一種利用三氯氫硅制備顆粒多晶硅的系統(tǒng)技術方案

本實用新型專利技術公開了一種利用三氯氫硅制備顆粒多晶硅的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：三氯氫硅歧化塔，利用催化劑使通入的三氯氫硅發(fā)生兩步歧化反應，生成二氯二氫硅、硅烷；再通過精餾提純將所述二氯二氫硅、所述硅烷和所述四氯化硅進行分離；硅烷分離器，和所述三氯氫硅歧化塔連接，接收所述二氯二氫硅和所述硅烷，并通過精餾分離將所述二氯二氫硅和所述硅烷進行分離；硅烷流化床反應器，和所述硅烷分離器連接，接收所述硅烷，為所述硅烷和外界通入的氫氣提供反應空間進行反應，以獲得所述顆粒多晶硅。本實用新型專利技術制備的顆粒多晶硅產品的純度可以作為太陽能級多晶硅，制備的產品純度高，制備工藝簡單，并且能耗低。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
—種利用三氯氫硅制備顆粒多晶硅的系統(tǒng)
本申請涉及化工領域，尤其涉及一種利用三氯氫硅制備顆粒多晶硅的系統(tǒng)。
技術介紹
多晶硅是制備太陽能電池的原材料，是全世界光伏產業(yè)的基礎。當今世界上生產高純度多晶硅的主流技術為改良的西門子法。改良西門子法主要利用三氯氫硅發(fā)生化學沉積反應制備棒狀多晶硅，其優(yōu)點是技術成熟，產品質量穩(wěn)定可靠，缺點是工藝流程長，生產成本偏高。近年來，隨著直拉單晶硅連續(xù)控制技術的發(fā)展和成熟，顆粒多晶硅制備工藝成為一種很有前途的新技術，將得到快速發(fā)展，并有可能成為部分替代改良西門子法準備多晶硅的技術工藝。
技術實現(xiàn)思路
為克服上述不足，本技術提供了一種利用三氯氫硅制備顆粒多晶硅的系統(tǒng)，目的是通過利用三氯氫硅歧化制備硅烷氣并進而利用流化床化制備顆粒多晶硅，從而提供一種能耗低、反應尾氣不需要大量分離，可以循環(huán)的連續(xù)化生產方法來制備高純度顆粒多晶娃。 具體來說，本技術提供了一種利用三氯氫硅制備顆粒多晶硅的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:三氯氫硅歧化塔，利用催化劑使通入的三氯氫硅發(fā)生兩步歧化反應，生成二氯二氫硅、四氯化硅、硅烷；再通過精餾提純將所述二氯二氫硅、所述硅烷和所述四氯化硅進行分離；硅烷分離器，和所述三氯氫硅歧化塔連接，接收所述二氯二氫硅和所述硅烷，并通過精餾分離將所述硅烷和所述二氯二氫硅進行分離；硅烷流化床反應器，和所述硅烷分離器連接，接收所述硅烷，為所述硅烷和外界通入的氫氣提供反應空間進行反應，以獲得所述顆粒多晶娃。 優(yōu)選的，所述三氯氫硅歧化塔的上部為第一精餾段、中部為雙層催化劑層、下部為第一提餾段；所述雙層催化劑層填充有所述催化劑；所述三氯氫硅歧化塔利用所述雙層催化劑層使所述三氯氫硅發(fā)生兩步歧化反應，生成所述二氯二氫硅、所述硅烷和所述四氯化硅，然后通過精餾提純功能，使所述二氯二氫硅、所述硅烷從所述三氯氫硅歧化塔的頂部采出，使所述四氯化硅從所述三氯氫硅歧化塔的底部采出。 優(yōu)選的，所述系統(tǒng)還包括:三氯氫硅緩沖罐，用于存儲三氯氫硅；三氯氫硅輸送泵，連接在所述三氯氫硅緩沖罐和所述三氯氫硅歧化塔之間；將所述三氯氫硅從所述三氯氫硅緩沖罐中輸送到所述三氯氫硅歧化塔進行反應。 優(yōu)選的，所述系統(tǒng)還包括:三氯氫硅歧化塔冷凝器，連接在所述三氯氫硅歧化塔頂部；三氯氫硅歧化塔回流罐，連接在所述三氯氫硅歧化塔冷凝器和三氯氫硅歧化塔回流泵之間；所述三氯氫硅歧化塔回流泵，連接在所述三氯氫硅歧化塔頂部；其中，從所述三氯氫硅歧化塔的頂部出來的二氯二氫硅、硅烷經過所述三氯氫硅歧化塔冷凝器冷卻降溫，被冷凝下來的二氯二氫硅和硅烷流入所述三氯氫硅歧化塔回流罐中，并通過所述三氯氫硅歧化塔回流泵輸送至所述三氯氫硅歧化塔頂部；三氯氫硅歧化塔再沸器，連接在所述三氯氫硅歧化塔底部提供熱源。 