CN103950937B - 氯硅烷提纯方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了氯硅烷提纯方法，包括：（1）将第一至第五氯硅烷进行第一至第五精馏提纯得到第一至第五塔顶蒸汽和第一至第五塔底液；（2）将第一塔顶蒸汽进行冷凝处理得到第一氯硅烷冷凝液，将第一氯硅烷冷凝液的一部分返回至第一精馏塔内；（3）将第一至第五塔底液进行第一至第五再沸处理得到第一至第五再沸蒸汽，并将第一至第五再沸蒸汽返回至第一至第五精馏塔内；以及（4）将第二至第五塔顶蒸汽用于第一至第四再沸处理并得到第二至第五氯硅烷冷凝液。与简单耦合精馏工艺相比，本发明的五塔连续耦合节能效果更明显，能耗降低80%，解决了多晶硅***中提纯工序高能耗的问题，进而降低了生产成本。

Description

氯硅烷提纯方法

技术领域

本发明涉及多晶硅领域，具体而言，本发明涉及氯硅烷提纯方法。

背景技术

多晶硅是一种超高纯材料，用于集成电路、电子器件和太阳能电池，是信息和新能源产业的基石，是国家鼓励优先发展的战略材料，也是国家重点鼓励发展的产品和产业。2012年，受全球经济危机和欧盟双反影响，多晶硅市场持续低迷，如何降低多晶硅生产成本，如何提升企业的核心竞争力，成为各多晶硅企业长期持续发展的首要任务。

目前国内多晶硅的主要生产方法是改良西门子法，主要包括三氯氢硅合成、精馏提纯、还原、还原尾气干法回收和氢化五个工序。精馏提纯为还原工序提供高纯原料，是多晶硅***的重要工序。多晶硅的超高纯度要求提纯产品的杂质含量达到ppta级别（10-12），纯度达到9个“9”，必然要求高回流比和高理论板数，必然需要相对较高的热量消耗，提纯工序的能耗是多晶硅***的主要能耗之一，因此降低提纯工序的能耗是降低多晶硅成本的最有效途径之一。

然而，目前用于提纯氯硅烷的方法还有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种氯硅烷提纯方法，其中，氯硅烷提纯方法可以达到将耦合塔的数量由2或3塔扩大为5塔，由此实现五塔连续耦合节能效果更明显，能耗降低80%，解决了多晶硅***中提纯工序高能耗的问题，降低企业生产成本，提升企业的核心竞争力。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种氯硅烷提纯方法，包括：

（1）将第一至第五氯硅烷分别对应地在第一至第五精馏塔内进行第一至第五精馏提纯，以便分别得到第一至第五塔顶蒸汽和第一至第五塔底液；

（2）将所述第一塔顶蒸汽在冷凝器内进行冷凝处理，以便得到第一氯硅烷冷凝液，以及将所述第一氯硅烷冷凝液的一部分返回至所述第一精馏塔内；

（3）将所述第一至第五塔底液的一部分分别对应地在第一至第五再沸器内进行第一至第五再沸处理，以便得到第一至第五再沸蒸汽，并将所述第一至第五再沸蒸汽分别对应地返回至所述第一至第五精馏塔内；以及

（4）将所述第二至第五塔顶蒸汽分别对应地返回至步骤（3）中依次用于所述第一至第四再沸处理，以便分别得到第二至第五氯硅烷冷凝液，以及将所述第二至第五氯硅烷冷凝液的一部分分别对应地返回至所述第二至第五精馏塔内。

本发明上述实施例氯硅烷提纯方法与简单耦合精馏工艺相比，五塔连续耦合节能效果更明显，能耗降低80%，解决了多晶硅***中提纯工序高能耗的问题，降低企业生产成本，提升企业的核心竞争力。

