三氯氢硅生产中现存问题及发展前景

王良珣

摘 要：随着我国经济的快速发展，我国各行各业也迅速发展，加快发展可再生能源已成为全球能源转型的主流方向，全球能源转型为太阳能提供了广阔市场空间光伏产业和有机硅产业发展迅猛，而三氯氢硅则是光伏产业和有机硅产业中一个重要环节。本文通过对三氯氢硅生产中遇到的问题以及发展前景进行分析，针对这些问题，找到解决问题的办法，为我国三氯氢硅产业的发展提供参考。

关键词：三氯氢硅；生产；存在问题；发展前景

三氯氢硅不仅是制造硅烷偶联剂和其它有机硅产品的重要中间体，还是制造多晶硅的主要原料。我国三氯氢硅行业的发展，跟整个光伏产业的发展息息相关。同其他行业一样，也经历过初期、发展、高潮、低迷、稳定的各个阶段。本来基于解决氯碱生产中氯过剩问题而得到氯碱行业青睐的三氯氢硅，2011年以前基本是暴利时代，三氯氢硅生产企业如雨后春笋般迅猛发展，之后由于种种原因，光伏产业进入了低迷阶段，三氯氢硅生产利润迅速降低，多晶企业也趁机将成本向上游转移，三氯氢硅生产企业被迫停产或者增加投入技术革新提高产品质量。经过近年来市场的选择，而后利润趋于平稳合理，一些规模大、管理好、敢于技术投入的企业在三氯氢硅行业立穩了脚跟。

1 三氯氢硅概述

三氯氢硅是一种有机物，根据相似相溶的原理，三氯氢硅可以溶解于苯、甲醚、乙醚等有机溶剂中去。纯净的三氯氢硅是一种易挥发、易潮解的无色液体，遇到空气就能够发生反应，并且散发出一种恶臭味，并且伴有白烟产生。三氯氢硅在遇到水时，能够发生强烈的化学反应，这种强烈的反应能够产生氯化氢，氯化氢是一种酸性物质。三氯氢硅在遇到明火或者强氧化剂时，能够发生爆炸，具有易燃易爆的特点。

三氯氢硅遇到空气的反应方程式：

SiHCl3+O2→SiO2+HCl+Cl2

2 三氯氢硅生产工艺

三氯氢硅的合成工艺主要分为三大步骤（如图1所示）。

2.1 氯化氢的合成

在氯化氢合成炉中，氢气和氯气经过化学反应生成氯化氢，在合成炉中反应后是混有氢气、氯气和氯化氢的混合物，生成的氯化氢经过水冷、深冷、多级除雾之后成为干燥的氯化氢。（经过这样的处理不能除去氯化氢中的氢气和氯气，只是能得到干燥的氯化氢气体，在生产中就可以利用了）

2.2 三氯氢硅的合成

经过净化处理、加压的氯化氢在三氯氢硅合成炉中和干燥硅粉发生化学反应，生成三氯氢硅、四氯化硅等，生成物中混有硅粉通过旋风分离出去，再经过袋式过滤、空气冷却、多级冷凝形成含有杂质的粗品三氯氢硅。

2.3 三氯氢硅的精制

含有杂质的三氯氢硅要进行精细化处理才能成为有机硅的原料，粗品三氯氢硅经过一级精馏、二级精馏形成两种产物，一是我们需要的产品三氯氢硅，二是副产物四氯氢硅（见图1）。

3 三氯氢硅生产中现存的问题

3.1 副产物四氯化硅的出路问题

副产物四氯化硅反应方程式为：

Si+2HCl→SiH2Cl2（T<280℃）（此为二氯二氢硅）

Si+4HCl→SiCl4+2H2↑（T>350℃）

根据上面的化学反应方程式，我们假设一个三氯氢硅的生产厂家有一个20000t/a的生产装置，开工时间以8000h/a，合成液三氯氢硅生成率为85%，四氯化硅生成率为15%左右（其他产物微量暂计入四氯化硅），来进行计算，当工厂生产20000吨三氯氢硅则会产生3530吨左右的的副产物四氯化硅，对于生产厂家来说这个数量很巨大，以前大部分厂家的的处理方式通过水解的方法或者将四氯化硅一贴钱给有资质厂家的方式来处理这些四氯化硅。这种处理方法一方面需要的人力、物力、财力比较大，另外一方面产生的酸类会对水造成污染，还要进行二次处理。这种处理方法不利于三氯氢硅的生产。

3.2 生产中堵塞问题的处理

三氯氢硅生产中，未反应的细硅粉和不再参加反应物质从合成炉顶端出口经旋风分离器、袋式除尘器，并不能完全除去，会进入空气冷却器、循环水冷却等设备，和冷凝下来的金属氯化物堵塞设备。增加了清理设备的工作量，影响装置的产能。多数厂家已经采用湿法除尘装置，使合成的气体从塔底通入，用粗合成液在塔内循环，洗去合成气体中带来的粉尘并使金属氯化物结晶除去，洗净过的气体再经系统冷凝，从而得到固相杂质极少的合成液体。塔底部含固相杂质多的液体进入蒸发釜，浓缩以后水解处理。极大地减少了冷却设备的清理工作量、和环保压力，降低了生产成本。

4 结语

我国的三氯氢硅的生产技术还需要进一步探索，本文通过对三氯氢硅生产中现存的问题，即副产物四氯化硅二次处理的问题、反应后气体的处理问题、精品三氯氢硅含有硼磷等杂质问题的分析论述，为三氯氢硅的生产提供参考，促进企业提高三氯氢硅的生产质量和产量。

参考文献：

[1]高志明.三氯氢硅生产现存问题及发展前景[J].化工设计通讯，2016，42（02）：117-118.

[2]孟祥考，孟狄，邢焕青.三氯氢硅生产中安全工作探讨[J].氯碱工业，2013，49（07）：32-35.