三氯氢硅生产工艺
三氯氢硅（简称TCS）是一种无机化学品，主要用于半导体、光电子、电子化学等领域。下面是三氯氢硅的生产工艺简介。
三氯氢硅的生产主要采用化学反应法，通常从硅源和氯源出发，经过多步反应得到三氯氢硅。
首先，将高纯度的石英砂（SiO2）与异氰酸酯（比如甲基异
氰酸酯）在氯化亚砜存在下反应，生成含有异氰酸酯基团的氯硅酮。反应条件一般为高温高压，例如180-200℃，3-5 MPa。反应方程式如下：
SiO2 + 2 ROCN + SO2Cl2 → Si(OCN)2Cl2 + SO2 + 2 HCl
接下来，将得到的氯硅酮与硅源（比如高纯度的多晶硅或硅锭）反应，生成TCS和其他副产物。该反应需要在惰性气体（如
氩气）保护下进行，反应条件一般是中高温（例如800-1200℃）下，产物需要通过真空蒸馏进行分离纯化。反应方程式如下：
Si(OCN)2Cl2 + 2 Si → 2 SiCl4 + Si(OCN)4
最后，通过进一步的处理和纯化，得到高纯度的三氯氢硅。处理方法可以包括蒸馏、结晶、过滤等。经过这些步骤，可以得到符合要求的三氯氢硅产品。
需要注意的是，三氯氢硅在生产和储存过程中，由于其高度腐蚀性，需要特殊的防腐措施。生产厂商必须配备防腐材料和设备，进行严格的操作控制和安全管理，以确保生产过程的安全
性。
以上是三氯氢硅的生产工艺的简要介绍。具体的生产工艺可能还包括一些中间反应和纯化步骤，以上只是一个概述。
安全操作规程 一、概述 1. 三氯氢硅的用途 三氯氢硅是生产半导体用硅的主要中间体，是有机硅行业中硅烷偶联剂的主 要原材料。随着光伏产业的迅猛发展，太阳能电池对多晶硅的需求量大幅增长， 三氯氢硅是改良西门子法生产多晶硅的主要原材料。 2. 三氯氢硅的生产机理 干燥的硅粉和干燥的氯化氢气体在 320°C、0.1Mpa 左右的工艺条件下， 在三氯氢硅合成炉内以流化的形式反应生成三氯氢硅，其化学反应方程式如 下： Si + 3HCL = SiHCL 3 + H 2 + 50 千卡 在上述工艺条件下，硅粉与氯化氢反应还会产生四氯化硅，其化学反应方程 式如下： Si + 4HCL = SiCl 4 + 2H 2 + 57。4 千卡 3. 三氯氢硅的物性 分子式： SiHCl -134 C 沸点(101.325kPa ) : 31。8C 爆炸极限：6。9 ----- 70.0%。 三氯硅烷在常温常压下是具有刺激性恶臭、易流动、易挥发的无色透明 液体，易水解，溶于有机溶剂，水解时产生氯化氢气体而具有强刺激性，空气中能燃 烧。 4. 四氯化硅的物性 分子式： SiCl 沸点（101。325kPa ）： 57。6°C 分子量: 135 。5 熔点: 相对密度: （水二1） 1。35、（空气二1） 4.7 分子量： 169 。 90
相对密度：（水=1） 1.48、（空气=1） 5。86 四氯化硅为无色或淡黄色发烟液体，有刺激性气味，易潮解，性质稳定，可混溶于苯、氯仿、石油醚等多数有机溶剂。 四氯化硅属酸性腐蚀品，主要用于制取纯硅、硅酸乙酯等，也用于制取烟幕剂。 二、氯化氢干燥岗位操作法 1.流程叙述 来自氯碱厂氯碱氯化氢工段的氯化氢气体以管输的形式进入氯化氢厂房内石墨冷凝器进行深冷脱水处理，除雾后经石墨预热器将深冷后的氯化氢气体升至常温以上，进入硫酸干燥塔作进一步的脱水干燥处理.干燥后的氯化氢气体用氯化氢压缩机增压至0。15Mpa去三氯氢硅厂房。 2.岗位任务 2. 1氯化氢厂房及三氯氢硅贮罐区、四氯化硅贮罐区所有设备、管线的巡检；2. 2盐酸、稀硫酸的装车操作及浓硫酸的卸车操作； 2. 3硫酸干燥塔换酸操作； 2.4三氯氢硅、四氯化硅槽车的装车操作； 3.主要工艺指标 氯化氢纯度N92。0% 压力N0。01 Mpa； 石墨冷凝器出口温度：-12C; 石墨预热器出口温度：45C 氯化氢缓冲罐进口压力:0°12Mpa； 浓硫酸纯度N98.0%； 硫酸干燥塔内硫酸纯度N95.0%； 三氯氢硅贮罐、粗品贮罐操作温度W25C 压力W0.05Mpa； 粗品贮罐液位：5-—48m3 四氯化硅贮罐操作压力W0。05Mpa；四氯化硅贮罐液位:40--630m3; 4.开车前的准备和检查