在本发明的一些实施例中，用于所述第一冷凝处理的冷源的温度为32～42摄氏度。

在本发明的一些实施例中，用于所述第二再沸处理的热源为150摄氏度的高温水，所述高温水为利用多晶硅还原工序的余热产生。

在本发明的一些实施例中，用于分别进行所述第一至第五精馏提纯的所述第一至第五精馏塔中，所述第一精馏塔的塔釜与第二精馏塔的塔顶温差为8-12摄氏度，所述第二精馏塔的塔釜与第三精馏塔的塔顶温差为8-12摄氏度，所述第三精馏塔的塔釜与第四精馏塔的塔顶温差为8-12摄氏度，所述第四精馏塔的塔釜与第五精馏塔的塔顶温差为8-12摄氏度。

在本发明的一些实施例中，所述第一至第五精馏塔中，每个精馏塔的塔顶与塔底的压差为0.01～0.06MPa。

在本发明的一些实施例中，所述第一至第五精馏塔之间的连接关系以所述第一至第五进料口区分为串联连接、并联连接或者无关联连接。

在本发明的一些实施例中，所述第二至第五氯硅烷分别对应地为所述第一至第四氯硅烷冷凝液的一部分或者第一至第四塔底液的一部分。

在本发明的一些实施例中，所述第一至第五精馏塔内的平均压力是依次升高或者依次降低的。

在本发明的一些实施例中，所述第一至第五氯硅烷中至少一个来自不同的氯硅烷供给装置。

在本发明的一些实施例中，所述第一至第五氯硅烷为选自多晶硅***中氢化工序的氢化冷凝料、干法回收工序的干法回收料、处理各组塔高低沸杂质的回收塔原料、进一步处理氢化冷凝料和回收塔产品的精馏塔原料的至少一种。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的氯硅烷提纯方法的结构示意图。

图2是根据本发明的另一个实施例的氯硅烷提纯方法的结构示意图。

图3是根据本发明的另一个实施例的氯硅烷提纯方法的结构示意图。

图4是根据本发明的另一个实施例的氯硅烷提纯方法的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

目前精馏提纯有些塔组虽已采用差压热耦合，降低了能耗，但均采用两塔或三塔差压热耦合，耦合塔数量受限。以往设计时，为保证塔在塔压波动或换热物料量出现波动时也能正常生产，耦合换热的两物料温差一般为15～30℃；同时塔内塔顶塔底压差较大，设计时取0.05～0.3MPa，这都限制了差压热耦合塔数量，因此不能最大程度的降低能耗。

下面详细描述本发明实施例的氯硅烷提纯方法。

根据本发明实施例的氯硅烷提纯方法包括：

（1）将第一至第五氯硅烷分别对应地在第一至第五精馏塔内进行第一至第五精馏提纯，以便分别得到第一至第五塔顶蒸汽和第一至第五塔底液；

（2）将第一塔顶蒸汽在冷凝器内进行冷凝处理，以便得到第一氯硅烷冷凝液，以及将第一氯硅烷冷凝液的一部分返回至第一精馏塔内；

（3）将第一至第五塔底液的一部分分别对应地在第一至第五再沸器内进行第一至第五再沸处理，以便得到第一至第五再沸蒸汽，并将第一至第五再沸蒸汽分别对应地返回至第一至第五精馏塔内；以及

（4）将第二至第五塔顶蒸汽分别对应地返回至步骤（3）中依次用于第一至第四再沸处理，以便分别得到第二至第五氯硅烷冷凝液，以及将第二至第五氯硅烷冷凝液的一部分分别对应地返回至第二至第五精馏塔内。

本发明上述实施例的氯硅烷提纯方法与简单耦合精馏工艺相比，五塔连续耦合节能效果更明显，能耗降低80%，解决了多晶硅***中提纯工序高能耗的问题，降低企业生产成本，提升企业的核心竞争力。

根据本发明的具体实施例，用于所述第一冷凝处理的冷源的温度为32～42摄氏度。冷源具体类型并不受特别限制，例如可以为32～42摄氏度的循环水。用于第二再沸处理的热源为150摄氏度的高温水，高温水为利用多晶硅还原工序的余热产生。由此本发明上述实施例的氯硅烷提纯方法只需要为冷凝器和第五再沸器提供冷源和热源即可，并通过***内部冷量和热量相互充分利用。根据本发明的上述实施例的氯硅烷提纯方法，可以充分利用热量匹配，节省了第二至第五精馏塔的辅助冷凝器，进而显著节省了能耗。

