RU2341455C1 - Способ переработки кубового остатка, содержащего полисиланхлориды - Google Patents
Способ переработки кубового остатка, содержащего полисиланхлориды Download PDFInfo
- Publication number
- RU2341455C1 RU2341455C1 RU2007113272/15A RU2007113272A RU2341455C1 RU 2341455 C1 RU2341455 C1 RU 2341455C1 RU 2007113272/15 A RU2007113272/15 A RU 2007113272/15A RU 2007113272 A RU2007113272 A RU 2007113272A RU 2341455 C1 RU2341455 C1 RU 2341455C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- silicon
- hydrogen
- polysilanechloride
- polysilane
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 15
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 12
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229920000548 poly(silane) polymer Polymers 0.000 claims description 25
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 claims description 19
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N Protium Chemical compound [1H] YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N 0.000 claims description 2
- ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N trichlorosilane Chemical compound Cl[SiH](Cl)Cl ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 239000005052 trichlorosilane Substances 0.000 abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 3
- KPZGRMZPZLOPBS-UHFFFAOYSA-N 1,3-dichloro-2,2-bis(chloromethyl)propane Chemical compound ClCC(CCl)(CCl)CCl KPZGRMZPZLOPBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N chlorosilicon Chemical compound Cl[Si] SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000005046 Chlorosilane Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N chlorosilane Chemical class Cl[SiH3] KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N dichlorosilane Chemical compound Cl[SiH2]Cl MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- -1 silicon hexane chlorodisilane Chemical compound 0.000 description 1
- FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N silicon tetrachloride Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)Cl FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к химической промышленности и может применяться в производстве поликристаллического кремния на установках водородного восстановления. Способ переработки кубового остатка, содержащего полисиланхлориды, заключается в его переводе в газообразное состояние в реакторе с выращенными кремниевыми стержнями, нагретыми до температуры плюс 1100÷1150°С. Введение жидкой смеси тетрахлорида кремния и полисиланхлоридов осуществляется при их соотношении 1:(0,1÷0,2). Встречным потоком в реактор подается водород в соотношении к тетрахлориду кремния 1:(6÷10). Предлагаемый способ позволяет перевести до 80% полисиланхлоридов в трихлорсилан. 1 ил.
Description
Изобретение относится к химической промышленности, а конкретно к производству поликристаллического кремния из трихлорсилана и переработке кубового остатка, содержащего полисиланхлориды.
Известен способ (см. книга «Технология полупроводникового кремния», авт. Фалькевич Э.С. и др., издательство «Металлургия», 1992 г., стр.206), заключающийся в том, что смесь трихлорсилана с тетрахлорсиланом отбирается из дефлегматора и передается на колонну, а кубовая жидкость, в которой сконцентрировались полисиланхлориды и высококипящие примеси, направляется на нейтрализацию известковым молоком. Таким образом, полисиланхлориды выводятся из процесса в виде кубовых остатков на колонне разделения, которые составляют до 3% от общего объема перерабатываемых хлорсиланов, содержание полисиланхлоридов в которых допускается до 10% по весу, а далее смесь выводится на нейтрализацию водным раствором СаО.
Недостатком данного способа является использование дополнительного оборудования для извлечения ценных компонентов и обезвреживания полисиланхлоридов, включая использование дополнительных производственных помещений, что сопряжено с определенными трудностями в их обслуживании и существенно усложняет процесс переработки отходов, увеличивает затраты по времени всего цикла производства кремния.
Известен способ переработки кубовых остатков (см. патент SU №1369182 от 08.01.86, МПК7 С01В 33/08), заключающийся в том, что кубовые остатки, содержащие полисиланхлориды подвергаются испарению при нагревании с одновременным хлорированием.
Недостатком данного способа является усложнение процесса переработки путем использования дополнительного оборудования и неполной нейтрализации полисиланхлоридов ввиду многостадийности процесса переработки.
Целью изобретения переработки кубового остатка, содержащего полисиланхлориды, является исключение многостадийности процесса переработки кубовых остатков от полисиланхлоридов и использования дополнительного оборудования.
Предлагаемый способ переработки кубового остатка, содержащего полисиланхлориды, в производстве поликристаллического кремния, включающий подачу кубового остатка и его испарение в реакторе при нагревании, состоит в том, что кубовой остаток, содержащий тетрахлорид кремния и полисиланхлориды при соотношении 1:(0,1÷0,2), подают в реактор и испаряют посредством нагрева кремниевых стержней до температуры 1100÷1150°С, одновременно подают встречный поток водорода при соотношении тетрахлорида кремния к водороду 1:(6÷10).
