SiCl4低温氢化及其催化剂研究

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在多晶硅生产过程中产生 SiCl4副产物,此物质如处理不当会造成严重环境污染。行业内主要通过氢化生产多晶硅原料 SiHCl3、白炭黑、有机硅产品、光纤等。其中使用 SiCl4生产 SiHCl3最为便捷、最为经济。在世界范围内,氢化工艺以冷氢化工艺最为普遍。冷氢化工艺系统中, SiCl4转化效率除了受到压力、温度等影响外,还受到催化剂种类及用量的影响。行业内对于冷氢化工艺的优化有很多研究,但是对催化剂类型的选择及分析不够深入。针对这些问题本文旨在提出一种或一类冷氢化所需的催化剂,用于多晶硅及其副产物 SiCl4的冷氢化处理,降低生产成本。  主要研究成果如下:  (1)研究了 SiCl4冷氢化工艺最佳的操作温度、压力、硅粉厚度等指标。结果表明,温度在430℃~520℃、反应压力1.25~1.45MPa、n( H2)/n( SiCl4)为(3~5):1、Si粉厚度0.4~1.2m、m(Si)/m(催化剂)为(85~100):1条件较好。  (2)固定实验操作参数,改变催化剂种类,分别使用镍催化剂、铜催化剂、镍铜合金催化剂,统计汇总分析冷氢化产品质量、SiCl4转化率数据。结果表明,SiCl4摩尔转化率在17%~30%,其中使用镍铜合金催化剂转化率最高;镍铜合金催化使冷氢化产品的杂质含量最低,其中 B、P杂质降低70%以上, Al、Fe杂质降低90%以上。
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