根据本发明的具体实施例，通过采用本发明上述实施的氯硅烷提纯方法可以使得各级精馏塔的塔釜与与之耦合的下一级精馏塔塔顶的平均温差降至最低为8摄氏度。具体为，第一精馏塔的塔釜与第二精馏塔的塔顶温差为8-12摄氏度，所述第二精馏塔的塔釜与第三精馏塔的塔顶温差为8-12摄氏度，所述第三精馏塔的塔釜与第四精馏塔的塔顶温差为8-12摄氏度，所述第四精馏塔的塔釜与第五精馏塔的塔顶温差为8-12摄氏度。由此通过采用本发明上述实施例的连接方式，可以降低温差对压差热耦合塔数量的限制。同时只需将第一精馏塔和第五精馏塔分别采用冷源-循环水和热源-150摄氏度的高温水，即可将压差热耦合塔数量由传统的2或3塔扩大到5塔。因此，五塔只需有一个塔需要冷源，一个塔需要热源，由此可以将冷源、热源能耗降低至80%。

根据本发明的具体实施例，通过采用上述连接关系，还可以将同一塔的塔顶和塔底压差最低降低至0.01MPa，具体为，第一至第五的塔顶与塔底的压差可以为0.01～0.06MPa。根据本发明的具体实施例，第一至第五精馏塔内的压力可以是依次升高或者依次降低的。

根据本发明的具体实施例，第一至第五精馏塔之间的连接关系以第一至第五进料口区分为串联连接、并联连接或无关联连接。

具体为，串联连接是指各精馏塔按照下列连接方式连接，使得第二至第五氯硅烷分别对应地为第一至第四氯硅烷冷凝液的一部分或者第一至第四塔底液的一部分。

首先，第一精馏塔的进料口通入氯硅烷待处理原料，第二至第五精馏塔的进料口依次分别与第一至第四精馏塔的出液口或者第一至第四回流泵的泵出口相连，以便将第一至第四精馏塔的出液口排出的脱重组分和第一至第四回流泵的泵出口排出的脱轻组分的至少一种输送至第二至第五精馏塔。当采用串联方式且塔压由低到高时，除最后一级精馏塔外，脱轻功能的塔塔釜采出向下一级精馏塔进料时设置一个塔底泵。

并联连接是指第一至第五精馏塔中的至少一个精馏塔的进料口分别独立地与同一个氯硅烷供给装置相连。第一至第五氯硅烷均来自相同的氯硅烷供给装置。

无关联连接是指第一至第五精馏塔中的至少一个精馏塔的进料口分别独立地与不同的氯硅烷供给装置相连，也可以理解为五个精馏塔中至少有两个精馏塔的氯硅烷来源不同，即至少有两个精馏塔进料口与不同的氯硅烷供给装置相连。

其中，第一至第五氯硅烷可以为选自多晶硅***中氢化工序的氢化冷凝料、干法回收工序的干法回收料、处理各组塔高低沸杂质的回收塔原料、进一步处理氢化冷凝料和回收塔产品的精馏塔原料。

根据本发明的具体实施例，本发明实施例的氯硅烷提纯方法可以利用具有图1-2所示结构的提纯装置进行，如图1-2所示，该装置具体包括：

如图1-2所示氯硅烷提纯方法，包括：第一精馏塔至第五精馏塔（T1-T5）；第一至第五再沸器（E2-E6）；第一至第五回流泵（P1-P5）；一个冷凝器E1。

其中，第一至第五精馏塔（T1-T5）具有位于该精馏塔中部的进料口（T11-T51）、位于该精馏塔顶部的出气口（T12-T52）、位于该精馏塔底部的出液口（T13-T53）、位于该精馏塔上部进液口（T14-T54），位于该精馏塔下部进气口（T15-T55）。

第一至第五再沸器（E2-E6），第一至第五再沸器（E2-E6）中的每一个均具有位于该再沸器底部的进液口（E21-E61）、位于该再沸器顶部的出气口（E22-E62）、位于该再沸器上部的蒸汽进口（E23-E63）和位于该再沸器下部的冷凝液出口（E24-E64），