多晶硅工艺-三氯氢硅 一、引言 多晶硅工艺是目前制备太阳能电池的主要方法之一、多晶硅的组织结构比单晶硅要简单，制造成本也较低，因此成为了太阳能电池工业中的主流材料之一、而三氯氢硅是多晶硅工艺中重要的原料之一，它作为硅源被广泛应用于多晶硅制备过程中。 二、三氯氢硅的制备方法 三氯氢硅的制备方法有多种，常见的方法有氢气法、氯化硅法和氯化铜法等。其中，氢气法是最常用的一种制备方法。下面将详细介绍氢气法的制备过程。 1.原料准备 制备三氯氢硅的原料主要有硅和氯气。硅可以使用纯度较高的硅片或硅粉进行制备，氯气可以通过工业方法制备。 2.反应过程 氢气法制备三氯氢硅的反应过程可简化为以下几个步骤： 1)反应器预热：将反应器加热至适宜的温度，通入惰性气体预热反应器，以提高反应速率和产率。 2)加入硅和氯气：将预热后的反应器中加入硅和氯气，通过恒定的氯气流量和温度条件下进行反应。
3)反应：反应温度通常在300-400摄氏度之间，硅和氯气在反应器中进行反应，产生三氯氢硅。反应得到的三氯氢硅通过惰性气体进行冷凝、收集和净化。 4)分离：通过适当的物理和化学方法对反应产物进行分离，获取纯度较高的三氯氢硅。 3.设备要求 氢气法制备三氯氢硅的设备主要有加热炉、反应器、冷凝装置、气体净化装置等。反应器通常采用耐高温、耐腐蚀的材料制成，反应过程中需要控制反应器的温度和氯气的流量，以确保反应的稳定进行。 三、多晶硅制备工艺 制备三氯氢硅是多晶硅制备工艺中的重要环节之一、下面将介绍多晶硅制备工艺的主要步骤。 1.多晶硅生长 多晶硅的生长过程通常通过液相生长法进行。该方法将三氯氢硅溶液在高温条件下注入反应器中，通过加热和控制温度来促进多晶硅的生长。 2.多晶硅晶体形态 多晶硅生长过程中，晶体形态的控制十分重要。晶体形态会影响多晶硅的电性能和其它物理性能。因此，需要通过适当的温度、时间和添加剂等方法来控制晶体形态。 3.多晶硅纯化
硅氢氯化法 该方法是用冶金级硅粉，作原料，与氯化氢气体反应。可使用铜或铁基催化剂。反应在200---800和0。05---3mpa下进行 2Si+HCL======HsiCL3+SiCL4+3H2 该反应所用反应器经历了从固定床、搅拌床到流化床的发展过程。工艺也从间歇发展到连续。反应器由碳钢制成，预先将归粒子加入到反应器，加热到所需地温度后，从底部连续通入氯化氢气体，产物及未反应物料被连续输出，经除尘精制后，用于生产高纯多晶硅和高纯硅烷。 上述反应是放热反应，反应热为-141。8千焦/摩尔升高温度有利于提高反应速率，但同时导致三氯氢硅选择性下降，通过优化反映温度，可明显提高三氯氢硅的选择率。例如在300---425度和2到5千帕条件下使硅和氯化氢反应，产物以600---1000千克/小时输出，三氯氢硅的选择率竟高达80—88%，副产物包括质量分数1%--2%二氯硅烷和1—4%的缩聚物，其余为四氯化硅。 氯化氢气体中的水分三氯氢硅的收率优很大影响。，因此必须严格干燥。硅与氯化氢生成三氯氢硅的反应应该是零级反应，使用纯度大于99。99%的硅原料时氢硅的收率较低。在一个微型反应器中作了研究，结果表明冶金级原料中所含杂质铝对反应有催化作用，可使反应温度降低，三氯氢硅收率提高。， 四氯化硅氢化法 3SiCL4+2H2+Si===============4HsiCL3 反应温度400-----800 压力2---4兆帕 该反应为平衡反应，为提高三氯氢硅的收率，优选在氯化氢存在下进行，原料采用冶金级产产品通过预活化除去表面的氧化物后，可进一步提高三氯氢硅的收率三氯氢硅与四氯化硅沸点差距25度，且不产生共沸物，所以比较容易分离。 三氯氢硅生产工艺流程 三氯氢硅合成。将硅粉卸至转动圆盘，通过管道用气体输送至硅粉仓，再加入硅粉干燥器，经过圆盘给料机并计量后加入三氯氢硅合成炉。在三氯氢硅合成炉内，温度控制在80—310℃，硅粉和氯化氢发生反应，生成三氯氢硅和四氯化硅。生成的三氯氢硅和四氯化硅气体经沉降器、旋风分离器和袋式过滤器除去粉尘及高氯硅烷，经水冷后经隔膜压缩机加压，再用-35℃冷媒冷凝为液体。不凝性气体通过液封罐进入尾气淋洗塔，经酸碱淋洗达标后排放。 三氯氢硅分离。三氯氢硅和四氯化硅混合料（三氯氢硅含量为80—85%）进入加压塔，采用两塔连续提纯分离，通过控制一定的回流比，最终得到三氯氢硅含量为99%以上的产品和四
