王良珣

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國各行各業(yè)也迅速發(fā)展，加快發(fā)展可再生能源已成為全球能源轉(zhuǎn)型的主流方向，全球能源轉(zhuǎn)型為太陽能提供了廣闊市場空間光伏產(chǎn)業(yè)和有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，而三氯氫硅則是光伏產(chǎn)業(yè)和有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本文通過對三氯氫硅生產(chǎn)中遇到的問題以及發(fā)展前景進(jìn)行分析，針對這些問題，找到解決問題的辦法，為我國三氯氫硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：三氯氫硅；生產(chǎn)；存在問題；發(fā)展前景

三氯氫硅不僅是制造硅烷偶聯(lián)劑和其它有機(jī)硅產(chǎn)品的重要中間體，還是制造多晶硅的主要原料。我國三氯氫硅行業(yè)的發(fā)展，跟整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)。同其他行業(yè)一樣，也經(jīng)歷過初期、發(fā)展、高潮、低迷、穩(wěn)定的各個(gè)階段。本來基于解決氯堿生產(chǎn)中氯過剩問題而得到氯堿行業(yè)青睞的三氯氫硅，2011年以前基本是暴利時(shí)代，三氯氫硅生產(chǎn)企業(yè)如雨后春筍般迅猛發(fā)展，之后由于種種原因，光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了低迷階段，三氯氫硅生產(chǎn)利潤迅速降低，多晶企業(yè)也趁機(jī)將成本向上游轉(zhuǎn)移，三氯氫硅生產(chǎn)企業(yè)被迫停產(chǎn)或者增加投入技術(shù)革新提高產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)過近年來市場的選擇，而后利潤趨于平穩(wěn)合理，一些規(guī)模大、管理好、敢于技術(shù)投入的企業(yè)在三氯氫硅行業(yè)立穩(wěn)了腳跟。

1 三氯氫硅概述

三氯氫硅是一種有機(jī)物，根據(jù)相似相溶的原理，三氯氫硅可以溶解于苯、甲醚、乙醚等有機(jī)溶劑中去。純凈的三氯氫硅是一種易揮發(fā)、易潮解的無色液體，遇到空氣就能夠發(fā)生反應(yīng)，并且散發(fā)出一種惡臭味，并且伴有白煙產(chǎn)生。三氯氫硅在遇到水時(shí)，能夠發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)，這種強(qiáng)烈的反應(yīng)能夠產(chǎn)生氯化氫，氯化氫是一種酸性物質(zhì)。三氯氫硅在遇到明火或者強(qiáng)氧化劑時(shí)，能夠發(fā)生爆炸，具有易燃易爆的特點(diǎn)。

三氯氫硅遇到空氣的反應(yīng)方程式：

SiHCl3+O2→SiO2+HCl+Cl2

2 三氯氫硅生產(chǎn)工藝

三氯氫硅的合成工藝主要分為三大步驟（如圖1所示）。

2.1 氯化氫的合成

在氯化氫合成爐中，氫氣和氯氣經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)生成氯化氫，在合成爐中反應(yīng)后是混有氫氣、氯氣和氯化氫的混合物，生成的氯化氫經(jīng)過水冷、深冷、多級除霧之后成為干燥的氯化氫。（經(jīng)過這樣的處理不能除去氯化氫中的氫氣和氯氣，只是能得到干燥的氯化氫氣體，在生產(chǎn)中就可以利用了）

2.2 三氯氫硅的合成

經(jīng)過凈化處理、加壓的氯化氫在三氯氫硅合成爐中和干燥硅粉發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成三氯氫硅、四氯化硅等，生成物中混有硅粉通過旋風(fēng)分離出去，再經(jīng)過袋式過濾、空氣冷卻、多級冷凝形成含有雜質(zhì)的粗品三氯氫硅。

2.3 三氯氫硅的精制

含有雜質(zhì)的三氯氫硅要進(jìn)行精細(xì)化處理才能成為有機(jī)硅的原料，粗品三氯氫硅經(jīng)過一級精餾、二級精餾形成兩種產(chǎn)物，一是我們需要的產(chǎn)品三氯氫硅，二是副產(chǎn)物四氯氫硅（見圖1）。

3 三氯氫硅生產(chǎn)中現(xiàn)存的問題

3.1 副產(chǎn)物四氯化硅的出路問題

副產(chǎn)物四氯化硅反應(yīng)方程式為：

Si+2HCl→SiH2Cl2（T<280℃）（此為二氯二氫硅）

Si+4HCl→SiCl4+2H2↑（T>350℃）

根據(jù)上面的化學(xué)反應(yīng)方程式，我們假設(shè)一個(gè)三氯氫硅的生產(chǎn)廠家有一個(gè)20000t/a的生產(chǎn)裝置，開工時(shí)間以8000h/a，合成液三氯氫硅生成率為85%，四氯化硅生成率為15%左右（其他產(chǎn)物微量暫計(jì)入四氯化硅），來進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)工廠生產(chǎn)20000噸三氯氫硅則會產(chǎn)生3530噸左右的的副產(chǎn)物四氯化硅，對于生產(chǎn)廠家來說這個(gè)數(shù)量很巨大，以前大部分廠家的的處理方式通過水解的方法或者將四氯化硅一貼錢給有資質(zhì)廠家的方式來處理這些四氯化硅。這種處理方法一方面需要的人力、物力、財(cái)力比較大，另外一方面產(chǎn)生的酸類會對水造成污染，還要進(jìn)行二次處理。這種處理方法不利于三氯氫硅的生產(chǎn)。

3.2 生產(chǎn)中堵塞問題的處理

三氯氫硅生產(chǎn)中，未反應(yīng)的細(xì)硅粉和不再參加反應(yīng)物質(zhì)從合成爐頂端出口經(jīng)旋風(fēng)分離器、袋式除塵器，并不能完全除去，會進(jìn)入空氣冷卻器、循環(huán)水冷卻等設(shè)備，和冷凝下來的金屬氯化物堵塞設(shè)備。增加了清理設(shè)備的工作量，影響裝置的產(chǎn)能。多數(shù)廠家已經(jīng)采用濕法除塵裝置，使合成的氣體從塔底通入，用粗合成液在塔內(nèi)循環(huán)，洗去合成氣體中帶來的粉塵并使金屬氯化物結(jié)晶除去，洗凈過的氣體再經(jīng)系統(tǒng)冷凝，從而得到固相雜質(zhì)極少的合成液體。塔底部含固相雜質(zhì)多的液體進(jìn)入蒸發(fā)釜，濃縮以后水解處理。極大地減少了冷卻設(shè)備的清理工作量、和環(huán)保壓力，降低了生產(chǎn)成本。

4 結(jié)語

我國的三氯氫硅的生產(chǎn)技術(shù)還需要進(jìn)一步探索，本文通過對三氯氫硅生產(chǎn)中現(xiàn)存的問題，即副產(chǎn)物四氯化硅二次處理的問題、反應(yīng)后氣體的處理問題、精品三氯氫硅含有硼磷等雜質(zhì)問題的分析論述，為三氯氫硅的生產(chǎn)提供參考，促進(jìn)企業(yè)提高三氯氫硅的生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量。

參考文獻(xiàn)：

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