第一至第五回流泵（P1-P5），所述第一至第五回流泵（P1-P5）中的每一个泵均具有泵进口（P11-P51）和泵出口（P12-P52）；

第一至第五回流罐（V1-V5），所述第一至第五回流罐（V1-V5）中的每一个回流罐均具有位于该第一至第五回流罐上的罐进口（V11-V51）和罐出口（V12-V52）；

一个冷凝器E1，所述一个冷凝器E1具有进气口E11、出液口E12、冷源进口（未示出）和冷源出口（未示出）。

根据本发明的具体实施例，如图1-2所示，上述部件的连接关系为：

（1）第一精馏塔T1的出气口T12与所述冷凝器E1的进气口E11相连，冷凝器E1的出液口E12与回流罐V1的进口V11相连，回流罐V1的出口V12与回流泵P1的泵进口P11相连，第一回流泵P1的泵出口P12与第一精馏塔T1的进液口T14相连，以便将一部分氯硅烷冷凝液回流至第一精馏塔T1，另一部氯硅烷冷凝液作为轻组分采出。

（2）第一至第五再沸器（E2-E6）的进液口（E21-E61）与第一至第五精馏塔（T13-T53）的出液口相连，以便对氯硅烷塔底液的一部分进行加热再沸，另一部可以作为其他精馏塔的进料液或者作为重组份采出；第一至第五再沸器的出气口（E22-E62）与第一至第五精馏塔的进气口（T15-T55）相连。

（3）第二至第五精馏塔（T2-T5）的出气口（T22-T52）与第一至第四再沸器（E2-E5）的蒸汽进口（E23-E53）相连，第一至第四再沸器（E2-E5）的冷凝液出口（E24-E54）与依次分别与第二至五回流罐（V2-V5）的罐进口（V21-V51）相连，第二至五回流罐的罐出口（V22-V52）依次分别与第二至第五回流泵（P2-P5）的泵进口（P21-P51）相连；第二至第五回流泵（P2-P5）的泵出口与第二至第五精馏塔（T2-T5）的进液口（T24-T54）相连，以便将氯硅烷冷凝液的一部分回流至第二至第五精馏塔，另一部分氯硅烷冷凝液可以作为进料液输送至第三至第五精馏塔（T3-T5）或者作为轻组分采出。

根据本发明的具体实施例，冷凝器E1的冷源进口（未示出）与冷源相连；第五再沸器E6的蒸汽进口E63与热源相连。

下面参考图3描述根据本发明一个实施例的氯硅烷提纯方法，该氯硅烷提纯方法以五塔连续差压热耦合，五个塔塔压依次升高，五个塔采用串联方式，塔的功能分别为脱轻、脱轻、脱重、脱重、脱重为例，5个塔的回流进料比为1～10。