GMP-三氯氢硅工艺概述 wiki]多晶硅[/wiki]工艺流程 [wiki]氢[/wiki]气制备与净[wiki]化工[/wiki]序 在电解槽内经电解脱盐水制得氢气。电解制得的氢气经过冷却、分离液体后，进入除氧器，在[wiki]催化剂[/wiki]的作用下，氢气中的微量氧气与氢气反应生成水而被除去。除氧后的氢气通过一组吸附干燥器而被干燥。净化干燥后的氢气送入氢气贮罐，然后送往氯化氢合成、三氯氢硅氢还原、四氯化硅氢化工序。 电解制得的氧气经冷却、分离液体后，送入氧气贮罐。出氧气贮罐的氧气送去装瓶。 气液分离器排放废吸附剂、氢气脱氧器有废脱氧催化剂排放、干燥器有废吸附剂排放，均供货商回收再利用。氯化氢合成工序 从氢气制备与净化工序来的氢气和从合成气干法分离工序返回的循环氢 气分别进入本工序氢气缓冲罐并在罐内混合。出氢气缓冲罐的氢气引入氯化氢合成炉底部的燃烧枪。从液氯汽化工序来的氯气经氯气缓冲罐，也引入氯化氢合成炉的底部的燃烧枪。氢气与氯气的混合气体在燃烧枪出口被点燃，经燃烧反应生成氯化氢气体。出合成炉的氯化氢气体流经空气冷却器、水冷却器、深冷却器、雾沫分离器后，被送往三氯氢硅合成工序。 为保证安全，本装置设置有一套主要由两台氯化氢降膜吸收器和两套盐酸循环槽、盐酸循环泵组成的氯化氢气体吸收系统，可用水吸收因装置负荷调整或紧急泄放而排出的氯化氢气体。该系统保持连续运转，可随时接收并吸收装置排出的氯化氢气体。 为保证安全，本工序设置一套主要由废气处理塔、碱液循环槽、碱液循环
泵和碱液循环冷却器组成的含氯废气处理系统。必要时，氯气缓冲罐及管道内的氯气可以送入废气处理塔内，用氢氧化钠水溶液洗涤除去。该废气处理系统保持连续运转，以保证可以随时接收并处理含氯气体。 三氯氢硅合成工序 原料硅粉经吊运，通过硅粉下料斗而被卸入硅粉接收料斗。硅粉从接收料斗放入下方的中间料斗，经用热氯化氢气置换料斗内的气体并升压至与下方料斗压力平衡后，硅粉被放入下方的硅粉供应料斗。供应料斗内的硅粉用安装于料斗底部的星型供料机送入三氯氢硅合成炉进料管。 从氯化氢合成工序来的氯化氢气，与从循环氯化氢缓冲罐送来的循环氯化氢气混合后，引入三氯氢硅合成炉进料管，将从硅粉供应料斗供入管内的硅粉挟带并输送，从底部进入三氯氢硅合成炉。在三氯氢硅合成炉内，硅粉与氯化氢气体形成沸腾床并发生反应，生成三 氯氢硅，同时生成四氯化硅、二氯二氢硅、金属氯化物、聚氯硅烷、氢气等产物，此混合气体被称作三氯氢硅合成气。反应大量放热。合成炉外壁设置有水夹套，通过夹套内水带走热量维持炉壁的温度。出合成炉顶部挟带有硅粉的合成气，经三级旋风除尘器组成的干法除尘系 统除去部分硅粉后，送入湿法除尘系统，被四氯化硅液体洗涤，气体中的部分细小硅尘被洗下；洗涤同时，通入湿氢气与气体接触，气体所含部分金属氧化物发生水解而被除去。除去了硅粉而被净化的混合气体送往合成气干法分离工序。 合成气干法分离工序 从三氯氢硅氢合成工序来的合成气在此工序被分离成氯硅烷液体、氢气和氯化氢气体，分别循环回装置使用。 三氯氢硅合成气流经混合气缓冲罐，然后进入喷淋洗涤塔，被塔顶流下的
三氯氢硅及合成 一、三氯氢硅的基本性质 三氯氢硅在常温常压下为具有刺激性恶臭、易流动、易挥发的无色透明液体。分子量:135.43，熔点(101.325kPa)：-134℃；沸点(101.325kPa)：31.8℃；液体密度(0℃)：1350kg/m3；相对密度(气体，空气=1)：4.7；蒸气压(-16.4℃)：13.3kPa；(14.5℃)：53.3kPa；燃点：-27.8℃；自燃点：104.4℃；闪点：-14℃；爆炸极限：6.9～70%；在空气中极易燃烧，在-18℃以下也有着火的危险，遇明火则强烈燃烧，三氯氢硅燃烧时发出红色火焰和白色烟；三氯氢硅的蒸气能与空气形成浓度范围很宽的爆炸性混合气，受热时引起猛烈的爆炸。它的热稳定性比二氯硅烷好，三氯氢硅在900℃时分解产生氯化物有毒烟雾；遇潮气时发烟，与水激烈反应；在碱液中分解放出氢气；三氯氢硅与氧化性物质接触时产生爆炸性反应。与乙炔、烃等碳氢化合物反应产生有机氯硅烷；在氢化铝锂、氢化硼锂存在条件下，三氯氢硅可被还原为硅烷。容器中的液态三氯氢硅当容器受到强烈撞击时会着火。可溶解于苯、醚等。无水状态下三氯硅烷对铁和不锈钢不腐蚀，但是在有水分存在时腐蚀大部分金属。 二、三氯氢硅的用途 用于有机硅烷和烷基、芳基以及有机官能团氯硅烷的合成，是有机硅偶联剂中最基本的单体，同时也是制备多晶硅的主要原料。将三氯硅烷与氯乙烯或氯丙烯进行合成反应，再经精馏提纯，得到乙烯基