優(yōu)選的，所述硅烷分離塔的上部為第二精餾段、下部為第二提餾段；所述硅烷分離塔利用精餾分離功能，使所述硅烷從所述硅烷分離塔的頂部采出，使所述二氯二氫硅從所述硅烷分離塔的底部采出。 優(yōu)選的，所述系統(tǒng)還包括:硅烷分離塔再沸器，連接在所述硅烷分離塔底部提供熱源；硅烷分離塔頂冷凝器；硅烷分離塔頂回流罐，連接所述硅烷分離塔頂冷凝器；硅烷分離塔頂回流泵，連接所述硅烷分離塔頂回流罐，其中，從所述硅烷分離塔的頂部出來的硅烷經過所述硅烷分離塔頂冷凝器冷卻降溫，然后流入所述硅烷分離塔頂回流罐，并通過所述硅烷分離塔頂回流泵輸送至所述硅烷分離塔的頂部。 優(yōu)選的，所述系統(tǒng)還包括:硅烷預熱器，和所述硅烷分離器連接，用于將所述硅烷分離器采出的硅烷進行預熱；硅烷氣緩沖罐，和所述硅烷預熱器連接，用于將預熱的硅烷氣體進行緩存；硅烷氫氣混合器，連接在所述硅烷氣緩沖罐和所述硅烷流化床反應器之間，用于將外界通入的氫氣與預熱后的硅烷氣進行混合，然后輸送至所述硅烷流化床反應器。 優(yōu)選的，所述系統(tǒng)還包括:硅烷流化床外加熱器，為所述硅烷流化床反應器提供熱源；晶硅種加料罐，為所述硅烷流化床反應器提供晶種，以使所述硅烷與所述氫氣在所述晶種表面反應析出晶體硅。 優(yōu)選的，尾氣一級冷凝器連接所述硅烷流化床外加熱器，尾氣二級冷凝器連接所述尾氣一級冷凝器，將所述硅烷流化床反應器反應后的尾氣進行冷凝降溫；壓縮機前緩沖罐連接在所述尾氣二級冷凝器和氫氣循環(huán)壓縮機之間，所述氫氣循環(huán)壓縮機連接壓縮機后緩沖罐；壓縮后氣預熱器，連接所述壓縮機后緩沖罐，將加壓后的反應尾氣進行預熱，并再次輸送至所述硅烷流化床反應器反應。 通過本技術的一個或者多個技術方案，本技術具有以下有益效果或者優(yōu)占- ^ \\\. 本技術提供了一種利用三氯氫硅制備顆粒多晶硅的系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括三氯氫硅歧化塔、硅烷分離器、硅烷流化床反應器。將三氯氫硅通入三氯氫硅歧化塔中，使得三氯氫硅在催化劑的作用下，發(fā)生兩步歧化反應得到二氯二氫硅、硅烷，然后將二氯二氫硅和硅烷通入硅烷分離器進一步進行精餾分離獲得高純度的硅烷氣體，然后通過硅烷流化床反應器進行硅烷的熱分解，得到顆粒多晶硅產品。本技術制備的顆粒多晶硅產品的純度可以作為太陽能級多晶硅，制備的產品純度高，制備工藝簡單，并且能耗低。 【附圖說明】 圖1為本技術實施例中利用三氯氫硅制備顆粒多晶硅的系統(tǒng)架構圖。 附圖標記說明:三氯氫硅緩沖罐1，三氯氫硅輸送泵2，三氯氫硅歧化塔3，三氯氫娃歧化塔冷凝器4,三氯氫娃歧化塔回流罐5,三氯氫娃歧化塔回流泵6,三氯氫娃歧化塔再沸器7，硅烷分離塔8，硅烷分離塔再沸器9，硅烷分離塔頂冷凝器10，硅烷分離塔頂回流罐11，硅烷分離塔頂回流泵12，硅烷預熱器13，硅烷氣緩沖罐14，硅烷氫氣混合器15，硅烷流化床反應器16，硅烷流化床外加熱器17，硅晶種加料罐18，尾氣一級冷凝器19，尾氣二級冷凝器20，壓縮機前緩沖罐21，氫氣循環(huán)壓縮機22，壓縮機后緩沖罐23，壓縮后氣預熱器24。 【具體實施方式】 為了使本申請所屬
