三氯氫硅生產(chǎn)工藝流程

硅氫氯化法該方法是用冶金級(jí)硅粉，作原料，與氯化氫氣體反應(yīng)。可使用銅或鐵基催化劑。反應(yīng)在200 800和0。05 3mpa下進(jìn)行2Si+HCL======HsiCL3+SiCL4+3H2該反應(yīng)所用反應(yīng)器經(jīng)歷了從固定床、攪拌床到流化床的發(fā)展過(guò)程。工藝也從間歇發(fā)展到連續(xù)。反應(yīng)器由碳鋼制成，預(yù)先將歸粒子加入到反應(yīng)器，加熱到所需地溫度后，從底部連續(xù)通入氯化氫氣體，產(chǎn)物及未反應(yīng)物料被連續(xù)輸出，經(jīng)除塵精制后，用于生產(chǎn)高純多晶硅和高純硅烷。上述反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱為-141。8千焦/摩爾升高溫度有利于提高反應(yīng)速率，但同時(shí)導(dǎo)致三氯氫硅選擇性下降，通過(guò)優(yōu)化反映溫度，可明顯提高三氯氫硅的選擇率。例如在300---425度和2到5千帕條件下使硅和氯化氫反應(yīng)，產(chǎn)物以600---1000千克/小時(shí)輸出，三氯氫硅的選擇率竟高達(dá)80—88%，副產(chǎn)物包括質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%--2%二氯硅烷和1—4%的縮聚物，其余為四氯化硅。氯化氫氣體中的水分三氯氫硅的收率優(yōu)很大影響。，因此必須嚴(yán)格干燥。硅與氯化氫生成三氯氫硅的反應(yīng)應(yīng)該是零級(jí)反應(yīng)，使用純度大于99。99%的硅原料時(shí)氫硅的收率較低。在一個(gè)微型反應(yīng)器中作了研究，結(jié)果表明冶金級(jí)原料中所含雜質(zhì)鋁對(duì)反應(yīng)有催化作用，可使反應(yīng)溫度降低，三氯氫硅收率提高。，四氯化硅氫化法3SiCL4+2H2+Si===============4HsiCL3反應(yīng)溫度400 800壓力2 4兆帕該反應(yīng)為平衡反應(yīng)，為提高三氯氫硅的收率，優(yōu)選在氯化氫存在下進(jìn)行，原料采用冶金級(jí)產(chǎn)產(chǎn)品通過(guò)預(yù)活化除去表面的氧化物后，可進(jìn)一步提高三氯氫硅的收率三氯氫硅與四氯化硅沸點(diǎn)差距25度，且不產(chǎn)生共沸物，所以比較容易分離。三氯氫硅生產(chǎn)工藝流程三氯氫硅合成。將硅粉卸至轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤，通過(guò)管道用氣體輸送至硅粉倉(cāng)，再加入硅粉干燥器，經(jīng)過(guò)圓盤給料機(jī)并計(jì)量后加入三氯氫硅合成爐。在三氯氫硅合成爐內(nèi)，溫度控制在 80—310°C，硅粉和氯化氫發(fā)生反應(yīng)，生成三氯氫硅和四氯化硅。生成的三氯氫硅和四氯化硅氣體經(jīng)沉降器、旋風(fēng)分離器和袋式過(guò)濾器除去粉塵及高氯硅烷，經(jīng)水冷后經(jīng)隔膜壓縮機(jī)加壓，再用-35C冷媒冷凝為液體。不凝性氣體通過(guò)液封罐進(jìn)入尾氣淋洗塔，經(jīng)酸堿淋洗達(dá)標(biāo)后排放。三氯氫硅分離。三氯氫硅和四氯化硅混合料（三氯氫硅含量為80—85%）進(jìn)入加壓塔，采用兩塔連續(xù)提純分離，通過(guò)控制一定的回流比，最終得到三氯氫硅含量為99%以上的產(chǎn)品和四