По предлагаемой технологической схеме авторами предложено переработку кубовых остатков, содержащих полисиланхлориды, проводить непосредственно в реакторе водородного восстановления, в объеме которого необходимо осуществить ряд химических превращений по получению трихлорсилана и восстановлению кремния (аморфное состояние). Основными химическими преобразованиями в реакторе будут:
SiCl4+Н2↔SiHCl3+HCl
Si2Cl6+H2↔2SiHСl3
Si2Cl6↔SiCl2+SiCl4
Si2Cl6↔Siам+SiCl4
Химические превращения приводятся на примере гексанхлордисилана кремния, поскольку он занимает 60% весовых от общего состава полисиланхлоридов, образующихся в процессе восстановления. Поведение прочих полихлоридов кремния аналогично его поведению. Химические превращения возможны при создании условий, обеспечивающих их протекание: расчетную поверхность нагревателей, кремниевых основ, разогретых до температуры 1150°С, подачу исходного водорода снизу, нагреваемого при контакте со стержнями до 500-600°С и создающего конвективные потоки в объеме реактора, встречу их со смесью тетрахлорида и полисиланхлоридов, вводимых по верху реакционной камеры, распылении и испарении ее, обеспечении контакта водорода и полихлорсиланов в объеме реактора с получением трихлорсилана и аморфного кремния.
При исследовании отличительных признаков способа переработки кубового остатка, содержащего полисиланхлориды, не выявлено каких-либо известных аналогичных решений, касающихся их использования или реализации путем подачи водорода и кубового остатка, содержащего полисиланхлориды, в реактор и его испарения при нагревании в определенном мольном соотношении тетрахлорида кремния и водорода.
Проведенный заявителем анализ уровня развития техники по имеющимся патентным и научно-техническим источникам информации позволил установить, что аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам изобретения, заявителем не обнаружен.
Определение из выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных по отношению усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения, позволяет сделать вывод о соответствии данного изобретения условию "новизна".
Результаты дополнительного поиска известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного способа, показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из определенного заявителем уровня техники не выявлено влияние преобразований, предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения, на достижение технического результата. Поэтому заявитель предполагает соответствие данного изобретения критерию "изобретательский уровень".
ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА
На фиг.1 представлен реактор 1 водородного восстановления кремния из трихлорсилана с водоохлаждаемой рубашкой, в котором осуществляется способ переработки кубовых остатков, содержащих полисиланхлориды кремния. Реактор состоит из трех частей, нижней 2, средней 3 и верхней 4. Верхняя часть снабжается патрубком 5 для ввода смеси тетрахлорида кремния и полисиланхлоридов, расположенным по центру. В качестве нагревателей используются кремниевые стержни (6) диаметром до 30 мм в количестве 24 штук, выращенные за счет восстановления кремния из трихлорсилана водородом с 3÷6-кратным молярным избытком водорода при температуре 1100-1150°С, нагрев которых производится за счет проходящего тока, токоподвод реализуется через водоохлаждаемые токовводы 7, изолированные от корпуса реактора. Охлаждение частей реактора проводится через патрубки 8, 9, 10, 11, 12, 13 подачей воды снизу вверх.
Процесс гидрирования полисиланхлоридов начинается после замены в исходной парогазовой смеси трихлорсилана на кубовые остатки из смеси тетрахлорида с полисиланхлоридами с их нагревом до температуры 300-400°С в объеме реактора. Водород в реактор подают по центру нижней цилиндрической части 2 через специальный патрубок 14, то есть осуществляется противоток исходных реагирующих веществ, их интенсивное перемешивание и химическое взаимодействие с получением трихлорсилана и аморфного кремния, имеющего развитую мелкодисперсную структуру, способную на своей поверхности сорбировать примеси, находящиеся в кубовых остатках. Парогазовая смесь, состоящая из водорода, остатков тетрахлорида кремния, образовавшегося трихлорсилана, и хлористого водорода, выводится через нижнюю часть реактора, патрубок вывода 15 расположен коаксиально с вводом водорода по центру днища: аморфный кремний осаждается на стенках и поддоне реактора, в трубопроводах парогазовой смеси и теплообменниках, от проникновения которого в блок конденсации предусматривается установка дополнительных фильтров. Аморфный кремний удаляется вручную из реактора по завершению процесса переработки. Образующиеся трихлорсилан, дихлорсилан и непрореагировавший тетрахлорид кремния с хлористым водородом передают на блок конденсации для перевода их в жидкое состояние с дальнейшей переработкой на ректификационных колоннах.
Предложенный способ переработки кубового остатка, содержащего полисиланхлориды, по сравнению с ранее известными позволяет до 80% полисиланхлоридов перевести в трихлорсилан, что обеспечивает безопасную разгрузку поликристаллического кремния после проведения технологического процесса восстановления с устранением каких-либо остаточных следов полисиланхлоридов в разъемных частях реактора и узлах установки водородного восстановления, а также позволяет получать поликристаллический кремний высокого качества.
