三氯氢硅合成的基本化学反应为:
Si+3HCl→SiHCl3 +H2 (61)
生产实践表明,在三氯氢硅合成过程中,氯化氢转化率一般为80%,有20%的氯化氢没
有参加反应。生成的三氯氢硅气体,在冷媒温度为-40℃冷凝器中,冷凝效果为85%,约
15%的三氯氢硅气体未被冷凝。
由未被冷凝的三氯氢硅气体和没有参加反应的氯化氢、氢气以及其他反应生成的副产品一
起组成尾气,其主要成分见表61。
表61 还原炉尾气主要成分
成分 氯化氢(HCl) 氢气(H2) 三氯氢硅(SiHCl3) 其他 合计
含量体积/% 30.2 64.2 5.4 0.2 100
最初,三氯氢硅合成的尾气直接放空。该尾气中含有大量的有毒物质,不加处理就直接放
空,会污染大气,对环境造成重大影响。现在,很多企业将尾气送尾气淋洗塔处理后,再以
“三废”的形式排放。这种尾气处理后再排放,虽然可以减少对环境的污染,但浪费问题没能
得到解决。
要知道,尾气中的三氯氢硅是本生产的产品;氯化氢和氢气都是本生产中所用的原料,就
这样作为 “三废”,白白排放掉,实在太可惜。不仅降低了原材料的利用率,致使产品单耗增
高,而且还浪费能源,成本增加,同时,也增加了 “三废”的排放量。大量氯化物难以处理,
也会使 “三废”处理的费用增高,并且给环境带来不良的影响。更可惜的是,这些被当成 “三
废”排放掉的尾气,实际上是可以回收的。
三氯氢硅合成的尾气具体怎样来回收呢?从尾气的主要成分可知,综合回收的关键是将三
氯氢硅气体与氯化氢、氢气分离,以便分别回收利用,实现三氯氢硅合成的闭路循环工艺流
程。其三氯氢硅合成的尾气回收工艺流程 三氯氢硅合成的尾气回收工艺流程
从三氯氢硅合成排出的尾气,经压缩后,先进水冷却器预冷,再进热交换器,与来自冷凝
)&"器的低温气体进行热交换,使温度进一步降低。从热交换器出来的尾气进入冷凝器,经-45℃
的冷媒冷却,绝大多数的三氯氢硅被冷凝成液体,而氯化氢和氢气在-45℃的温度下还是气
体。由于液气的密度不同,经气液分离器作用,三氯氢硅从尾气中分离出来,经精馏提纯合格
后,送还原车间使用。尾气中的其他部分 (氯化氢和氢气)送回合成氯化氢,再次参加合成三
氯氢硅,达到了循环使用的目的。
从中可以看出,该系统没有废气、废物排出,为闭路循环系统。