或丙烯基系列硅烷偶联剂产品。硅烷偶联剂几乎可以与任何一种材料交联，包括热固性材料、热塑性材料、密封剂、橡胶、亲水性聚合物以及无机材料等，在太阳能电池、玻璃纤维、增强树脂、精密陶瓷纤维和光纤保护膜等方面扮演着重要的角色，并在这些行业中发挥着不可或缺的重要作用。 三、三氯氢硅生产工艺 1、主要化学反应方程式为： Si + 3HCl = SiHCl3 + H2 Si + 4HCl = SiHCl4 + 2H2 2、生产装置主要由氯化氢干燥、三氯氢硅合成、三氯氢硅提纯和分离工序组成。生产工艺流程简述如下： 用管道送来的氯化氢气体，经冷却除水干燥、加压后依次进入氯化氢缓冲罐、-35℃石墨冷却器，酸雾脱水后，进入硫酸液环泵加压。加压后的氯化氢先经酸雾捕集器、氯化氢缓冲罐、再分别经流量调节阀、流量计、止逆阀进入三氯氢硅合成炉。外购袋装硅粉倒入硅粉池，用胶管借水环真空泵的抽力吸至硅粉干燥器，干燥后的硅粉经计量罐计量后由给料阀加入三氯氢硅合成炉，与来自氯化氢缓冲罐氯化氢在合成炉反应生成三氯氢硅和四氯化硅。 氯化氢与硅粉在三氯氢硅合成炉内反应生成三氯氢硅、四氯化硅、氢气。混合气体经沉降器、旋涡分离器、袋式过滤器、一级水冷器、二级水冷器、-35℃冷凝器，大部分三氯硅烷在膜压机前先冷凝下来，进入机前计量罐中，未冷凝的少量三氯硅烷、氯化氢和氢气进
多晶硅工艺-三氯氢硅 首先是原料制备，多晶硅生产过程中需要使用高纯度的多晶硅原料，一般采用金属硅、硅冶炼废料等制备。这些原料需要经过破碎、磨粉等步骤，得到粒度合适的原料粉末。 氯硅烷气相法是多晶硅制备的核心步骤。在该工艺中，三氯氢硅是最常用的反应物之一、其化学式为SiHCl3、氯硅烷气相法是通过将三氯氢硅及氧化剂（如氢氧化钠）加热反应，得到硅及氯化氢气体。反应过程可用化学反应方程式表示如下： SiHCl3+2NaOH->SiO2+2NaCl+2H2O 反应中，三氯氢硅与氢氧化钠反应生成二氧化硅、氯化钠和水。这一步骤中的反应条件和控制对于多晶硅质量的提高非常关键，需要控制反应温度、催化剂的使用量、气体流量等参数。 多晶硅生长是接下来的重要步骤。通过将氯硅烷气和氢气混合，进入炉中进行化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition, CVD）或者物理气相沉积（Physical Vapor Deposition, PVD）的方式，让硅原子沉积在衬底上，逐渐生长成大型的多晶硅晶体。 多晶硅生长过程中，需要控制温度、气氛、沉积速度等参数，以保证多晶硅晶体的质量和纯度，同时还需要控制晶体的取向和尺寸。 多晶硅生长完成后，还需要进行多晶硅切割。切割过程中，使用钻石线锯或者钻石盘等工具，将多晶硅晶体切割成适合太阳能电池制造的大小和形状。切割过程需要注意防止晶体的破损和浪费。
最后，将切割后的多晶硅晶体用于太阳能电池的制造。太阳能电池制造过程中，将多晶硅片片安装、清洗、镀膜等步骤，最终制造成太阳能电池。 总结一下，多晶硅工艺中的三氯氢硅起着重要的作用，用于多晶硅的原料制备和气相生长。三氯氢硅在氯硅烷气相法中被加热与氧化剂反应，得到硅原料。多晶硅生长过程中，需要控制多个参数以保证多晶硅质量，切割后可用于太阳能电池的制造。 多晶硅是太阳能电池制造中的关键材料，多晶硅工艺中的三氯氢硅是其生产过程中的重要一环。深入了解三氯氢硅的工艺流程和相关知识，能够更好地掌握多晶硅工艺并提高产品质量。
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０．２５～０．４０ＭＰａ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—３００ｏＣ，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１ｋｇ三氯氢硅耗电６—８ｋＷ?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。 1．３催化加氢新工艺 基于热氢化技术的反应过程和机制，德国德固赛公司开发了一种新的四氯化硅催化加氢还原工艺。在该工艺中，采用第Ⅱ主族碱土金属元素钙、锶、钡中的１种以及它们的氯化物氯化钙、氯化锶、氯化钡中的１种，混合制成催化剂活性组分，以低铝沸石、无碱玻璃、熔融石英、活性炭或多孔ＳｉＯ作为载体制备负载型催化剂。此负载型催化剂的最佳孔隙容积为１００—１０００ｍｍ／ｇ，最佳ＢＥＴ表面积为５０～ｄ００ｍ／ｇ。四氯化硅与氢气按照最佳体积流量比１：（２—４）进行混合，以０．０３～５ｍ／ｓ的线速度流经固定床或流化床反应器并进行反应。反应器中的最佳反应温度范围为７００—９００℃，最佳压力范围为０．１５—０．２５ＭＰａ。在反应前，氢气和四氯化硅
