冷氢化技术

本帖最后由 xingxing916 于 2011-12-5 10:07 编辑
1．１　冷氢化技术　
利用可逆反应　：
３ＳｉＣＩ４＋２Ｈ２＋Ｓｉ—→４ＳｉＨＣ１３，　
采用铜基或铁基催化剂，在　４００—８００℃和　２—４ＭＰａ的条件下，在流化床反应器内将四氯化硅转化为生产多晶硅的原料三氯氢硅。在体系中可加人氯化氢气体以提高三氯氢硅的收率。为了优化反应条件，可使用表面均匀分布硅化铁或硅化铜的金属硅粒子作原料，与四氯化硅、氢气以及氯化氢反应生产三氯氢硅。生产这种硅粒子的方法有：使硅粒子与计量的催化剂混合后熔融，然后快速冷却。该工艺对设备的要求较为苛刻，这主要是由于还原炉内压力极大且温度较高。国内个别多晶硅生产企业从国外购入采用该工艺的生产设备，但由于安全原因而放弃了使用。　
1．２　热氢化技术　
热氢化技术是利用反应　：
ＳｉＣ１　＋Ｈ２—→ｓｉＨＣｌ，＋ＨＣ１
将四氯化硅还原生成三氯氢硅。在该工艺中，还原反应器内采用石墨棒作为加热材料，以电加热的方式将反应器内温度维持在　１２５０℃左右，反应器内的压力在０．２５～０．４０　ＭＰａ的范围内。氢气流量与四氯化硅流量的比例为（３～４）：１，充分混合后升温至２００—３００　ｏＣ，通人反应器进行反应。该工艺的四氯化硅的单程转化率以及三氯氢硅的收率为２０％左右。经过能量核算，采用该工艺每生产　１　ｋｇ三氯氢硅耗电６—８ ｋＷ　・ｈ。由于采用石墨作为加热材料，在高温下石墨可能与四氯化硅和氢气发生反应，生成氯代烷烃，如氯甲烷、氯仿等，这些氯代烷烃夹杂在生成的三氯氢硅中，如果不完全分离，将影响多晶硅产品的质量，因此，反应器中温度不能更高。这是该工艺单程转化率不高的主要原因。另外，在较高的温度下，四氯化硅可能与氢气发生反应，生成少量的单质硅粉，这些单质硅粉覆盖在高温石墨加热棒的表面并形成松散层，可导致石墨棒间火花放电而损坏设备。这种技术已在四川乐山新光硅业有限公司得到很好的使用。