RU2254291C1 - Способ производства трихлорсилана - Google Patents
Способ производства трихлорсилана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2254291C1 RU2254291C1 RU2003132792/15A RU2003132792A RU2254291C1 RU 2254291 C1 RU2254291 C1 RU 2254291C1 RU 2003132792/15 A RU2003132792/15 A RU 2003132792/15A RU 2003132792 A RU2003132792 A RU 2003132792A RU 2254291 C1 RU2254291 C1 RU 2254291C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- trichlorosilane
- production
- hydrogen chloride
- stage
- ratio
- Prior art date
Links
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности к способу производства трихлорсилана, и может быть использовано в производстве полупроводникового кремния. Технический кремний загружают в реактор и гидрохлорируют синтетическим хлористым водородом в кипящем слое. Полученный трихлорсилан смешивают с инертным газом, конденсируют в холодильниках, выдерживают полученный конденсат с инертным газом, конденсируют в холодильниках, выдерживают полученный конденсат и стадийно очищают от примесей в ректификационных колоннах. Для гидрохлорирования синтетический хлористый водород смешивают с отпаренным из соляной кислоты сорта ОСЧ хлористым водородом в соотношении (5-1):1. Стадийную очистку конденсата производят в двух ректификационных колоннах: на первой отделяют легкую фракцию, частично очищенный продукт подают во вторую колонну для отделения тяжелой фракции, причем соотношение количеств отделяемых легкой и тяжелой фракций составляет 1:(2,6-8,0). Техническим результатом является упрощение технологического процесса, расширение сырьевой базы и снижение затрат на производство трихлорсилана. 1 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности к способу производства трихлорсилана, и может быть использовано в производстве полупроводникового кремния.
Известен способ выделения трихлорсилана и четыреххлористого кремния из смеси хлорсиланов по патенту PL №94331, кл. С 01 В 33/08, 1974 г., согласно которому выделение и очистку трихлорсилана производят в три стадии, причем на второй стадии в колонну очистки подают водород для удаления легкокипящих примесей.
Основным недостатком данного способа является применение пожаро- и взрывоопасного газа - водорода на стадии очистки. Кроме того, примеси бора, на очистку от которых направлено изобретение, имеют лабильную (нестойкую) природу и, при определенных условиях переходя в труднолетучую форму, не удаляются вместе с водородом.
Более эффективным, с точки зрения очистки, является способ выделения трихлорсилана и четыреххлористого кремния из смеси хлорсиланов по авторскому свидетельству SU №1597541, кл. С 01 В, 1990 г., в котором примеси бора переводят в стойкие, труднолетучие формы с использованием кислородсодержащих силанов и в последующем производят многостадийную очистку хлорсиланов.
Тем не менее, несмотря на более высокую эффективность, данный способ также не лишен недостатков, одним из которых является сложность поддержания требуемых соотношений: очищаемые хлорсиланы/кислородсодержащие силаны, так как надежного экспрессного метода контроля окисленных силанов пока нет.
Другим недостатком указанного способа является сложность регулирования потоков в громоздкой многостадийной схеме очистки.
Наиболее близким к заявленному способу по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ получения хлорсиланов, известный из патента RU №2214363, кл. С 01 В 33/107, 20.10.2003 г., в котором исходный технический кремний гидрохлорируют в реакторе «кипящего слоя» синтетическим хлористым водородом, смешивают полученный трихлорсилан с инертным газом, затем парогазовую смесь конденсируют и полученный конденсат после выдержки подают на трехстадийную очистку от вредных примесей в ректификационных колоннах. В первой колонне отделяют легкую фракцию, обогащенную бором, углеводородами и дихлорсиланом, а во второй и третьей ректификационных колоннах отделяют тяжелую фракцию. Из второй колонны тяжелая фракция состоит из четыреххлористого кремния, содержащего 0,2% трихлорсилана, а из третьей колонны тяжелая фракция представляет собой трихлорсилан, содержащий не более 1×10-7 бора и примеси метилхлорсиланов, пригодный для получения низкосортного поликристаллического кремния. Из верхней части третьей колонны отбирают высокочистый трихлорсилан.
