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    什么是间断精馏法 ?什么是连续精馏法 ?
    2019-01-16 信息编号:633728 收藏
蒸馏只能将两个组分分开,而合成出的四氯化硅和三氯氢硅与它们所含的高、低杂质组成
的都是三组分的混合物。
三组分的混合物精馏时,要先将其中的两个组分合并起来称为一个组分,如果将四氯化硅
或三氯氢硅组成的 A组分和高沸点的C组分看成是一个组分,低沸点的B组分为一个组分,
这样三个组分就变成两个组分,然后按双组分液体的蒸馏方法分离一次,最后,再将分离出来
的四氯化硅和高沸点杂质的C组分组成的混合物,按双组分液体混合物的蒸馏方法再分离一
次,就可以达到分离三个组分的目的。也就是说,三组分的混合物精馏是分两次完成的。
(1)间断精馏法。一般间断精馏法的两次精馏工作是在同一台精馏塔里完成的,第一次精
馏工作完成后,再完成第二次精馏工作。其整个精馏工作是间断的,所以称为 “间断精馏法”。
第一次精馏如图413所示,首先把从合成炉出来的由 A、B、C三组分组成的四氯化硅或
三氯氢硅装入精馏塔下部的塔釜里,然后给塔釜加温,开始蒸馏。这时,需要先把三组分看成
两组分。三组分怎么来看成两组分呢?先将其中的两个组分合并起来称为一个组分,如果将四
氯化硅或三氯氢硅组成的 A组分和高沸点的C组分看成是一个组分,低沸点的B组分为一个
组分,这样,三个组分就变成两个组分。这样就可以按双组分来蒸馏。首先使塔釜温度升高至
B组分的沸点以上,这时沸点低于此温度的B组分的所有物质就会开始沸腾并逐渐由液体变为
蒸汽,上升经过塔柱,进行多次蒸馏提纯后进入塔头。进入塔头的B组分蒸汽经冷却,凝结
为液体,从塔头排出。这样一来,B组分的物质就分离出来,塔釜中的四氯化硅或三氯氢硅就
只含有 A、C混合组分。
应注意,从塔头排出的液体不是全部都取出,而还有一部分从回流口进入塔柱中,重新参
加蒸馏提纯。这等于增加了这部分液体的蒸馏次数,对提高产品的质量非常有利。回流液量与
馏出液量之比称为回流比。回流比越大,对提高产品的质量越有利。间断法除低沸点示意图 图414 间断法除高沸点示意图
第二次精馏如图414所示,再继续为塔釜加温,使温度升高至A组分的沸点之上。同理,
A组分也会逐渐由液体变为蒸汽并上升脱离开原来的混合物。上升的蒸汽经过塔柱,进行多
)"'次蒸馏提纯后进入塔头凝结为液体,然后从塔头排出。把从塔头排出的 A组分收集起来,就
得到所要的四氯化硅或三氯氢硅。这时塔釜中留下的只有 C组分,把塔釜中的 C组分放掉,
再重新加入由 A、B、C三组分组成的四氯化硅,就可以进行下一轮蒸馏。
间断精馏的设备少、工艺简单、操作方便,因此容易掌握,所以早期的四氯化硅和三氯氢
硅精馏都是采用间断精馏的方法提纯。
(2)连续精馏法。连续法精馏也是分两次蒸馏,不同的是,连续法精馏要用两个塔,每个塔
负责完成一次蒸馏,这样,第一次精馏和第二次精馏是连续完成的,所以称为 “连续精馏法”。
连续法所用的两个塔是串联的。如图415所示,首先把从合成炉出来的由 A、B、C三组
分组成的四氯化硅或三氯氢硅连续不断地装入蒸发器1里。蒸发器1里有加热器,加热器把温
度升高,使液态的四氯化硅或三氯氢硅 (由A、B、C三组分组成)蒸发,变为气态,并上升,
从第一个塔柱的中部充入第一个塔中。该塔柱的中上部温度保持在 A组分的沸点左右。因为
C组分的沸点高于塔柱中上部的温度,所以,C组分在塔柱中逐渐凝结为液体下降落于下层的
填料或筛板上,形成液面层或雨水层 (液体层)。这些凝结为液体的 C组分中也混有少量的
A、B两个组分的物质。物质从气态凝结为液体时要放出潜热。混在C组分中凝结为液体 A、
B两个组分的物质在与液体接触中就会获得一部分能量 (热量),从而蒸发变为上升的蒸汽。
而液体会继续下降,落于下层的填料或下一层筛板上。这些下降的液体中还会混有极少部分的
A、B两个组分的物质。这些 A、B两个组分的液体同样会从下层的填料或下一层筛板上获得
一部分能量 (热量),从而蒸发变为上升的蒸汽。就这样,下降的C组分一步步被提纯,最终
下降进入第一个塔釜,成为废液 (高沸点)并连续不断地被排出连续法示意图
1—蒸发器;2—再蒸器
由于 A、B两个组分的沸点都低于塔柱中上部的温度,因此,A、B两个组分仍然为气态
并继续上升。上升的A、B两个组分也混有少量的C组分蒸汽,在上升过程中消耗了一些自身
的能量 (热量),使得部分蒸汽变成下降的液体。这些液体像是空中凝成的雨,下降落在填料
或筛板上形成液面层或雨水层 (液体层)。然后再顺填料表面或经过筛板上的小圆孔,一滴一
滴落向下一层筛板,与上升的蒸汽形成对流。混在A、B两个组分中的C组分蒸汽在与液体接
触交换中失去能量 (热量),重新凝结变成下降的液体。而填料或筛板上液体中的 A、B两个
组分物质获得能量 (热量),而重新变成上升的蒸汽脱离液面,从而又完成一次蒸馏。蒸汽继
续上升,A、B两个组分的物质再继续完成下一次蒸馏。就这样,使 A、B两个组分的物质一
)"(步步被提纯。最终被提纯合格后的 A、B两个组分的蒸汽进入塔头凝结为液体,然后从塔头排
出。从塔头排出的 A、B两组分的液体,向下流入再蒸器2中。
该液体被再蒸器2加热,重新蒸发变为蒸汽并上升,从第二个塔柱的中部充入第二个塔中。
第二个塔的中上部温度保持在 A组分的沸点左右。由于B组分的沸点低于塔柱中上部的温度,
因此,B组分在第二个塔的中上部仍然为蒸汽并继续上升。上升的蒸汽中不仅有B组分,而且也
含有少量的A组分。上升的蒸汽经过塔柱里的填料或在一层层筛板的帮助下,完成一次次蒸馏
提纯后,进入塔头凝结为液体,该液体为废液 (低沸点)并连续不断地从塔头排出。
因为 A组分的沸点高于塔柱中上部的温度,所以 A组分在塔柱中凝结为下降的液体。下
降的液体经过塔柱里的填料或在一层层筛板的帮助下,完成一次次蒸馏提纯后,下降进入第二
个塔釜中,成为纯度合格的四氯化硅或三氯氢硅并连续不断地被排出,作为原料送往氢还原工
序,供制备多晶硅使用。
连续精馏法是连贯的,所以易于实现自动化,因此,现代的多晶硅生产厂大多是采用连续
精馏法来精馏提纯四氯化硅和三氯氢硅。
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