氯化硅含量為95%以上的副產(chǎn)物。含塵廢氣主要是輸送硅粉的氮?dú)?，先?jīng)布袋除塵回收硅粉，然后經(jīng)水洗滌，洗滌廢水經(jīng)沉淀后循環(huán)使用，尾氣洗滌后排入大氣。布袋除塵器除塵率為99%，洗滌除塵率按50%計(jì)，總除塵效率達(dá)到99.5%，經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放。不凝氣體主要含有保護(hù)氣體，其余還含有少量的氯硅烷、氯化氫等。經(jīng)過(guò)低溫冷凝后剩余的不凝氣送廢氣處理裝置，氯硅烷系列遇水迅速分解成硅酸和氯化氫，氯化氫氣體先被稀鹽酸循環(huán)吸收為濃鹽酸回收使用，微量部分被堿液吸收、反應(yīng)。廢氣主要成份有氮?dú)?，廢氣經(jīng)淋洗處理后，通過(guò)車間排氣筒達(dá)標(biāo)排放。在滿足要求的前提下盡量選用轉(zhuǎn)速低、噪聲小的設(shè)備；同時(shí)對(duì)鼓風(fēng)機(jī)設(shè)獨(dú)立的隔聲間，與所在的樓層分開(kāi)，以減輕振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲；對(duì)空壓機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、泵等進(jìn)氣管裝消音器，并設(shè)隔聲操作室，減少室內(nèi)噪聲污染，改善工人作業(yè)環(huán)境。煙筒設(shè)置足夠的高度，使煙氣的排放符合國(guó)家《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求。三氯氫硅三氯氫硅SiHCl3別名英文名硅氯仿、硅仿、三氯硅烷； Trichlorosilane、Silicochloroform.用途單晶硅原料、外延成長(zhǎng)、硅液、硅油、化學(xué)氣相淀積、硅酮化合物制造、電子氣。制法⑴在高溫下Si和HCl反應(yīng)。(2)用氫還原四氯化硅(采用含鋁化合物的催化劑)。理化性質(zhì)分子量：135.43熔點(diǎn)(101.325kPa):-134°C；沸點(diǎn)(101.325kPa):31.8°C；液體密度(0°C)：1350kg/m3；相對(duì)密度(氣體，空氣=1):4.7；蒸氣壓(-16.4C)：13.3kPa；(14.5C)：53.3kPa；燃點(diǎn)：-27.8C；自燃點(diǎn)：104.4C；閃點(diǎn)：-14C；爆炸極限：6.9?70%；毒性級(jí)別：3；易燃性級(jí)別：4；易爆性級(jí)別：2三氯硅烷在常溫常壓下為具有刺激性惡臭易流動(dòng)易揮發(fā)的無(wú)色透明液體。 在空氣中極易燃燒，在-18C以下也有著火的危險(xiǎn)，遇明火則強(qiáng)烈燃燒，燃燒時(shí)發(fā)出紅色火焰和白色煙，生成SiO2、HCl和Cl2:SiHCl3+O2-SiO2+HCl+Cl2；三氯硅烷的蒸氣能與空氣形成濃度范圍很寬的爆炸性混合氣，受熱時(shí)引起猛烈的爆炸。它的熱穩(wěn)定性比二氯硅烷好，在 900C時(shí)分解產(chǎn)生氯化物有毒煙霧(HCl)，還生成Cl2和Si。遇潮氣時(shí)發(fā)煙，與水激烈反應(yīng)：2SiHCl3+3H2O—->(HSiO)2O+6HCl；在堿液中分解放出氫氣:SiHCl3+3NaOH+H2O—-Si(OH)4+3NaCl+H2；與氧化性物質(zhì)接觸時(shí)產(chǎn)生爆炸性反應(yīng)。與乙炔、烴等碳?xì)浠衔锓磻?yīng)產(chǎn)生有機(jī)氯硅烷：SiHCl3+CH三CH——CH2CHSiCl3、SiHCl3+CH2=CH2—-CH3CH2SiCl3在氫化鋁鋰、氫化硼鋰存在條件下，SiHCl3可被還原為硅烷。容器中的液態(tài)SiHCl3當(dāng)容器受到強(qiáng)烈撞擊時(shí)會(huì)著火。可溶解于苯、醚等。無(wú)水狀態(tài)下三氯硅烷對(duì)鐵和不銹鋼不腐蝕，但是在有水分存在時(shí)腐蝕大部分金屬。毒性小鼠-吸入LC50:1.5?2mg/L最高容許濃度：1mg/m3三氯硅烷的蒸氣和液體都能對(duì)眼睛和皮膚引起灼傷，吸入后刺激呼吸道粘膜引起各種癥狀(參見(jiàn)四氯化硅)。安全防護(hù)液體用玻璃瓶或金屬桶盛裝，容器要存放在室外陰涼干燥通風(fēng)良好之處或在易燃液體專用庫(kù)內(nèi)，要與氧化劑、堿類、酸類隔開(kāi)，遠(yuǎn)離火種、熱源，避光，庫(kù)溫不宜超過(guò)