В данном способе получен трихлорсилан с низким содержанием примесей бора и углерода при одновременном снижении энергозатрат на очистку и сохранении уровня качества по остальным регламентируемым примесям.
Основным недостатком этого способа является то, что необходимо иметь три ректификационные колонны для очистки трихлорсилана от примесей, и это в значительной мере усложняет технологический процесс получения необходимого продукта, увеличивает тепловые затраты на его производство и приводит к удорожанию конечного продукта.
Кроме того, для производства синтетического хлористого водорода необходимо иметь отдельную установку синтеза хлористого водорода из хлора и водорода, которая должна работать в непрерывном режиме и в случае аварийного выхода из строя этой установки необходимо остановить процесс производства трихлорсилана, т.к. заменить синтетический хлористый водород каким-либо аналогичным материалом не представляется возможным.
Техническим результатом предложенного изобретения является упрощение технологического процесса, расширение сырьевой базы и снижение затрат на производство трихлорсилана.
Способ производства трихлорсилана включает загрузку технического кремния в реактор и его гидрохлорирование в кипящем слое, смешивание полученного трихлорсилана с инертным газом, конденсацию в холодильниках, выдержку полученного конденсата и его стадийную очистку от примесей в ректификационных колоннах. Для гидрохлорирования используют смесь синтетического хлористого водорода и отпаренного из соляной кислоты сорта ОСЧ хлористого водорода в соотношении (5-1):1, а стадийную очистку конденсата от примесей производят в двух ректификационных колоннах, на первой отделяют легкую фракцию, а частично очищенный продукт подают во вторую колонну для отделения тяжелой фракции, причем соотношение количеств отделяемых легкой и тяжелой фракций составляет 1:(2,6-8,0).
Количество отделяемой легкой фракции составляет 4-15% от подачи исходного продукта и она состоит из трихлорсилана, обогащенного бором, углеводородами и дихлорсиланом.
Тяжелая фракция состоит из четыреххлористого кремния, содержащего до 5% трихлорсилана и 1×10-2 метилдихлорсилана.
Использование смеси синтетического хлористого водорода и отпаренного хлористого водорода из соляной кислоты сорта ОСЧ в соотношении (5-1):1 позволяет на стадии получения трихлорсилана методом гидрохлорирования обеспечить перевод примесей бора в стабильные формы, отделяемые ректификацией, создать условия для преимущественного образования при гидрохлорировании кремния низкокипящих соединений углерода, расширить сырьевую базу и исключить простои в случае аварийного выхода из строя установки для производства синтетического хлористого водорода. При соотношении компонентов менее 1:1 в хлористом водороде появляются примеси углерода, загрязняющие трихлорсилан, и увеличивается доля тепловых затрат, используемых на отпарку, а при соотношении более 5:1 увеличивается доля стоимости исходных компонентов.
Очистка трихлорсилана, осуществляемая в две стадии, позволяет упростить технологический процесс и сократить затраты на его производство. Кроме того, отделяемые легкие и тяжелые фракции одновременно являются кондиционными сырьевыми продуктами для кремнийорганического производства. При этом дублирование стадий не требуется.
Предложенное соотношение 1:(2,6-8,0) отделяемых количеств легкой и тяжелой фракций позволяет поддерживать необходимый уровень качества трихлорсилана по микропримесям и по углероду, а также обеспечить минимальные тепловые затраты на очистку. Если соотношение отбираемых продуктов будет меньше 2,6, то произойдет переход примесей в трихлорсилан, а при соотношении больше 8,0 снижается степень его извлечения и увеличиваются тепловые затраты.
Очистка при заданных параметрах отбора легкой фракции в количестве 4-15% обеспечивает необходимые условия для эффективного отделения примесей бора. Если осуществлять отбор при содержании менее 4%, то повышается содержание углеродосодержащих примесей в трихлорсилане, а при отборе более 15% падает степень извлечения трихлорсилана.
