有四氯化硅和氢气的混合物供给至氢化反应装置之前，预先将混合物进行过热处理。发明人发现，通过将硅粉与气相的过热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)。
[0060]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。
[0061]根据本实用新型的实施例，该系统进一步包括:渣浆处理装置1300:根据本实用新型的实施例，渣浆处理装置1300与含有硅粉的杂质出口 306相连，且适于将含有硅粉的杂质进行处理。由此，可以实现资源的有效化利用。
[0062]下面参考具体实施例，对本实用新型进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本实用新型。
[0063]实施例
[0064]参考图1，将硅粉与过热的氢气和四氯化硅的混合物(氢气和四氯化硅的摩尔比为1:2.1)在500?600°C的温度和3.SMPa压力下进行氢化反应，从而可以得到粗氯硅烷气体，其中，氢气和四氯化硅的混合物的流量为22475.5Kg/h，硅粉的流量为340Kg/h，得到的5500C的粗氯硅烷气体经过第一降温装置进行降温得到350°C的第一降温氯硅烷，然后将第一降温氯硅烷供给至急冷单元与氯硅烷和四氯化硅接触进行除杂和换热，得到第二降温粗氯硅烷气体、第一升温四氯化硅和含有硅粉的杂质，得到的第二降温粗氯硅烷气体经过第一冷却单元冷却处理，可以得到液态粗氯硅烷，将液态粗氯硅烷进行经气液分离单元进行气液分离处理，得到含有氢气的气体以及含有四氯化硅、三氯氢硅和二氯二氢硅的液态氯硅烷，将液态氯硅烷的一部分经精馏装置进行精馏处理，得到四氯化硅和三氯氢硅，将液态粗氯硅烷的另一部分供给至急冷单元作为淋洗液进行降温除杂，将含有氢气的气体经第二冷却单元进行冷却处理，分离得到氢气，并将氢气储存至氢气储罐中，同时根据需要额外向氢气储罐中补给氢气，将精馏装置中得到的四氯化硅供给至四氯化硅储罐进行储存，并将四氯化硅的一部分供给至急冷单元的换热器进行换热处理，将四氯化硅的另一部分供给至气液分离单元，将经换热器得到的第一升温四氯化硅经四氯化硅加热装置进行加热，得到第二升温四氯化硅，将所得到的第二升温四氯化硅和氢气储罐中得到的氢气在混合装置中进行混合，得到含有氢气和四氯化硅的混合气体，然后将混合气体经过热装置进行过热处理，并将所得到的过热混合气体供给至氢化反应装置。
[0065]采用该系统四氯化硅一次转化率为27%左右，最高可达30%，并且生产I公斤三氯氢硅的电耗0.8kwh，与现有的热氢化装置(包括氢化尾气干法回收装置)生产I公斤三氯氢娃的电耗为4.0kwh相比较，生产I公斤三氯氢娃可节省电耗3.2kwh，节能效果明显，同时生产每千克的三氯氢硅所需硅粉单耗由原来0.24kg下降到0.053kg，液氯单耗由原来的
1.8kg (基于每千克的硅粉)下降到0.49kg。
[0066]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0067]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种制备三氯氢硅的系统，其特征在于，包括: 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； 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； 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； 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； 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； 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； 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； 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； 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； 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； 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 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。
2.根据权利要求1所述的制备三氯氢硅的系统，其特征在于，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。
3.根据权利要求2所述的制备三氯氢硅的系统，其特征在于，所述急冷器中具有气体分布器和消泡筛板。
4.根据权利要求1所述的制备三氯氢硅的系统，其特征在于，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。
5.根据权利要求4所述的制备三氯氢硅的系统，其特征在于，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。
6.根据权利要求1所述的制备三氯氢硅的系统，其特征在于，所述第二冷却单元包括二级冷却装置和三级冷却装置。
7.根据权利要求1所述的制备三氯氢硅的系统，其特征在于，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。
【专利摘要】本实用新型公开了一种制备三氯氢硅的系统，包括：氢化反应装置、第一降温装置、急冷单元、第一冷却单元、气液分离单元、精馏装置、第二冷却单元、四氯化硅储罐、氢气储罐、加热装置、混合装置以及过热装置。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；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；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。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。
【IPC分类】C01B33-107
【公开号】CN204434297
【申请号】CN201520057083
【发明人】王利强, 姚国华, 张艳春, 李锋, 冯宝军, 王洪光, 白竟超, 邵枫
【申请人】国电内蒙古晶阳能源有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年1月27日