中的技術人員更清楚地理解本申請，下面結合附圖，通過具體實施例對本申請技術方案作詳細描述。 實施例一: 在本技術實施例中，描述了一種利用三氯氫硅制備顆粒多晶硅的系統(tǒng)。 參見圖1，本技術涉及的系統(tǒng)主要包括三氯氫硅歧化塔3、硅烷分離塔8、硅烷流化床反應器16三個部分。 [0021 ] 下面對這三個部分分別進行介紹。 三氯氫硅歧化塔3。 三氯氫硅歧化塔3的主要作用是:利用催化劑使通入的三氯氫硅發(fā)生兩步歧化反應，生成二氯二氫硅、硅烷和四氯化硅；再通過精餾提純將二氯二氫硅、硅烷和四氯化硅進行分離。 具體來說，三氯氫硅歧化塔3的上部為第一精餾段、中部為雙層催化劑層、下部為第一提餾段；雙層催化劑層填充有催化劑；催化劑包括但不限于是:大孔性季胺鹽樹脂催化劑。在此結構下，三氯氫硅物料從雙層催化劑層下部位置進料，三氯氫硅歧化塔3利用雙層催化劑層使三氯氫硅發(fā)生兩步歧化反應，生成二氯二氫硅、硅烷和四氯化硅，然后通過精餾提純功能，使二氯二氫硅、硅烷從三氯氫硅歧化塔3的頂部采出，使四氯化硅從三氯氫硅歧化塔3的底部采出。 更為具體的，三氯氫硅歧化塔3的操作壓力控制在0.1MPa (G)?0.5MPa (G)，優(yōu)選0.4MPa (G)。 硅烷分離塔8。 硅烷分離塔8和三氯氫硅歧化塔3連接。 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用三氯氫硅制備顆粒多晶硅的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：?三氯氫硅歧化塔，利用催化劑使通入的三氯氫硅發(fā)生兩步歧化反應，生成二氯二氫硅、硅烷；再通過精餾提純將所述二氯二氫硅、所述硅烷和所述四氯化硅進行分離；?硅烷分離器，和所述三氯氫硅歧化塔連接，接收所述二氯二氫硅和所述硅烷，并通過精餾分離將所述二氯二氫硅和所述硅烷進行分離；?硅烷流化床反應器，和所述硅烷分離器連接，接收所述硅烷，為所述硅烷和外界通入的氫氣提供反應空間進行反應，以獲得所述顆粒多晶硅。

【技術特征摘要】
1.一種利用三氯氫硅制備顆粒多晶硅的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 三氯氫硅歧化塔，利用催化劑使通入的三氯氫硅發(fā)生兩步歧化反應，生成二氯二氫硅、硅烷；再通過精餾提純將所述二氯二氫硅、所述硅烷和所述四氯化硅進行分離； 硅烷分離器，和所述三氯氫硅歧化塔連接，接收所述二氯二氫硅和所述硅烷，并通過精餾分離將所述二氯二氫硅和所述硅烷進行分離； 硅烷流化床反應器，和所述硅烷分離器連接，接收所述硅烷，為所述硅烷和外界通入的氫氣提供反應空間進行反應，以獲得所述顆粒多晶硅。2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述三氯氫硅歧化塔的上部為第一精餾段、中部為雙層催化劑層、下部為第一提餾段；所述雙層催化劑層填充有所述催化劑。3.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 二氯氫娃緩沖te; 三氯氫硅輸送泵，連接在所述三氯氫硅緩沖罐和所述三氯氫硅歧化塔之間。4.如權利要求1或3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 三氯氫硅歧化塔冷凝器，連接在所述三氯氫硅歧化塔頂部； 三氯氫硅歧化塔回流罐，連接在所述三氯氫硅歧化塔冷凝器和三氯氫硅歧化塔回流泵之間； 所述三氯氫硅歧化塔回流泵，連接在所述三氯氫硅歧化塔頂部； 其中，從所述三氯氫硅歧化塔的頂部出來的二氯二氫硅和硅烷經過所述三氯氫硅歧化塔冷凝器冷卻降溫，被冷凝下來的二氯二氫硅和硅烷流入所述三氯氫硅歧化塔回流罐中，并通過所述三氯氫硅歧化塔回流泵輸送至所述三氯氫硅歧化塔頂部； 三氯氫硅歧化塔再沸器，連接在所述三氯氫硅歧化塔底部提供熱源。5.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述硅烷分離塔的上部為第二精餾段...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：譚德軍，
申請(專利權)人：譚德軍，
類型：新型
國別省市：湖北;42