三氯氢硅合成工艺简述 一、“改良西门子法”三氯氢硅合成工艺特点 改良西门子法三氯氢硅合成工艺与传统西门子法三氯氢硅合成工艺相比，改尾气湿法回收为活性炭吸附回收，并增加了合成氯硅烷气加压冷凝。活性炭吸附回收摒除了湿法回收中存在的收率低、二次玷污、三废处理量大等缺陷，加压冷凝则有效的节约了冷量，综合来讲，改良西门子法三氯氢硅合成工艺降低了消耗，降低了三氯氢硅的成本。 二、三氯氢硅合成工艺原理 Cl2+ H2 = 2HCl（主反应） Si + 3HCl = SiHCl3 + H2 （主反应） Si + 3HCl=SiCl4 + 2H2 （副反应） 三、三氯氢硅合成工艺描述 1. 工艺流程图（见附图） 2. 工艺设备（见三氯氢硅合成设备明细表） 3. 工艺描述 三氯氢硅合成工艺流程包括：液氯汽化、氯化氢合成、三氯氢硅合成、合成尾气回收。 来自液氯库的氯气和来自氢氧站的氢气或干法回收的氢气，各自控制其缓冲罐的压力在0.15MPa，按照1∶1.05～1.1（摩尔比）配比在氯化氢合成炉内混合燃烧，生成氯化氢气体，合成炉表面温度控制在300～350℃左右；氯化氢经过空冷、水冷、雾沫分离、-35℃深冷、雾沫分离等措施，此时氯化氢的含量达到95％以上，含水量在1‰以下，然后进入氯化氢缓冲罐。
外购硅粉卸至硅粉过渡仓，通过硅粉布料器，用真空输送至硅粉干燥器，通过三氯氢硅合成炉的反应压差控制加料量，干燥的硅粉断续加入三氯氢硅合成炉。氯化氢经过氯化氢预热器（采用给三氯氢硅合成炉降温后的导热油来给氯化氢预热）预热后，进入三氯氢硅合成炉与硅粉控制温度280～310℃的条件下反应，合成反应生成的三氯氢硅、四氯化硅、氢气与未完全反应的氯化氢混合气体经漩涡分离器、袋式过滤器，除去粉尘（进废碴淋洗塔）和高氯硅烷，经沉积器、压缩前水冷、压缩前-5℃冷、压缩前-35℃深冷，冷凝下来的氯硅烷通过压缩前合成产品计量罐进入压缩前合成产品贮罐；未冷凝的气体经过活塞压缩机加压，再经过压缩后水冷、压缩后-5℃冷，冷凝下来的氯硅烷通过压缩后合成产品计量罐进入压缩后合成产品贮罐；少量的未凝气体三氯氢硅、四氯化硅和不凝气体氢气、氯化氢，通过管道进入三氯氢硅合成尾气回收系统。 氯硅烷加压冷凝后少量的未凝气体三氯氢硅、四氯化硅和不凝气体氢气、氯化氢，通过管道进入活性炭吸附器，五个活性炭吸附器通过时间程序控制，分别进行吸附、再生、降温。在吸附过程中，活性炭吸附氯硅烷，排出氢气、氯化氢混合气体，通过袋式过滤器过滤掉碳粉后，再进行回收处理。再生过程为产生的氯硅烷、氯化氢、氢气经滤器过滤掉碳粉后重新返回三氯氢硅合成系统。降温过程是对再生后高温（190℃）活性炭吸附器通冷导热油降温。 4. 主要经济技术指标 4.1 硅粉利用率：≥85% 4.2 氯化氢利用率：≥75% 4.3加压冷凝率：≥95%
目前，国内外应用最广，最主要的制备超纯硅的方法，是以三氯氢硅为原料，（即改良西门子法）。故三氯氢硅的合成在半导体材料硅的生产中引起了广泛注意，并取得不少成果。 三氯氢硅和四氯化硅的结构、化学性质相似。因此，它们的制备方法基本相似，只是前者用氯化氢气体代替氯气进行反应，在方法、设备、工艺操作等方面有共同之处，本章只介绍其特性。 三氯氢硅的制备方法很多，如： 1）用卤硅烷和过量的氢或氯化氢的混合物通过Al，Zn，或Mg的表面。 2）以氯化铝作催化剂，用氯化氢气体氯化SiH4。 3）在高温下用氢气部分还原SiCl4。 4）用干燥氯化氢气体氯化粗硅或硅合金。 前三种方法产率低、过程繁、产品沾污机会多、实用价值很小。因此，工厂和试验室多采用第4种方法制备三氯氢硅。 第一节三氯氢硅的性质 三氯氢硅（SiHCl3）又称三氯硅烷或硅氯仿。三氯氢硅是无色透明、在空气中强烈发烟的液体。极易挥发、易水解、易燃易爆、易溶于有机溶剂。有强腐蚀性、有毒，对人体呼吸系统有强烈的刺激作用。