氢硅的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于多晶硅生产技术领域，具体而言，本实用新型涉及一种制备三氯氢娃的系统。
【背景技术】
[0002]在多晶硅生产工艺是将工业硅转化太阳能(电子级)硅，中间产品主要涉及三氯氢娃、四氯化娃、二氯二氢娃，主要转换涉及工业娃转化为三氯氢娃，三氯氢娃转化为太阳能(电子级)硅。传统制备三氯氢硅，需要投入两套系统，其一，三氯氢硅合成装置，用干燥的氯化氢、硅粉在合成炉点燃生成粗氯硅烷，尽管理论转化率较高，由于影响因素繁多，实际生产中很难控制，管道容易发生堵塞，事故频发，同时生成的四氯化硅副产物不能有效利用造成资源浪费。其二，热氢化装置，虽能回收利用四氯化硅，但能耗较高，转化率偏低，仅适宜小规模生产。
[0003]因此，现有的制备三氯氢硅的系统有待进一步改进。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种制备三氯氢硅的系统，采用该系统可以实现物料的循环利用，并且四氯化硅的转化率高达27 %以上。
[0005]在本实用新型的一个方面，本实用新型公开了一种制备三氯氢硅的系统，包括:
[0006]氢化反应装置，所述氢化反应装置具有硅粉入口、第一四氯化硅入口、第一氢气入口和粗氯硅烷气体出口；
[0007]第一降温装置，所述第一降温装置具有粗氯硅烷气体入口和第一降温粗氯硅烷气体出口，所述粗氯硅烷气体入口与所述粗氯硅烷气体出口相连；
[0008]急冷单元，所述急冷单元具有第一降温粗氯硅烷气体入口、氯硅烷入口、第二四氯化硅入口、第一升温四氯化硅、第二降温粗氯硅烷气体出口和含有硅粉的杂质出口，所述第一降温粗氯硅烷气体入口与所述第一降温粗氯硅烷气体出口相连；
[0009]第一冷却单元，所述第一冷却单元具有第二降温粗氯硅烷气体入口和液态粗氯硅烷出口，所述第二降温粗氯硅烷气体入口与所述第二降温粗氯硅烷气体出口相连；
[0010]气液分离单元，所述气液分离单元具有液态粗氯硅烷入口、含有氢气的气体出口、液态氯硅烷出口，所述液态粗氯硅烷入口与所述液态粗氯硅烷出口相连，所述液态氯硅烷出口与所述氯硅烷入口相连；
[0011]精馏装置，所述精馏装置具有氯硅烷进口、三氯氢硅出口和第一四氯化硅出口，所述氯硅烷进口与所述液态氯硅烷出口相连；
[0012]第二冷却单元，所述第二冷却单元具有含有氢气的气体入口、第一氢气出口和液体混合物出口，所述含有氢气的气体入口与所述含有氢气的气体出口相连，所述液体混合物出口与所述气液分离单元相连；
[0013]四氯化硅储罐，所述四氯化硅储罐具有第三四氯化硅入口、第二四氯化硅出口，所述第三四氯化硅入口与所述第一四氯化硅出口相连，所述第二四氯化硅出口分别与所述第二四氯化硅入口和所述气液分离单元相连；
[0014]氢气储罐，所述氢气储罐具有第二氢气入口和第二氢气出口，所述第二氢气入口与所述第一氢气出口相连；
[0015]加热装置，所述加热装置具有第一升温四氯化硅入口和第二升温四氯化硅出口，所述第一升温四氯化硅入口与所述第一升温四氯化硅出口相连；
[0016]混合装置，所述混合装置具有第二升温四氯化硅入口、第三氢气入口和混合气体出口，所述第二升温四氯化硅入口与所述第二升温四氯化硅出口相连，所述第三氢气入口与所述第二氢气出口相连；以及
[0017]过热装置，所述过热装置具有混合气体入口和过热气体出口，所述混合气体入口与所述混合气体出口相连，所述过热气体出口与所述氢化反应装置相连。
[0018]根据本实用新型实施例的制备三氯氢硅的系统通过将三氯氢硅的合成和四氯化硅的氢化在同一装置中进行，可以显著降低设备投资，并且将硅粉与气相的氢气和四氯化硅进行反应，可以显著提高四氯化硅的转化率(四氯化硅的转化率高达27%以上)，同时在氢化反应装置中采用无催化反应，可以有效降低成本的投入，并且可以显著提高产品的纯度，另外采用全封闭系统，将粗氯硅烷中夹杂的硅粉、氢气、四氯化硅进行有效分离，并将分离得到的氢气和四氯化硅返回至氢化反应装置继续进行反应，从而可以显著提高原料的利用率，进而进一步降低生产成本。
[0019]另外，根据本实用新型上述实施例的制备三氯氢硅的系统还可以具有如下附加的技术特征:
[0020]在本实用新型的一些实施例中，所述急冷单元包括急冷器和换热器，所述第二四氯化硅入口、第一升温四氯化硅、第二降温粗氯硅烷气体出口分别独立的设置在所述换热器上，所述第一降温粗氯硅烷气体入口、氯硅烷入口、含有硅粉的杂质出口设在所述急冷器上。由此，可以显著提高粗氯硅烷的除杂和换热效率。
[0021]在本实用新型的一些实施例中，所述急冷器中具有气体分布器和消泡筛板。由此，可以进一步提尚粗氣娃烧的除杂效率。
[0022]在本实用新型的一些实施例中，所述第一冷却单元包括空冷装置和一级冷却装置，并且所述空冷装置与所述一级冷却装置相连。由此，可以显著降低粗氯硅烷的冷却效率。
[0023]在本实用新型的一些实施例中，所述气液分离单元包括第一气液分离装置和第二气液分离装置，所述液态粗氯硅烷入口、含有氢气的气体出口设置在所述第一气液分离装置上，所述液态氯硅烷出口设置在所述第二气液分离装置上。由此，可以显著提高液态氯硅烷的气液分离效率。
[0024]在本实用新型的一些实施例中，所述第二冷却单元包括二级冷却装置和三级冷却装置。由此，可以显著提高氢气的分离效率。
[0025]在本实用新型的一些实施例中，所述制备三氯氢硅的系统进一步包括:渣浆处理装置，所述渣浆处理装置与含有硅粉的杂质出口相连。
[0026]本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【附图说明】
[0027]图1是根据本实用新型一个实施例的制备三氯氢硅的系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0029]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0030]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0031]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0032]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0033]在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种制备三氯氢硅的系统。下面参考图1对本实用新型实施例的制备三氯氢硅的系统进行详细描述。根据本实用新型的实施例，该系统包括:
[0034]氢化反应装置100:根据本实用新型的实施例，氢化反应装置具有硅粉入口 101、第一四氯化硅入口 102、第一氢气入口 103和粗氯硅烷气体出口 104，且适于将硅粉、四氯化硅和氢气进行氢化反应，从而可