ИТС 33-2017 Производство специальных неорганических химикатов

     4.2 Описание технологических процессов, используемых в производстве трихлорсилана и четыреххлористого кремния

Промышленный способ получения трихлорсилана - гидрохлорирование кристаллического кремния. Технологическая схема производства приведена на рисунке 4.1. Процесс состоит из следующих стадий:

- дробление и размол кремния кристаллического;

- получение хлористого водорода;

- производство смеси трихлорсилан-тетрахлорсилан;

- производство трихлорсилана;

- производство четыреххлористого кремния.

В основе технологического процесса лежат следующие химические реакции:

Si+3HCISiH+;

Si+4HCISi+2.

Описание технологического процесса приведено в таблице 4.2, перечень основного оборудования - в таблице 4.3.

     
Рисунок 4.1 - Принципиальная схема производства три- и тетрахлорсилана

Дробление и размол кремния осуществляется в щековой дробилке и шаровой мельнице.

Хлористый водород получают десорбцией из соляной кислоты в отпарной колонне, заполненной фторопластовыми кольцами Рашига. Соляная кислота десорбирует хлористый водород и в виде азеотропа стекает вниз колонны. Хлористый водород из верхней части колонны поступает на стадию осушки в конденсаторы, охлаждаемые оборотной водой и далее в холодильники, охлаждаемые рассолом минус 20°С с последующим направлением в фазоразделитель. Осушенный хлористый водород от фазоразделителя направляется на компримирование и далее на синтез.

Гидрохлорирование молотого кремния осуществляется в реакторе - вертикальном цилиндрическом стальном аппарате, снабженном сепаратором и двухсекционной рубашкой для подачи пароконденсата, распределительной решеткой в нижней части реактора. Молотый кремний из бункера азотом загружается в среднюю часть реактора. В нижнюю часть реактора под распределительную решетку подается хлористый водород. Хлорирование кремния проводится при температуре от 280°С до 350°С и давлении от 0,05 до 0,43 МПа. Из реактора парогазовая смесь трихлорсилан-тетрахлорсилан поступает на стадию сухой очистки парогазовой смеси от пыли кремния и солей металлов, далее на стадию мокрой очистки парогазовой смеси.

Сухая очистка парогазовой смеси производится в циклонах, мокрая очистка - в барботажном кубе и в колонне.

Парогазовая смесь из верхней части барботажной колонны поступает на конденсацию в последовательно расположенные теплообменники, охлаждаемые оборотной водой и рассолом с температурой минус 20°С.

Конденсат затем передается на ректификацию.

Трихлорсилан марки А, Б и улучшенный получают путем трехступенчатой ректификации смеси трихлорсилан-тетрахлорсилан. Кубовая жидкость направляется на выделение тетрахлорсилана.

Выделение тетрахлорсилана осуществляется в отдельной колонне.

Таблица 4.2 - Описание технологического процесса производства три- и тетрахлорсилана

Таблица 4.3 - Перечень основного оборудования производства три- и тетрахлорсилана