其物理化学性质见表 表3-1 三氯氢硅的物理化学性质 名称数值名称数值 分子量135．45 氢含量％0.74 液体密度（31.5℃） 1.318 闪点℃28 蒸气密度（31.5℃） 0.0055 在空气中的自燃点℃175 溶点℃-128 偶极距德 拜0.85 沸点℃31.5 蒸发潜热 kcal/mol 6.36 氯含量％78.53 比 热kcal/kg.℃0.23(l) 0.132（g） 三氯氢硅在空气中的爆炸极 限％ 1.2～90.5 附：四氯化硅的性质 四氯化硅（SiCl4）是无色透明、无极性、易挥发、有强烈刺激性的液体。水解后生成二氧化硅和氯化氢。可与苯、乙醚、氯仿及挥发油混合；与醇反应生成硅酸酯。因其易水解，并生成氯化氢，故它具有强腐蚀性。 表3-2 四氯化硅的性质 名称数值名称数值 分子量169.2 蒸发 热kcal/mol 6.96 液体密度(在25℃)t/m³ 1.49 生成
三氯氢硅合成工艺有关书 摘要： I.三氯氢硅的概述 - 定义与性质 - 应用领域 II.三氯氢硅的合成工艺 - 反应原理 - 主要步骤 - 反应条件 III.提纯与精制 - 提纯方法 - 精制步骤 IV.催化剂的选择与制备 - 催化剂的作用 - 催化剂的选型 - 催化剂的制备方法 V.三氯氢硅合成工艺的优化 - 反应条件的优化 - 催化剂的优化 - 设备的选择与优化 VI.安全技术说明
- 安全措施 - 事故处理 - 储存与运输 正文： I.三氯氢硅的概述 三氯氢硅（SiHCl3）是一种无色或微黄色的透明可燃液体，分子式为SiHCl3，沸点为31.8 摄氏度。它易挥发、易水解，且易溶于醇、醚、卤化烃等有机溶剂。三氯氢硅主要用于生产半导体级多晶硅和硅外延片等信息产业基础材料。由于其含有氢键和较多的氯元素，它还能与其他有机官能团生成一系列有机硅产品，如氯丙基三氯硅烷、乙烯基氯硅烷辛基氯硅烷等。 II.三氯氢硅的合成工艺 三氯氢硅的合成工艺主要分为两步。首先，二氯二氢硅和四氯化硅在一定条件下发生反应，生成三氯氢硅和氯化氢。其次，通过精馏等方法对三氯氢硅进行提纯。 III.提纯与精制 三氯氢硅的提纯方法主要包括精馏、吸附和结晶等。其中，精馏是最常用的方法，可以通过调节温度和压力等条件，将三氯氢硅与其他杂质分离。吸附和结晶则用于去除杂质中的氯元素和有机物。 IV.催化剂的选择与制备 催化剂在三氯氢硅的合成过程中起着关键作用。通常情况下，采用钼、钨、镍等金属作为催化剂。催化剂的选型主要根据反应条件、产物纯度和催化剂的稳定性等因素进行。催化剂的制备方法包括浸渍法、沉淀法和还原法等。
三氯氢硅合成工艺的影响因素及控制 摘要:本文介绍了目前三氯氢硅合成工艺中工业硅粉粒度、氯化氢气体含水量及纯度、流化床生产工艺参数对合成系统的影响。本文通过生产实践发现：将硅粉的粒度控制在125~425μm之间，氯化氢合成工艺中通过工艺控制使氢气过量，合成的氯化氢气体纯度控制在90%左右，含水量控制在0.05%以下，合成炉内部温度控制在320℃左右，进出口压差在15Kpa左右，可大大提高三氯氢硅合成反应的转化率和降低生产周期。 关键词:三氯氢硅；工业硅粉；氯化氢气体；流化床；工艺控制 The influence factors and control of the process trichlorosilane synthesis Xiao RonghuiXin ChaoWan Ye China ENFI Engineering CorporationBeijing100038 Abstract：The study introduces the influence factors of the process trichlorosilane synthesis, included the size of silicon powder, themoisture content and gas purity of hydrogen chloride, the process parameters of fluidized bed. The results show that: we control the size of silicon powder between 125~425μm, gas purity of