四氯化硅氢化工艺研究进展

（ ４ ）
ｌ热氢 化工 艺
热 氢化 又名直 接氢化 ， 该 工艺把 Ｈ 、 Ｓ ｉ Ｃ １ 作 为 反应 原料 ， 控制 配 比为 （ ２～３ ） ： １ ， 混 合后加 热至 １ ３ ０～３ ０ ０ Ｅ， 然 后混 合料 通入 到 由高 纯石 墨棒 作 加热 芯制 成 的氢化 炉 中 ， 在 反应温 度
常温 下 ， Ｓ ｉ Ｃ １ 以液 态形式 存在 ， 比较容 易挥 发 ， 增加 了存 储、 运
抗 冲 击 性 能 和 耐 酸 碱 腐 蚀 能 力 也 大大 提 高 ， 使 用寿 命 同时
延长。
水 岛等对Ｓ ｉ Ｃ １ 的加氢 氢化设 备进 行 了优 化提 升 ， 该方 法 存 在以下优势 ： 采用 了急冷设 备 ， 阻碍 了生成Ｓ ｉ Ｃ １ 逆 反应 的进 行， 同时聚 合物 生成 量大 大降低 ， 工艺热 能利 用效率 、 Ｓ ｉ Ｃ １ 转 化率 大大提高 ， 能耗得以 降低 。 热氢 化是 一种传统 的加氢 氢化技 术 ， 该工艺 已经很 成熟 ，
种技术 的技 术特 点和发展现 状 ， 同时 对各种 工艺 优点 、 不 足之 处进行 了分析 讨论 ， 最后对未来 冷氢化技术 的发展方 向进行 了
展望 。
Ｈ２＝ ２ Ｈ
Ｓ ｉ Ｃ １ ４ ＋ Ｈ＝ ＨＣ １＋ Ｓ ｉ Ｃ １ ３
（ ２ ）
（ ３ ）
Ｓ ｉ Ｃ １ Ｈ＝ Ｓ ｉ ＨＣ １ ３
氢化 四种工艺的技术特点和发展现状， 并对冷氢化工艺的发展前景进行 了展 望。
关键 词 ： 副产物 ； 闭式循 环 ； 三 氯氢硅 ； 氢化
０ 引言
改 良西 门子法 是生产 太 阳能 行业原 材料 多晶硅的 主要生 产 工艺 。 该 工艺每 产１ ｔ 多晶硅就 会产生 １ ５～２ ０ ｔ 的ｓ ｉ ｃ ｈ副产 物， 年产 １ ０万吨 多晶硅 ， 就有约 １ ５ ０～２ ０ ０万ｔ 副产 四氯化硅…。
是射频 电源激发 强度限制 了该 工艺工业生 产的规模 ， 难以 实现
量产 。 该工艺需要 进一步优化和提 升。
吴青友等 采用等离子体 技术加氢氢化Ｓ ｉ Ｃ １ ， 试验表 Ｓ ｉ Ｃ ｌ 与Ｈ 进料 配 比为０ ． ４时 ，
成为活性 较高的原 子状态 ， 然后再 与Ｓ ｉ Ｃ １ 发生化学 反应 ， 转化
为Ｓ ｉ Ｈ Ｃ ｌ ， 反应主要方程式 如下所示 ：
Ｓ ｉ Ｃ １ ， 处理量 比较有 限 。 目前 来看 ， Ｓ ｉ Ｃ １ 最有效 的处理手 段
是 通过 加 氢氢 化 反应 生 成Ｓ ｉ ＨＣ １ ， ， 而Ｓ ｉ ＨＣ １ 可 以作 为 多 品硅 生产 的原料返 回系统 使用 ， 实现清洁生产和物料循 环利用 。 本文 中 ， 笔者 讨论 了Ｓ ｉ Ｃ １ 的 四种 氢化处理手 段 ， 介 绍了各
较大 ， 国内外新上氢化 工艺大都不再使用 热氢 化工艺 。
下， 以Ｓ ｉ Ｃ １ 为 原料可 以生 产有机硅 、 光纤 、 气相 白炭黑等 产品 ，