其具体的氯硅烷提纯的结构示意图与流程图参见图3。操作过程为：原料S01进入第一精馏塔T1，塔顶蒸汽S02经过冷凝器E1冷凝，冷凝液S03进入回流罐V1，冷凝液S04进入回流泵P1，泵后液体按照一定的回流比，一部分作为回流液S05返回第一精馏塔塔T1，一部分作为轻组分采出S06；塔底采出液S07，按照一定的比例，一部分进入再沸器E2，经冷凝再沸器加热汽化后气体S08返回第一精馏塔T1，一部分采出液S09经塔底泵P6进入第二精馏塔T2；第二精馏塔T2的塔顶蒸汽S11进入再沸器E2的壳程加热介质入口，经再沸器冷凝后的物料S12进入回流罐V2，冷凝液S13进入回流泵P2，泵后液体按照一定的回流比，一部分作为回流液S14返回第二精馏塔塔T2，一部分作为轻组分采出S15，塔底采出液S16，按照一定的比例，一部分进入再沸器E3，经再沸器加热汽化后气体S17返回第二精馏塔T2，一部分采出液S18经塔底泵P7进入第三精馏塔T3；第三精馏塔T3的塔顶蒸汽S20进入再沸器E3的壳程加热介质入口，经再沸器冷凝后的物料S21进入回流罐V3，冷凝液S22进入回流泵P3，泵后液体按照一定的回流比，一部分作为回流液S23返回第三精馏塔塔T3，一部分作为采出S24进入第四精馏塔T4，塔底采出液S25，按照一定的比例，一部分进入再沸器E4，经再沸器加热汽化后气体S26返回第三精馏塔T3，一部分作为重组分S27采出；第四精馏塔T4的塔顶蒸汽S28进入再沸器E4的壳程加热介质入口，经冷凝再沸器冷凝后的物料S29进入回流罐V4，冷凝液S30进入回流泵P4，泵后液体按照一定的回流比，一部分作为回流液S31返回第四精馏塔塔T4，一部分作为产品S32采出进入第五精馏塔T5，塔底采出液S33，按照一定的比例，一部分进入再沸器E5，经再沸器加热汽化后气体S34返回第四精馏塔T4，一部分作为重组分S35采出；第五精馏塔T5的塔顶蒸汽S36进入冷凝再沸器E5的壳程加热介质入口，经冷凝再沸器冷凝后的物料S37进进入回流罐V5，冷凝液S38进入回流泵P5，泵后液体按照一定的回流比，一部分作为回流液S39返回第五精馏塔塔T5，一部分作为产品S40采出，塔底采出液S41，按照一定的比例，一部分进入再沸器E6，经再沸器加热汽化后气体S42返回第五精馏塔T5，一部分作为重组分S43采出。

下面参考图4描述根据本发明另一个实施例的氯硅烷提纯方法，该氯硅烷提纯方法以五塔连续差压热耦合，五个塔塔压依次降低（以压力最低的塔为第一精馏塔），五个塔采用串联方式，塔的功能分别为脱轻、脱轻、脱重、脱重、脱重为例，5个塔的回流进料比为1～10。

图4和图3的区别：对于脱轻功能的塔，塔釜采出向下一级精馏塔进料时，当五个塔塔压依次升高时，需要塔底泵；当五个塔塔压依次降低时，可以利用压差进料，无需设置塔底泵，降低设备投资和电耗，同时由于塔底物料多为饱和液体，易导致泵汽蚀或损坏，增加***的稳定性。

根据本发明的实施例，第二精馏塔塔顶蒸汽冷凝至过冷状态所需的冷负荷与第一精馏塔塔釜液体汽化所需的热负荷相当；第三精馏塔塔顶蒸汽冷凝至过冷状态所需的冷负荷与第二精馏塔塔釜液体汽化所需的热负荷相当；第四精馏塔塔顶蒸汽冷凝至过冷状态所需的冷负荷与第三精馏塔塔釜液体汽化所需的热负荷相当；第五精馏塔塔顶蒸汽冷凝至过冷状态所需的冷负荷与第四精馏塔塔釜液体汽化所需的热负荷相当。第一精馏塔、第二精馏塔、第三精馏塔、第四精馏塔塔釜无需外加热源，热源负荷降低80%。第二精馏塔、第三精馏塔、第四精馏塔和第五精馏塔塔顶蒸汽经冷凝再沸器冷凝后已完全冷凝或过冷。第二精馏塔、第三精馏塔、第四精馏塔、第五精馏塔塔顶蒸汽冷凝无需外加冷源，冷源负荷降低80%。

根据本发明的实施例，第二精馏塔、第三精馏塔、第四精馏塔和第五精馏塔塔顶蒸汽经冷凝再沸器冷凝后已完全冷凝或过冷，无需辅助冷凝器，降低设备投资，降低设备配置和管路配置难度，扩大了差压热耦合塔的使用范围，尤其是针对改造项目的塔组。

第一精馏塔和第五精馏塔压力和温度设定，第一精馏塔塔顶温度大于50℃，保证第一精馏塔以廉价的循环水（32～42℃）作为冷凝器冷源；当以高温水（130～150℃）为再沸器热源时，第五精馏塔塔釜温度小于120℃；保证多晶硅还原工序的冷却介质高温水作为精馏塔的热源，实现提纯工序和还原工序冷热负荷的交换，最大程度的降低能耗。对于一定的组分，物料的饱和温度和压力一一对应，则第一精馏塔塔顶温度和第五精馏塔塔釜温度确定后，压力随之确定。各级精馏塔的塔顶塔底压力差值范围为0.01～0.06MPa，各级精馏塔的塔釜、与之耦合的下一级精馏塔塔顶二者的平均温差为8～12℃。由此各个塔的塔顶塔釜压力和温度均已确定。

