三氯氫硅歧化制取硅烷及硅烷熱分解制備多晶硅工藝研究.pdf

1、針對(duì)改良西門子法中流程長(zhǎng)、能耗高、三氯氫硅利用率低等問題，硅烷法生產(chǎn)多晶硅由于具有能耗低、硅烷轉(zhuǎn)化率高和產(chǎn)品純度高的特點(diǎn)，近年來越來越受到人們的關(guān)注，本文對(duì)三氯氫硅歧化制取硅烷和硅烷熱分解制備多晶硅工藝過程進(jìn)行了研究。
　　針對(duì)三氯氫硅歧化制取硅烷的過程，提出了單塔反應(yīng)精餾和雙塔反應(yīng)精餾兩種工藝流程，借助流程模擬軟件Aspen Plus分別建立了兩種流程模型，反應(yīng)模型采用考慮反應(yīng)動(dòng)力學(xué)影響和化學(xué)平衡限制的平衡級(jí)模型，對(duì)兩流程進(jìn)行了

2、流程優(yōu)化和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。單塔反應(yīng)精餾流程可以在塔頂?shù)玫郊兌?9.9％的硅烷，塔頂溫度為-87.92℃，需要-100℃的冷卻劑，負(fù)荷小。確定了最優(yōu)的操作參數(shù)：操作壓力350kPa，精餾段10塊板、反應(yīng)段30塊板、提餾段15塊板，三氯氫硅進(jìn)料位置為第12塊板，回流比39。雙塔反應(yīng)精餾流程，通過反應(yīng)精餾塔和高壓精餾塔在高壓精餾塔塔頂?shù)玫郊兌?9.9%的硅烷，兩塔的塔頂溫度提高到-32℃，可以使用常規(guī)的低溫冷卻劑對(duì)塔頂氣體進(jìn)行冷卻，但反應(yīng)精餾塔塔頂

3、的硅烷濃度較低，物料循環(huán)量大，負(fù)荷大。
　　針對(duì)硅烷熱分解生產(chǎn)多晶硅過程，建立了基于動(dòng)量、質(zhì)量、能量同時(shí)傳遞并耦合硅烷熱分解反應(yīng)的硅烷—?dú)錃饣瘜W(xué)氣相沉積模型，通過流體力學(xué)軟件Fluent首先對(duì)簡(jiǎn)化的單根套筒模型進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了進(jìn)氣速度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力對(duì)沉積特性的影響。在單根套筒模型數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ)上建立了三種不同鐘罩式套筒反應(yīng)器的模型，并對(duì)12對(duì)套筒、24對(duì)套筒和新型反應(yīng)器內(nèi)的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：進(jìn)氣速度取0