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   高纯精细化工产品

硅烷项目简介

  用硅烷为原料,可以采用流化床技术生产多晶硅,这是一种最吸引人的技术,可以大大的降低生产多晶硅的能耗,廉价硅烷的获得是开发该项技术的根本保证。

  一、产品简介

  中文名:硅烷、四氢化硅、甲硅烷、甲矽烷,

  英文名称:Silane

  分子式SiH4,分子量32.12。

  理化性质:

  常温常压下SiH4是一种无色、有窒息性气味的易燃和可压缩的气体。

  在101.3kPa下沸点-112℃,熔点-184.7℃,标准状态下气体密度1.44kg/m3,临界温度-3.4℃,临界压力4.842MPa,临界密度247kg/m3,SiH4在水中溶解度可忽略,也不溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等有机溶剂。

  SiH4在空气中极易自燃,在空气中的爆炸限为0.8%~98%,在室温下可与卤素或重金属卤化物剧烈反应。SiH4加热到350℃开始分解为无定形硅和氢气,600℃以上分解生成晶体硅。

  用途:硅烷广泛用于微电子、光电子工业,用于制造太阳能电池、平板显示器,近年硅烷的高科技应用还在不断涌现,包括用于制造先进陶瓷、复合材料、功能材料、生物材料、高能材料等等,成为许多新技术、新材料、新器件的基础。随着一系列新技术的出现,或者说利用硅烷开发新产品的成功,硅烷用量急剧增加。

  市场容量:硅烷主要用于半导体行业、液晶LCD(中底端的液晶显示屏,早期在笔记本计算机使用,现在大量用在手机MP3~MP4等电子产品上)和光伏行业。2015年全球硅烷消耗量约8000吨,预计2020年的消耗量将增加到约20000吨,中国的用量占全球一半以上。

  技术和工艺原理

  整个生产划分为三部分:硅粉气化部分、蒸馏部分和歧化反应部分(硅烷反应)。

  硅粉气化部分是将硅粉引入反应器与氢气、四氯化硅气体进行气固相反应,反应产物经除尘后,与进料换热、冷却、冷凝,收集未反应的四氯化硅和反应生成的三氯氢硅和杂质,达到与氢气分离的目的,氢气循环使用。

  蒸馏部分是将得到的凝液采用蒸馏的方法,分出三氯氢硅供歧化反应用,分离得到的四氯化硅返回到硅粉气化部分。同时在此处除掉杂质。

  歧化部分是使三氯氢硅进行歧化反应得到目的产物硅烷,并将其精制最终得到产品。反应得到的四氯化硅返回到前面的硅粉气化部分。

  化学方程式:

  用四氯化硅和氢气使硅粉进行气化反应制取三氯氢硅:

  Si+ 2H2 + 3SiCl4---------4HSiCl3

  三氯氢硅经过歧化反应制取硅烷:

  2HSiCl3-----SiCl4 + H2SiCl2

  2H2SiCl2------ HSiCl3 + H3SiCl

  2H3SiCl-------SiH4 + H2SiCl2

  每级歧化的重产物返回到上一级歧化反应

  因此歧化反应的总反应式

  4HSiCl3----- SiH4 + 3SiCl4

  生成的四氯化硅返回到硅粉气化工序。

  因此全部过程的总反应式为:

  Si + 2H2------SiH4

  反应方框图