一种没有四氯化硅排放的多晶硅生产法是怎么回事？

一种没有四氯化硅排放的多晶硅生产法是怎么回事？

“一种没有四氯化硅排放的多晶硅的生产法”是一项新技术，已申请国家发明专利。 

近年来，我国的多晶硅产业得到了蓬勃发展，从而产生的四氯化硅越来越多，由于寻找不到四氯化硅合理的使用途径，又缺乏有效的处理技术，所以使得四氯化硅大量过剩、积存。 

一些多晶硅生产厂家把四氯化硅白送，甚至倒贴钱外送。 

“一种没有四氯化硅排放的多晶硅的生产法”的目的就是提供一种没有四氯化硅排放的多晶硅生产方法，以解决四氯化硅的过剩、积存问题，从而防止四氯化硅对环境的污染。 

怎样才能做到没有四氯化硅排放？ 

如图1所示，“一种没有四氯化硅排放的多晶硅的生产法”是首先以氢气（H2）和合成炉生产的三氯氢硅（粗SiHCl3）为原料，用改良西门子法来生产多晶硅，然后将改良西门子法产生的副产品四氯化硅（粗SiCl4）回收，经提纯系统提纯，使其纯度达到9N以上的四氯化硅精料（SiCl4）与纯度达到5N～6N的氢气（H2），在挥发器里鼓泡混合后送入还原炉，四氯化硅（SiCl4）在高温环境中与氢气（H2）发生还原反应，反应产生的硅沉积在表面温度高达1150～1250℃的硅棒（热载体）上，形成多晶硅；没能在还原炉内参加反应的四氯化硅、氢气和反应生成物氯化氢被一起作为尾气从还原炉中排出后送进分气塔，其中有少于50％的尾气从分气塔底部出来再经过冷冻分离器分离，氢气（H2）和氯化氢（HCl）被送入干法回收系统，干法回收系统将氢气（H2）和氯化氢（HCl）分离，分离出的氯化氢（回收HCl）送回合成炉去生产三氯氢硅（粗SiHCl3），分离出的氢气（回收H2）一部分与新氢气（原料H2）一起被送入净化系统提纯，纯度达到5N～6N后去还原炉参加还原反应，另一部分氢气（回收H2）被送入制砣机里被点燃，与被送入制砣机的氧气（O2）一起形成氢氧火焰；经过冷冻分离器分离出的液态的四氯化硅（回收SiCl4）直接送入制砣机的氢氧火焰中，被火焰中的产生物水解，生成的二氧化硅沉积在1600～1800℃高温的石英砣上生成石英玻璃，反应生成的尾气送尾气治理系统去治理，合格后排放；分气塔里有大于50％的尾气是从分气塔顶部出来，然后通过混合器与纯度达到5N～6N的氢气（H2）混合，再进入挥发器里鼓泡，与四氯化硅（SiCl4）混合后被重新送回还原炉再次使用。 

图1　没有四氯化硅排放的多晶硅的生产法 

“一种没有四氯化硅排放的多晶硅的生产法”所用的分气塔（图2）是一个上下都带有封头的立式封闭筒体，中部开有进气口，顶部和下部各开有一个出气口；使用时，尾气从中部进气口进入塔内后速度变慢，密度小的氢气上浮从塔顶部的出气口流出，密度大的四氯化硅和氯化氢下沉从塔底部的出气口流出，从而实现了氢气与四氯化硅和氯化氢的分离；为阻碍四氯化硅和氯化氢顺利随氢气上浮，以便于分离，该法所用的分气塔内上部，高于进气口500～800mm处有一固定在塔壁上的筛板，筛板上放有200～500mm厚的填料。 

图2　分气塔 

1—分气塔；2—进气口；3—上出气口；4—下出气口；5—筛板；6—填料 

该法所用的分气塔内筛板上放的填料，可以是精馏塔中常用的不锈钢填料；可以是不锈钢丝网；可以是石英玻璃碎片；可以是石英玻璃棉；可以是石英玻璃布；可以是直径在10mm以内，长度小于30mm的石英玻璃短管；也可以是上述填料任意形式的组合物。 

“一种没有四氯化硅排放的多晶硅的生产法”的优点如下。 

（1）没有四氯化硅排放，从而可以防止四氯化硅对环境的污染。 

（2）将改良西门子法产生的四氯化硅回收，作为原料来生产多晶硅、石英玻璃，不仅实现废物再利用，节约能源（改良西门子法所用的氯化氢和工业硅粉都需要消耗大量的能源才可获得），降低生产成本，而且还增加产品（石英玻璃）。 

（3）采用分气塔将四氯化硅反应生成的尾气分为两部分，一部分从分气塔顶部出来后被重新送回还原炉再次使用，这样一来，这部分尾气就不用再为使氢气与尾气中其他物料分离而进行冷冻降温，也不用再进行干法氢气回收，实现了直接循环再利用。从而可使冷冻降温系统和干法氢气回收系统变小，不仅节省资源，同时也节省能源。