hydrogen chloride is about 90% and moisture content is below 0.05%, the temperature of synthesis furnace is about 320℃, the differential pressure of import and export is about 15kpa. It can improve the conversion rateof trichlorosilane synthesis and reduce the production cycle. Keywords: trichlorosilane; silicon powder; hydrogen chloride; fluidized bed; process control 1．引言 目前在太阳能电池生产领域中，晶体硅太阳能电池占有主导地位，有超过85%的太阳能电池为晶体硅太阳能电池。因此高纯硅材料尤其是多晶硅在今后相当长的一段时期也依然是太阳能电池的主流材料[1]。目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有：改良西门子法和硅烷法。但是目前大规模多晶硅生产中，80%的生产厂采用改良西门子法来生产多晶硅，其生产工艺中主要的原料就为三氯氢硅，每生产1t多晶硅，就需要补充大约5~6t三氯氢硅。因此研究三氯氢硅合成工艺、影响因素以及生产过程的控制就具有十分重要的意义。 2．三氯氢硅合成工艺流程 目前三氯氢硅合成一般采用硅氢氯化法：该生产工艺是以冶金级工业硅粉为原料，与氯化氢气体在280~350℃发生反应，其主要的化学反应式如下：
氯氢硅合成知识 氯氢硅 2008-01-31 12:35 1 三氯氢硅合成工艺 三氯氢硅合成的基本反应式为Si+3HCl=SiHCl3+H2 。在三氯氢硅合成过程中，氯化氢的转化率一般为80%，有约20% 的氯化氢未参加反应。生成的三氯氢硅气体，在冷媒温度为-40 C冷凝器中，冷凝效率为85%左右，约15%的三氯氢硅气体未冷凝。未冷凝的三氯氢硅气体、低沸物、未参加反应的氯化氢、氢气等组成尾气。尾气中含有大量的氯化物，如果处理不当必定会对环境产生不良的影响。 三氯氢硅合成工艺流程图见图1（略）。 2 合成炉尾气特性三氯氢硅合成尾气各主要成分的体积分数分别为，HCl 30%；H2 64.2% ；SIHCl 3 5.4%；其他0.2%。 很明显，合成炉尾气均为可回收的产品或可循环使用的原料。对尾气进行有效的治理，不仅可以提高原料的利用率，还可以降低三废的排放量。为了合理治理尾气，必须根据尾
气的特性、成分、压力等，选择适当的工艺流程和技术条件。 3 治理 3.1 治理原理三氯氢硅合成尾气的主要成分是氯化氢和氢气，占尾气的9 4.4% ，其余是少量的三氯氢硅和二氯二氢硅等。虽然三氯氢硅的沸点为31.8 C，很易被冷凝，但是它在尾气中的体积分数仅为 5.4%。按照道尔分压定律，气体混合物的总压等于混合气体中每种气体的分压之和，经计算，在尾气压力为 0.11 -0.12 MPa 时，其分压仅为0.00594-0.00648 MPa。如此低的分压在常温或不太低的温度下，很难被冷凝。三氯氢硅饱和蒸气压与温度的关系为： 1g(P/0.133)=7.838-1503/T 式中：P-三氯氢硅饱和蒸气压，kPa; T-温度，K。 当尾气中三氯氢硅的分压为0.005 94-0.00648MPa 时， 其对应的温度为-28〜-30 C。可见，如果想将尾气中大部分三氯氢硅冷凝下来，就要有很低的温度，这样就必定会消耗大量的能源，并且回收装置体积也较大。 根据三氯氢硅饱和蒸气压与温度的关系式可以看出，适当地提高尾气的压力就可以提高三氯氢硅的分压，与分压对应的温度也就比较高，也就是说，在较高的压力和不太低的温度下，将大
