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、針對改良西門子法中流程長、能耗高、三氯氫硅利用率低等問題，硅烷法生產多晶硅由于具有能耗低、硅烷轉化率高和產品純度高的特點，近年來越來越受到人們的關注，本文對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行了研究。
　　針對三氯氫硅歧化制取硅烷的過程，提出了單塔反應精餾和雙塔反應精餾兩種工藝流程，借助流程模擬軟件Aspen Plus分別建立了兩種流程模型，反應模型采用考慮反應動力學影響和化學平衡限制的平衡級模型，對兩流程進行了

2、流程優(yōu)化和經濟評價。單塔反應精餾流程可以在塔頂得到純度99.9％的硅烷，塔頂溫度為-87.92℃，需要-100℃的冷卻劑，負荷小。確定了最優(yōu)的操作參數：操作壓力350kPa，精餾段10塊板、反應段30塊板、提餾段15塊板，三氯氫硅進料位置為第12塊板，回流比39。雙塔反應精餾流程，通過反應精餾塔和高壓精餾塔在高壓精餾塔塔頂得到純度99.9%的硅烷，兩塔的塔頂溫度提高到-32℃，可以使用常規(guī)的低溫冷卻劑對塔頂氣體進行冷卻，但反應精餾塔塔頂

3、的硅烷濃度較低，物料循環(huán)量大，負荷大。
　　針對硅烷熱分解生產多晶硅過程，建立了基于動量、質量、能量同時傳遞并耦合硅烷熱分解反應的硅烷—氫氣化學氣相沉積模型，通過流體力學軟件Fluent首先對簡化的單根套筒模型進行了數值模擬，分析了進氣速度、反應溫度、反應壓力對沉積特性的影響。在單根套筒模型數值計算的基礎上建立了三種不同鐘罩式套筒反應器的模型，并對12對套筒、24對套筒和新型反應器內的流場和溫度場進行了分析。結果表明：進氣速度取0