本发明上述实施例的氯硅烷提纯方法降低了耦合换热两物料的温差，由此将差压热耦合塔的数量由2或3塔扩大为5塔，实现五塔连续差压热耦合。五塔连续差压热耦合包括第一精馏塔、第二精馏塔、第三精馏塔、第四精馏塔和第五精馏塔，五个塔的压力从低到高或者从高到低，塔之间可以串联、并联或是无关联塔，在第一精馏塔塔顶设置冷凝器，并在第一精馏塔和第二精馏塔之间、第二精馏塔和第三精馏塔之间、第三精馏塔和第四精馏塔之间、第四精馏塔和第五精馏塔之间各设置一个冷凝再沸器，第五精馏塔设置常规再沸器。根据物料特点和产品要求，每个塔都具有双重功能，既能脱轻又能脱重，生产过程可以实时调整每个塔的功能。由于氯硅烷提纯中杂质含量较少，均是95%以上的三氯氢硅，故塔的功能改变对五塔耦合基本无影响。与简单耦合精馏工艺相比，本发明的五塔连续耦合节能效果更明显，能耗降低80%，解决了多晶硅***中提纯工序高能耗的问题，降低企业生产成本，提升企业的核心竞争力。

根据本发明的具体实施例，本发明实施例的氯硅烷提纯方法，其冷源采用廉价的循环水（温度为32度～42度）。热源采用高温热水（150～130度），此高温热水为多晶硅***中还原工序的冷源。高温水在多晶硅***中还原工序中作为冷源，经还原工序后高温水由130度升高到150度，而本发明的精馏塔塔正好采用还原工序出来的150度高温水作为热源，经提纯后高温水又降为130度，又回还原工序作为冷源。由此，对整个多晶硅***做到热量合理利用。

本发明上述实施例的氯硅烷提纯方法实现了5塔连续差压热耦合，其中，只有第一精馏塔需要冷源和第五精馏塔需要热源，由此可以节能80%。

另外，现有更多的氯硅烷提纯方法中，为了防止下一级塔顶气体与上一级的塔底液体热量不匹配，防止塔顶气体经冷凝再沸器后不能完全冷凝为液体，故增加了辅助冷凝器，进一步冷凝塔顶气体，而本发明发现精馏塔塔顶蒸汽经冷凝再沸器冷凝后已完全冷凝或过冷，辅助冷凝器可取消，降低了设备配置和管路配置难度，扩大了差压热耦合塔的使用范围。

与现有技术相比，本发明实施例的氯硅烷提纯方法具有以下优点：

（1）只有第一精馏塔设置一个常规冷凝器需要冷源，只有第五精馏塔设置一个常规再沸器需要热源，其余精馏塔均不需要冷源和热源。

（2）将各级精馏塔的塔釜、与之耦合的下一级精馏塔塔顶二者的平均温差降低到8～12℃，将同一塔的塔顶和塔底压差最低降低至0.01～0.06MPa，降低了温差对差压热耦合塔数量的限制。在保证第一精馏塔和最后一级精馏塔分别用循环水、高温水为冷热源的情况下，将差压热耦合塔的数量由2或3塔扩大为5塔。

（3）除第一精馏塔外，各级精馏塔塔顶蒸汽冷凝至过冷状态所需的冷负荷与前一级精馏塔塔釜液体汽化所需的热负荷相当，实现五塔连续差压热耦合，匹配换热。五塔连续差压热耦合的冷热负荷降低80%，循环水、高温水用量降低80%，实现整个精馏提纯方法的最低能耗。第五精馏塔的热源采用还原工序的冷却介质高温水，实现提纯工序和还原工序冷热负荷的交换，最大程度降低多晶硅成本。