三氯氢硅 一、三氯氢硅的基本性质 三氯氢硅在常温常压下为具有刺激性恶臭、易流动、易挥发的无色透明液体。分子量:135.43，熔点(101.325kPa)：-134℃；沸点(101.325kPa)：31.8℃；液体密度(0℃)：1350kg/m3；相对密度(气体，空气=1)：4.7；蒸气压(-16.4℃)：13.3kPa；(14.5℃)：53.3kPa；燃点：-27.8℃；自燃点：104.4℃；闪点：-14℃；爆炸极限：6.9～70%；在空气中极易燃烧，在-18℃以下也有着火的危险，遇明火则强烈燃烧，三氯氢硅燃烧时发出红色火焰和白色烟；三氯氢硅的蒸气能与空气形成浓度范围很宽的爆炸性混合气，受热时引起猛烈的爆炸。它的热稳定性比二氯硅烷好，三氯氢硅在900℃时分解产生氯化物有毒烟雾；遇潮气时发烟，与水激烈反应；在碱液中分解放出氢气；三氯氢硅与氧化性物质接触时产生爆炸性反应。与乙炔、烃等碳氢化合物反应产生有机氯硅烷；在氢化铝锂、氢化硼锂存在条件下，三氯氢硅可被还原为硅烷。容器中的液态三氯氢硅当容器受到强烈撞击时会着火。可溶解于苯、醚等。无水状态下三氯硅烷对铁和不锈钢不腐蚀，但是在有水分存在时腐蚀大部分金属。 二、三氯氢硅的用途 用于有机硅烷和烷基、芳基以及有机官能团氯硅烷的合成，是有机硅偶联剂中最基本的单体，同时也是制备多晶硅的主要原料。将三氯硅烷与氯乙烯或氯丙烯进行合成反应，再经精馏提纯，得到乙烯基
或丙烯基系列硅烷偶联剂产品。硅烷偶联剂几乎可以与任何一种材料交联，包括热固性材料、热塑性材料、密封剂、橡胶、亲水性聚合物以及无机材料等，在太阳能电池、玻璃纤维、增强树脂、精密陶瓷纤维和光纤保护膜等方面扮演着重要的角色，并在这些行业中发挥着不可或缺的重要作用。 三、三氯氢硅生产工艺 1、主要化学反应方程式为： Si + 3HCl = SiHCl3 + H2 Si + 4HCl = SiHCl4 + 2H2 2、生产装置主要由氯化氢干燥、三氯氢硅合成、三氯氢硅提纯和分离工序组成。生产工艺流程简述如下： 用管道送来的氯化氢气体，经冷却除水干燥、加压后依次进入氯化氢缓冲罐、-35℃石墨冷却器，酸雾脱水后，进入硫酸液环泵加压。加压后的氯化氢先经酸雾捕集器、氯化氢缓冲罐、再分别经流量调节阀、流量计、止逆阀进入三氯氢硅合成炉。外购袋装硅粉倒入硅粉池，用胶管借水环真空泵的抽力吸至硅粉干燥器，干燥后的硅粉经计量罐计量后由给料阀加入三氯氢硅合成炉，与来自氯化氢缓冲罐氯化氢在合成炉反应生成三氯氢硅和四氯化硅。 氯化氢与硅粉在三氯氢硅合成炉内反应生成三氯氢硅、四氯化硅、氢气。混合气体经沉降器、旋涡分离器、袋式过滤器、一级水冷器、二级水冷器、-35℃冷凝器，大部分三氯硅烷在膜压机前先冷凝下来，进入机前计量罐中，未冷凝的少量三氯硅烷、氯化氢和氢气进
三氯氢硅生产工艺
三氯氢硅生产工艺 三氯氢硅的生产大多采用沸腾氯化法，主要包括氯化氢合成、三氯氢硅合成、三氯氢硅精制等工序。氯气和氢气在氯化氢合成炉内通过燃烧反应生成氯化氢，氯化氢气体经空冷、水冷、深冷和酸雾捕集脱水后进人氯化氢缓冲罐，然后送三氯氢硅合成炉。硅粉经过干燥后加入到三氯氢硅合成炉，与氯化氢在300℃左右的高温下反应，生成三氯氢硅和四氯化硅。生成的粗三氯氢硅气体经过旋风分离和除尘过滤后，进入列管冷凝器进行水冷和深冷，不凝气通过液封送入尾气洗涤塔，处理后达标排放，冷凝液蒸馏塔分离提纯，通常采用二塔连续提纯，一塔塔顶排低沸物，二塔塔底排高沸物四氯化硅，同时塔顶出三氯氢硅产品。 第一节 氯化氢合成工艺 1.1氯化氢的性质 氯化氢是无色有刺激性气体，熔点为-114.2℃，沸点为85℃，比热容为 812.24J\kg℃，临界温度为51.28℃，临界压力为8266kPa。干燥的氯化氢气体不具有酸的性质，化学性质不活泼，只有在高温下才发生反应。氯化氢极易溶于水。在标准情况下1体积水可溶解500体积氯化氢，溶于水后即得盐酸。由于三氯氢硅生产主要需要氯化氢气体，所以本文对盐酸性质不做深入研究。 1.2 氯化氢合成条件
氯化氢的合成是在特制的合成炉中进行的。未了确保产品中不含有游离氯，氢气要较氯气过量15%~20%。实际生产的炉中火焰温度在200℃左右。由于反应是一个放热反应，为了不使反应温度过高，工业生产通过控制氯气和氢气的流量和在壁炉外夹套间通冷却水的办法控制氯化氢出炉温度小于350℃。 在生产中为确保安全生产，要求氢气纯度不小于98%和含氧不大于0.4%；氯气纯度不小于65%和含氢不大于3%。 1.3 氯化氢合成工艺 氯化氢合成方程式： Cl2+H2→2HCl 氯气经涡轮流量计计量氯气(氯气含量97%，压力为0.5MPa)含量进入氯气缓冲罐。 氢气经涡轮流量计计量氢气(含量98%，压力为0.09MPa)含量经分水罐脱水与循环氢经涡轮流量计进入氢气缓冲。