Способ осуществляют следующим образом.
Исходный измельченный технический кремний марки Кр-0 загружают в реактор и гидрохлорируют в кипящем слое смесью синтетического хлористого водорода и отпаренного из соляной кислоты сорта ОСЧ хлористого водорода при соотношении 3:1. Полученный конденсат, содержащий 85% трихлорсилана, 14,8% четыреххлористого кремния, 0,1% дихлорсилана, 0,1% полисиланхлоридов, 1×10-2 % примеси углерода, 5×10-4 % примеси бора и фосфора, очищают от пыли, конденсируют в холодильниках и после выдержки подают на двухстадийную очистку. На первой стадии в ректификационной колонне диаметром 800 мм с 68-ю струйно-направленными тарелками отбирают в количестве от 4 до 15% легкую фракцию - трихлорсилан, обогащенный бором, углеводородами, дихлорсиланом, который по своим техническим характеристикам пригоден для использования в кремнийорганическом производстве. Для дальнейшей очистки трихлорсилан подают на 20 тарелку второй ректификационной колонны диаметром 800 мм с 68-ю тарелками, в которой отбирают тяжелую фракцию в количестве 320 кг/час и целевой продукт - высокочистый трихлорсилан. Тяжелая фракция представляет собой четыреххлористый кремний, содержащий до 5% трихлорсилана и 1×10-2 метилдихлорсилана, который без последующей очистки может использоваться в кремнийорганическом производстве. Качество полученного целевого продукта - трихлорсилана оценивают по параметрам выращенного из него поликристаллического кремния, который имеет удельное электрическое сопротивление по акцепторам более 5000 Ом·см, по донорам более 500 Ом·см, а содержание углерода - менее 1×1016 ат/см3.
В целом, предложенный способ позволяет снизить тепловые затраты не менее чем на 30%, расширить сырьевую базу за счет использования отпаренного хлористого водорода и значительно упростить технологический процесс за счет исключения одной из стадий очистки от тяжелых фракций и обеспечить необходимый уровень качества трихлорсилана.
Claims (2)
1. Способ производства трихлорсилана, включающий загрузку технического кремния в реактор и его гидрохлорирование синтетическим хлористым водородом в кипящем слое, смешивание полученного трихлорсилана с инертным газом, конденсацию в холодильниках, выдержку полученного конденсата и его стадийную очистку от примесей в ректификационных колоннах, отличающийся тем, что для гидрохлорирования синтетический хлористый водород смешивают с отпаренным из соляной кислоты сорта ОСЧ хлористым водородом в соотношении (5 -1):1, а стадийную очистку конденсата производят в двух ректификационных колоннах, на первой отделяют легкую фракцию, частично очищенный продукт подают во вторую колонну для отделения тяжелой фракции, причем соотношение количеств отделяемых легкой и тяжелой фракции составляет 1:(2,6-8,0).