（4）每个塔都具有双重功能，既能脱轻又能脱重，生产过程可以实时调整每个塔的功能。

（5）五塔关系，可以是串联塔，也可以是并联塔，也可以是无关联的塔之间的差压热耦合，取消了常规串联塔差压热耦合的限制，扩大了差压热耦合的使用范围。

（6）精馏塔塔顶蒸汽经冷凝再沸器冷凝后已完全冷凝或过冷，辅助冷凝器可取消，降低了设备配置和管路配置难度，扩大了差压热耦合塔的使用范围，尤其是针对改造项目的塔组。

（7）五塔采用串联方式且压力逐渐降低时，脱轻功能的塔塔釜采出向下一级精馏塔进料时可以利用压差进料，无需设置塔底泵，降低设备投资和电耗，同时由于塔底物料多为饱和液体，易导致泵汽蚀或损坏，增加***的稳定性。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

工艺流程同图3，塔进料量为20m³/h，进料组成为：三氯氢硅质量含量为98%，四氯化硅和二氯二氢硅均为1%，B、P、Fe等金属杂质微量。

原料首先进入第一精馏塔T1，物料流程为自第一精馏塔T1至第五精馏塔T5，其中第一精馏塔T1至第五精馏塔T5压力依次升高。

第一精馏塔的塔顶压力和温度分别为0.25MPa（绝压）和54.9℃，保证第一精馏塔（即压力最低的塔）的塔顶冷源为循环水；第五精馏塔的塔釜温度应低于120℃，保证第五精馏塔的塔釜热源为高温水，同时每个塔的塔顶塔底压差按照0.02MPa，耦合温差按照10℃，各个塔的塔顶塔底条件见表1。

表1.各精馏塔的塔顶塔底压力温度

名称	塔顶压力MPa	塔顶温度℃	塔釜压力MPa	塔釜温度℃
					第一精馏塔	0.25	54.9	0.27	63.6
第二精馏塔	0.35	73	0.37	76.4
					第三精馏塔	0.5	87.3	0.52	88.9
第四精馏塔	0.65	98.5	0.67	99.9
					第五精馏塔	0.85	110.9	0.87	112

通过调整回流比保证各级精馏塔塔顶蒸汽冷凝至过冷状态所需的冷负荷与前一级精馏塔塔釜液体汽化所需的热负荷相当，只有第一精馏塔塔顶冷凝器需要冷源，第五精馏塔的塔釜再沸器需要热源，第一精馏塔和第二精馏塔之间、第二精馏塔和第三精馏塔之间、第三精馏塔和第四精馏塔之间、第四精馏塔和第五精馏塔之间各设置一个冷凝再沸器，不需要热源，且第二精馏塔、第三精馏塔、第四精馏塔、第五精馏塔的辅助冷凝器根据上面的研究可以取消，故也不需要冷源，因此五塔只有一个塔需要冷源、一个塔需要热源，冷源和热源能耗降低80%。

经上述过程后，提纯产品满足电子级多晶硅生产的要求。

实施例2

工艺流程同图4，塔进料量为20m³/h，进料组成为：三氯氢硅质量含量为98%，四氯化硅和二氯二氢硅均为0.1%，B、P、Fe等金属杂质微量。

原料首先进入第五精馏塔T5，物料流程为自第五精馏塔T5至第一精馏塔T1，其中第五精馏塔T5至第一精馏塔T1压力依次降低。

第一精馏塔的塔顶压力和温度分别为0.25MPa（绝压）和54.9℃，保证第一精馏塔（即压力最低的塔）的塔顶冷源为循环水；第五精馏塔的塔釜温度应低于120℃，保证第五精馏塔的塔釜热源为高温水，同时每个塔的塔顶塔底压差按照0.02MPa，耦合温差按照10℃，各个塔的塔顶塔底条件见表2。

表2.各精馏塔的塔顶塔底压力温度

名称

塔顶压力MPa

塔顶温度℃

塔釜压力MPa

塔釜温度℃

第五精馏塔	0.85	110.9	0.87	112
					第四精馏塔	0.65	98.5	0.67	99.9
第三精馏塔	0.5	87.3	0.52	88.9
					第二精馏塔	0.35	73	0.37	76.4
第一精馏塔	0.25	54.9	0.27	63.6