Claims (1)
- Способ переработки кубового остатка, содержащего полисиланхлориды, в производстве поликристаллического кремния, включающий подачу кубового остатка и его испарение в реакторе при нагревании, отличающийся тем, что кубовой остаток, содержащий тетрахлорид кремния и полисиланхлориды при соотношении 1:(0,1÷0,2) подают в реактор и испаряют посредством нагрева кремниевых стержней до температуры 1100÷1150°С, одновременно подают встречный поток водорода при соотношении тетрахлорида кремния к водороду 1:(6÷10).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007113272/15A RU2341455C1 (ru) | 2007-04-09 | 2007-04-09 | Способ переработки кубового остатка, содержащего полисиланхлориды |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007113272/15A RU2341455C1 (ru) | 2007-04-09 | 2007-04-09 | Способ переработки кубового остатка, содержащего полисиланхлориды |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2341455C1 true RU2341455C1 (ru) | 2008-12-20 |
Family
ID=40375160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007113272/15A RU2341455C1 (ru) | 2007-04-09 | 2007-04-09 | Способ переработки кубового остатка, содержащего полисиланхлориды |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2341455C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1568449A1 (ru) * | 1987-10-19 | 1999-08-10 | Р.С. Халиков | Способ переработки кубовых остатков производства поликристаллического кремния |
| SU1369182A1 (ru) * | 1986-01-08 | 1999-08-10 | Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" | Способ переработки кубовых остатков производства трихлорсилана и поликристаллического кремния на тетрахлорид кремния |
| SU942381A1 (ru) * | 1980-02-25 | 2000-04-27 | Государственный научно-исследовательский институт редкометаллической промышленности | Способ получения четыреххлористого кремния |
| WO2006125425A1 (de) * | 2005-05-25 | 2006-11-30 | Rev Renewable Energy Ventures Ag | Verfahren zur herstellung von silicium aus halogensilanen |
-
2007
- 2007-04-09 RU RU2007113272/15A patent/RU2341455C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU942381A1 (ru) * | 1980-02-25 | 2000-04-27 | Государственный научно-исследовательский институт редкометаллической промышленности | Способ получения четыреххлористого кремния |
| SU1369182A1 (ru) * | 1986-01-08 | 1999-08-10 | Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" | Способ переработки кубовых остатков производства трихлорсилана и поликристаллического кремния на тетрахлорид кремния |
| SU1568449A1 (ru) * | 1987-10-19 | 1999-08-10 | Р.С. Халиков | Способ переработки кубовых остатков производства поликристаллического кремния |
| WO2006125425A1 (de) * | 2005-05-25 | 2006-11-30 | Rev Renewable Energy Ventures Ag | Verfahren zur herstellung von silicium aus halogensilanen |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101519205B (zh) | 三氯硅烷的制造方法及制造装置 | |
| JP4714197B2 (ja) | トリクロロシランの製造方法および多結晶シリコンの製造方法 | |
| CA2719858C (en) | Method and system for the production of pure silicon | |
| KR101077003B1 (ko) | 다결정질 규소의 증착 방법 | |
| JP5435188B2 (ja) | 多結晶シリコンの製造方法および多結晶シリコン製造設備 | |
| JP2008303142A (ja) | 多結晶シリコンの製造方法 | |
| CN109081351B (zh) | 一种冷氢化系统产生的高沸物的处理系统和方法 | |
| CN102741167A (zh) | 生产三氯硅烷的系统和方法 | |
| JP2012158515A (ja) | クロロシランの蒸留による精製方法 | |
| JP4780284B2 (ja) | 三塩化シランの精製方法 | |
| CN110589838A (zh) | 处理氯硅烷残液的方法 | |
| JP4659797B2 (ja) | 多結晶シリコンの製造方法 | |
| TW201233627A (en) | Process for preparing trichlorosilane | |
| JP5344113B2 (ja) | 水素分離回収方法および水素分離回収設備 | |
| EP2540666B1 (en) | Method for manufacturing trichlorosilane | |
| RU2357923C2 (ru) | Способ получения поликристаллического кремния | |
| RU2341455C1 (ru) | Способ переработки кубового остатка, содержащего полисиланхлориды | |
| WO2014100705A1 (en) | Conserved off gas recovery systems and processes | |
| CN107867695A (zh) | 三氯硅烷的纯化系统和多晶硅的制造方法 | |
| RU2280010C1 (ru) | Способ получения трихлорсилана | |
| US3059035A (en) | Continuous process for producing methyl chloroform | |
| CN104402002B (zh) | 一种萃取法处理氯硅烷渣浆的方法 | |
| JP5429464B2 (ja) | 三塩化シランの精製方法 | |
| CN111548364A (zh) | 一种苯基氯硅烷的合成方法及装置 | |
| JP4454223B2 (ja) | ＨＢｒをほとんど含まないＨＣｌガス及びＨＢｒをほとんど含まないＨＣｌ水溶液の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MZ4A | Patent is void |
Effective date: 20200819 |