技術領域

本發明涉及一種回收利用氯硅烷渣漿殘液的裝置系統及方法，旨在實現直接利用氯硅烷渣漿殘液為原料合成硅酸酯，并在合成、提純硅酸酯的過程中同時將渣漿殘液中的固體物料及副產物氯化氫完全回收。該裝置系統中設備布置緊湊合理，有效利用體系反應熱，并且能夠實現連續化生產，操作起來也簡單易控，屬于環保及化工領域。?

背景技術

目前，國際上生產晶體硅材料主要的工藝還是化學方法，包括比較成熟的西門子法以及正在迅速發展的硅烷法和流化床法等。采用這些方法生產晶體硅材料，氯硅烷都是其必須的中間產品。四氯化硅（STC）、三氯氫硅（TCS）和二氯二氫硅（DCS）主要為西門子法和硅烷法多晶硅生產的中間體或原料，也大量用于制造光導纖維、外延、蝕刻、化學氣相淀積及氣相法白炭黑等。?

在氯硅烷生產中，不論是合成TCS還是通過氫化還原制備TCS，或者是各種氯硅烷、硅烷之間的歧化或者反歧化反應，其相應的反應裝置和提純過程中都難免會產生大量的渣漿殘液。在多晶硅生產中，渣漿殘液主要來自STC氫化還原、TCS合成、氯硅烷分離提純等裝置。尤其是采用冷氫化工藝后，冷氫化裝置及分離提純裝置排放的渣漿殘液量大大增加。?

冷氫化制備TCS比熱氫化效率高，但反應中需要加入催化劑，而且渣漿殘液量的排放也增加了很多。據統計，采用冷氫化制備TCS，平均每生產一噸TCS會產生氯硅烷渣漿殘液0.04噸。即年產十萬噸TCS的冷氫化裝置一年會產生氯硅烷渣漿殘液4000噸。該渣漿殘液中含有大量的STC、硅粉、催化劑及其它金屬氯化物雜質。?

冷氫化技術在國內的應用還是比較晚的，目前也就只有屈指可數的幾家企業。由冷氫化技術帶來的大量氯硅烷渣漿殘液，一些廠家采用蒸發、沉降、過濾等手段試圖回收硅粉，但由于其中的固體顆粒都比較細小，而氯硅烷本身又屬于高危化學品，采用常規的分離方法難以達到分離目的，目前為止只能通過蒸發回收少部分STC，而硅粉由于其中的雜質和氯硅烷難以除去，則全部被廢棄掉。由于大家都沒有很好的解決辦法，所以所有渣漿殘液幾乎都直接排放到三廢裝置進行水解中和處理。長期來看，這無疑是對資源的極大浪費，更是對環境的巨大傷害。?

在氯硅烷為原料制備硅酸酯的傳統方法中，生成的氯化氫部分制成鹽酸，但因為市場需求量及其它原因，幾乎都是直接排放到三廢處理中進行水解，所以氯硅烷法制備硅酸酯一直被當成高耗高污染的方法。本發明中考慮到了氯化氫是制備氯硅烷必不可少的原料，尤其在三氯氫硅的生產中，幾乎全世界都在采用硅粉和氯化氫直接反應合成三氯氫硅，除非是在有大量副產物四氯化硅的情況才用氫化還原的方法來制備，包括后來發展的氯氫化技術中也用到了大量的氯化氫為原料。因此，本發明中也涉及到了將氯化氫回收使其回到氯硅烷合成裝置中的裝置系統及方法。?

為了解決上述問題，專利2014102071393中提出了可行的回收方法，本發明給出了可具體實施的裝置系統，并涉及到各種原副產物的回收處理，能夠實現直接利用氯硅烷渣漿殘液為原料合成硅酸酯，并在合成、提純硅酸酯的過程中同時將渣漿殘液中的固體物料及副產物氯化氫完全回收。另外，本發明所涉及裝置系統中設備布置緊湊合理，有效利用了體系反應熱，并且能夠實現連續化生產，操作起來也簡單易控。?

發明內容

本發明的目的，在于提供一種回收利用氯硅烷渣漿殘液的裝置系統及方法，實現直接利用氯硅烷渣漿殘液為原料合成硅酸酯，并在合成、提純硅酸酯的過程中同時將渣漿殘液中的固體物料及副產物氯化氫完全回收。為了達到上述目的，其發明內容主要包括以下幾個方面：?

1.?????本發明中所述的裝置系統，主要包括反應精餾裝置、趕酸裝置、固液分離裝置、換熱設備、物料輸送設備、物料儲存設備等。

2.?????本發明中所述的裝置系統及方法，其所涉及的主要工藝流程為：將渣漿殘液直接通入反應精餾裝置中與低級脂肪醇進行反應，液相及固體物料由底部排出，反應副產物氯化氫由反應精餾裝置頂部的冷卻設備冷卻并經過四氯化硅吸收其中夾帶的脂肪醇后，直接返回氯硅烷合成裝置用于合成氯硅烷。釜底排出的物料經過固液分離裝置后，固體直接干燥回收，液相送去趕酸裝置。同時于趕酸裝置中通入趕酸劑將產物中殘留的氯化氫趕走，趕酸裝置頂部排出帶有HCl的乙醇去反應精餾裝置，中部直接采出精制硅酸酯，釜底定期排放高沸物。?

3.?????本發明中所述的裝置系統，其運行過程是一個連續生產硅酸酯并同時回收固體原料及可循環利用的氯化氫的過程。?

4.?????本發明中所述的裝置系統，其反應精餾裝置能夠同時實現硅酸酯的酯化反應和副產物氯化氫的分離。?