但是 市场上对这 些产 品需 求量普遍 比较 小 ， 通过 这些手 段消耗
２等 离子 体氢化 工艺
等 离子氢化工 艺 ， 主要采 用直流 电源将Ｈ ： 解离， 使其 离解
输 和处 理 的难 度 ， 且 易燃 、 易爆， 是 一种毒 性 和腐 蚀性 比较 强 的 危险化 学 品 。 因而 ， 如 何合理 回收利 用Ｓ ｉ Ｃ １ 不 仅关 系到 企
业 的经济 效益 ， 也制 约着 企业 的进一步 可持 续发 展。 现 有条 件
但 反应 能耗相对 较高 、 Ｓ ｉ ＨＣ １ ， 产率 比较 低 、 对设备 的磨损也 比
四氯化硅氢化工艺研 究进展
刘挥彬 郭树虎 姜利霞（ 中国恩菲工程技术有限公司， 北京 １ ０ ０ ０ ３ ８ ）
摘要 ： 在 西门子法生产多晶硅 过程 中会产生Ｓ ｉ Ｃ ｌ 副产物 ， 为 了降低生产的成本 ， 同时最 大限度的减少对环境的破坏， 综合利用这 一副
产物成为首要的问 题。 ＮＳ ｉ Ｃ １ 加氢氢化为处理这一副产物提供了最有效的手段。 针对此， 笔者介绍了热氢化、 冷氢化、 氯氢化和等离 子
本工 艺存在 如下 优势 ： 反应原 料作 为气 体通 入到 反应氢
化炉 中 ， 这样 引入其 他杂 质量低 ， 利 于后续 分离提 纯 。 但 同时 ， 热 氢化 工艺 中 ， Ｓ ｉ ＨＣ １ 产 率 比较 低 ， 大 约 为１ ８ ％ ～２ ５ ％； 反应
温 度高 ， 能耗 高 ； 流程 复杂 ； 其次， 石墨 作为 发热体 的材料 ， 反 应过 程 中会 不可避 免与Ｓ ｉ Ｃ ｌ ｄ 发生生 成氯 代烃 的反 应 ， 产 品后
１ ２ ５ ０ ℃， 压 力为０ ． ６ ＭＰ ａ的条件 下 ， 发 生加氢 氢化反 应 ， 其化学 方程式 如下所示 ：
该工 艺存 在如 下优势 ： 温度相 对均 匀 ， 反应 原理 简单 ， 在
温 度为 １ ２ ７ ３ ℃、 常压 条件 下 ， 就能 实现Ｓ ｉ Ｃ ｌ 较 高 的转 化率 但
黄 志军等 也对等 离子 体加 氢氢化Ｓ ｉ Ｃ １ 进行 了试验 ， 研 究
表明 ： 在高 温 和 电场 作 用下 ， 等 离 子 体 气体 在发 生 器 中发 生
部 分 解离 。 大量氢 原子 的等离 子体射 流在 很高 的温度 条件 下 ， 与Ｓ ｉ Ｃ １ 在 管式 反 应 器 中充分 混 合 ， 氢 化 反应 得 以迅 速 发生 ， Ｓ ｉ ｌ Ｃ １ ， 单 程收率最高可以达到 ６ ２ ％ 。
Ｓ ｉ Ｃ １ ４ ＋ Ｈ２： ＨＣ Ｉ ＋Ｓ ｉ ＨＣ １ ３
（ １ ）
Ｓ ｉ Ｃ １ 转 化 率 可 以达 Ｎ７ ２ ． ９ ％。 该 方 法 主 要优 势 是 ： 使 用 了热
等 离子 发 生 器， 电源 功率 比较 容 易放 大 ， 中心 火 焰温 度很 高 ， Ｓ ｉ Ｈ Ｃ １ 收率很 高 ， 反应过程 能耗大大降低 。