三氯氢硅合成的热力学.pdf

2012年9期
有色金属(冶炼部分)(htt:/syl. bgrimm.cn
doi:10.3969/issn.1007-7545.2012,09.015
三氯氢硅合成的热力学
彭如振,俞小花2,谢刚2,姚云
(1.昆明理工大学冶金与能源工程学院,昆明650093;2.云南冶金集团股份有限公司技术中心,昆明650031)
摘要:应用 factsage软件研究三氯氢硅合成的复杂化学反应,绘制了体系中存在的8个化学反应的
△G-T图。分析了当反应达到平衡,在0.01MPa、0.05MPa和0.1MPa以及进料比xHc!/xs为1、3和6
时,气相平衡组分分布与温度的关系。讨论了三氯気碓产率随温度、压強及进料比x:c/xs的变化情况。
结果表明,低温、高压和一定进料比xgc/xs对三氯氢硅合成过程有利。
关键词:三氯氢硅;热力学;产率;化学平衡
中图分类号:TFO1;TN304.112文献标识码:A文章编号:1007-7545(2012)09-0055-05
Thermodynamic Study on Trichlorosilane Synthesis
PENG Ru-zhen, YU Xiao-hua,, XIE Gang, YAO Yun
(1. Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China,
2. Technology Center of Yunnan Metallurgy Group Co., Kunming 650031, China
Abstract: The complex chemical reactions of trichlorosilane synthesis were investigated by means of ther
modynamic software factsage. Diagrams of for the eight chemical reactions in this system versus tempera
ture were plotted. When the reaction reached equilibrium, the relationship between gas phase compositions
and temperature was analyzed at Hcl/Si molar ratio of 1, 3 and 6 under the pressure of 0.01 Mpa, 0.05
Mpa and 0. 1 Mpa, respectively. The variation of trichlorosilane productivity with temperature, pressure
and Hcl/Si molar ratio were discussed. The results show that a lower temperatures, a higher pressures
and a suitable HCI/Si molar ratio have a positive effect on the trichlorosilane synthesis process.
Key words: trichlorosilane; thermodynamics; productivity; chemical equilibrium
目前,多晶硅的生产主要是用氢气还原三氯氢体系的研究较多,而对三氯氢硅合成体系的报道较
硅(改良西门子法),该方法生产的多晶硅产量占总少。因此,本文对三氯気硅的合成过程进行热力学
产量的76.7%1-2,三氯氢硅理论单耗约为5t,但分析,从理论上分析了影响三氯氢硅产率的因素,为
由于各种因素影响,实际消耗远高于此值,装置运行三氯氢硅的工业化生产提供理论依据。
初期可达20t以上,国内较好的能到6.5t3-51。三
氯氢硅的质量直接影响到多晶硅的产品质量。三氯
三氯氢硅的合成原理
氢硅合成是一个复杂的化学平衡体系,可能有很多
以治金级硅粉(纯度>9%,粒度0.42~0.12
中间物质同时生成,只有严格地控制操作条件才能mm)和氯化氢气体为原料,按反应(1)生成三氯氢硅。
得到较多的三氯氢硅?。因此,有必要对三氯氢硅
Si(s)+3HC1(g)=SIHCL3 (g)+H2(g
的合成过程进行详细研究。国内对三氯氢硅氢还原
该反应的反应热为-141.8kJ/mol7-?,并伴
收稿日期:2012-0413
基金项日;国家自然科学基金资助项日(50574045)
作者简介:彭如振(1984),男,河南商丘人,硬士研究生