通过调整回流比保证各级精馏塔塔顶蒸汽冷凝至过冷状态所需的冷负荷与前一级精馏塔塔釜液体汽化所需的热负荷相当，只有第一精馏塔塔顶冷凝器需要冷源，第五精馏塔的塔釜再沸器需要热源，第一精馏塔和第二精馏塔之间、第二精馏塔和第三精馏塔之间、第三精馏塔和第四精馏塔之间、第四精馏塔和第五精馏塔之间各设置一个冷凝再沸器，不需要热源，且第二精馏塔、第三精馏塔、第四精馏塔、第五精馏塔的辅助冷凝器根据上面的研究可以取消，故也不需要冷源，因此五塔只有一个塔需要冷源、一个塔需要热源，冷源和热源能耗降低80%。

经上述过程后，提纯产品满足电子级多晶硅生产的要求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种氯硅烷提纯方法，其特征在于，包括：

(1)将第一至第五氯硅烷分别对应地在第一至第五精馏塔内进行第一至第五精馏提纯，以便分别得到第一至第五塔顶蒸汽和第一至第五塔底液；

(2)将所述第一塔顶蒸汽在冷凝器内进行冷凝处理，以便得到第一氯硅烷冷凝液，以及将所述第一氯硅烷冷凝液的一部分返回至所述第一精馏塔内；

(3)将所述第一至第五塔底液的一部分分别对应地在第一至第五再沸器内进行第一至第五再沸处理，以便得到第一至第五再沸蒸汽，并将所述第一至第五再沸蒸汽分别对应地返回至所述第一至第五精馏塔内；以及

(4)将所述第二至第五塔顶蒸汽分别对应地返回至步骤(3)中依次用于所述第一至第四再沸处理，以便分别得到第二至第五氯硅烷冷凝液，以及将所述第二至第五氯硅烷冷凝液的一部分分别对应地返回至所述第二至第五精馏塔内，

其中，用于分别进行所述第一至第五精馏提纯的所述第一至第五精馏塔中，所述第一精馏塔的塔釜与第二精馏塔的塔顶温差为8-12摄氏度，所述第二精馏塔的塔釜与第三精馏塔的塔顶温差为8-12摄氏度，所述第三精馏塔的塔釜与第四精馏塔的塔顶温差为8-12摄氏度，所述第四精馏塔的塔釜与第五精馏塔的塔顶温差为8-12摄氏度，

所述第一至第五精馏塔中，每个精馏塔的塔顶与塔底的压差为0.01～0.06MPa。

2.根据权利要求1所述的氯硅烷提纯方法，其特征在于，用于所述第一冷凝处理的冷源的温度为32～42摄氏度。

3.根据权利要求1所述的氯硅烷提纯方法，其特征在于，用于所述第二再沸处理的热源为150摄氏度的高温水，所述高温水为利用多晶硅还原工序的余热产生。

4.根据权利要求1所述的氯硅烷提纯方法，其特征在于，所述第一至第五精馏塔之间的连接关系以所述第一至第五进料口区分为串联连接、并联连接或者无关联连接。

5.根据权利要求1所述的氯硅烷提纯方法，其特征在于，所述第二至第五氯硅烷分别对应地为所述第一至第四氯硅烷冷凝液的一部分或者第一至第四塔底液的一部分。

6.根据权利要求5所述的氯硅烷提纯方法，其特征在于，所述第一至第五精馏塔内的平均压力是依次升高或者依次降低的。

7.根据权利要求1所述的氯硅烷提纯方法，其特征在于，所述第一至第五氯硅烷中至少一个来自不同的氯硅烷供给装置。

8.根据权利要求1所述氯硅烷提纯方法，其特征在于，所述第一至第五氯硅烷为选自多晶硅***中氢化工序的氢化冷凝料、干法回收工序的干法回收料、处理各组塔高低沸杂质的回收塔原料、进一步处理氢化冷凝料和回收塔产品的精馏塔原料的至少一种。