2. Способ производства трихлорсилана по п.1, отличающийся тем, что количество отделяемой легкой фракции составляет 4-15% от подачи исходного продукта.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003132792/15A RU2254291C1 (ru) | 2003-11-11 | 2003-11-11 | Способ производства трихлорсилана |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003132792/15A RU2254291C1 (ru) | 2003-11-11 | 2003-11-11 | Способ производства трихлорсилана |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2254291C1 true RU2254291C1 (ru) | 2005-06-20 |
Family
ID=35835747
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003132792/15A RU2254291C1 (ru) | 2003-11-11 | 2003-11-11 | Способ производства трихлорсилана |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2254291C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2446099C2 (ru) * | 2007-03-21 | 2012-03-27 | Эвоник Дегусса Гмбх | Обработка борсодержащих потоков хлорсиланов |
CN102794070A (zh) * | 2012-07-25 | 2012-11-28 | 新疆大全新能源有限公司 | 一种三氯氢硅合成气的处理方法 |
CN103130227A (zh) * | 2013-01-10 | 2013-06-05 | 天津大学 | 三氯氢硅全热耦合集成多效精馏生产装置及生产方法 |
CN110371985A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-10-25 | 天津中科拓新科技有限公司 | 一种四氯化硅的合成方法 |
CN115490236A (zh) * | 2022-09-20 | 2022-12-20 | 云南通威高纯晶硅有限公司 | 一种电子级多晶硅生产用三氯氢硅的制备方法及*** |
-
2003
- 2003-11-11 RU RU2003132792/15A patent/RU2254291C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Лапидус И.И. и др. Тетрахлорсилан и трихлорсилан. М.: Химия, 1979, с.50-56. * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2446099C2 (ru) * | 2007-03-21 | 2012-03-27 | Эвоник Дегусса Гмбх | Обработка борсодержащих потоков хлорсиланов |
CN102794070A (zh) * | 2012-07-25 | 2012-11-28 | 新疆大全新能源有限公司 | 一种三氯氢硅合成气的处理方法 |
CN102794070B (zh) * | 2012-07-25 | 2014-12-10 | 新疆大全新能源有限公司 | 一种三氯氢硅合成气的处理方法 |
CN103130227A (zh) * | 2013-01-10 | 2013-06-05 | 天津大学 | 三氯氢硅全热耦合集成多效精馏生产装置及生产方法 |
CN110371985A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-10-25 | 天津中科拓新科技有限公司 | 一种四氯化硅的合成方法 |
CN115490236A (zh) * | 2022-09-20 | 2022-12-20 | 云南通威高纯晶硅有限公司 | 一种电子级多晶硅生产用三氯氢硅的制备方法及*** |
CN115490236B (zh) * | 2022-09-20 | 2024-03-29 | 云南通威高纯晶硅有限公司 | 一种电子级多晶硅生产用三氯氢硅的制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5442780B2 (ja) | クロロシランの蒸留による精製方法 | |
CA2719858C (en) | Method and system for the production of pure silicon | |
DE102015210762A1 (de) | Verfahren zur Aufarbeitung von mit Kohlenstoffverbindungen verunreinigten Chlorsilanen oder Chlorsilangemischen | |
DE50105221D1 (de) | Verfahren zur herstellung von reinstsilicium | |
JP2008520535A (ja) | トリクロロシランおよび四塩化珪素を精製するための方法およびプラント | |
KR20100063742A (ko) | 트리클로로실란 제조 방법 | |
JP4659797B2 (ja) | 多結晶シリコンの製造方法 | |
JP2004149351A (ja) | クロロシラン及びその精製方法 | |
WO2010064552A1 (ja) | 塩酸の精製方法 | |
RU2254291C1 (ru) | Способ производства трихлорсилана | |
RU2457178C1 (ru) | Способ получения высокочистого моносилана и тетрахлорида кремния | |
US8404205B2 (en) | Apparatus and method for producing polycrystalline silicon having a reduced amount of boron compounds by forming phosphorus-boron compounds | |
JP2570409B2 (ja) | クロロポリシランの精製方法 | |
JP2006169012A (ja) | ヘキサクロロジシラン及びその製造方法 | |
CN107867695A (zh) | 三氯硅烷的纯化***和多晶硅的制造方法 | |
US10294109B2 (en) | Primary distillation boron reduction | |
KR20140087005A (ko) | 3염화실란의 정제 | |
RU2214363C1 (ru) | Способ получения хлорсиланов | |
JP4831285B2 (ja) | 多結晶シリコンの製造方法 | |
US20130121908A1 (en) | Method for producing trichlorosilane with reduced boron compound impurities | |
JP5096219B2 (ja) | 多結晶シリコン製造方法 | |
US20120082609A1 (en) | Method for producing trichlorosilane with reduced boron compound impurities | |
RU2637690C1 (ru) | Способ получения хлорсиланов из аморфного кремнезема для производства кремния высокой чистоты | |
TWI773121B (zh) | 獲得六氯二矽烷的方法 | |
WO2023243466A1 (ja) | 精製トリクロロシランの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20120706 |
|
QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: DISPOSAL FORMERLY AGREED ON 20120706 Effective date: 20130326 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151112 |