晶多硅生工艺
产
绪
论
一、硅材料的发展概况
半导
体料材电子是技术的基，早在础九世十末，人们纪就现发了导体材料，半真正实而还是从用二世纪四十年代开十的，五十始年代后以为锗主由，锗于晶体大管生量产、用应，促了进导半工体业的现，到出六十了年代硅成，为主要用应的半导材料，体七到年十随代着激光、光、微波发、外技术的红展，一发化合物半些导体混和半晶体导料材：如化砷、镓硫化镉碳、化、镓铝砷的应用硅有所发。一展些非晶半态导休和机有导休材料半如萘、（、以及蒽属金衍生等物在一）定范围也有内半其导特性，休也始开得了应用。到
半休材料硅导生产的史历比是较青年，约的3年。0国是美19从4～1995年从1事半体导的制取研硅究和产生的几年后。产量其翻了就翻几日本、，德西捷克斯、伐洛克丹麦等，国家生产量的相也可观当。的
从
多硅产晶量看，就来97来年说，美国量产160～12706吨。日本420440吨。～西70德～8000。吨计预8到5美年国的量产将达到2070、日吨1本400吨、西瓦德克化学电子有限公司的产将量到3达000。吨
我国
多硅生晶比较产散分，正真产由生58年色有金属研究院始开研究，65投入生年。产从产来说量是少到多，到由七七年产量达70～80仅吨预，计到85年达 到30吨0右。左
二
、硅 应的用
导半材料体所以之广被泛用利原因的：是高压耐硅、件体积器，效小率，高寿命，及长靠性可好等点优为此，硅料越材越多地来应用在半体导件器。上的硅用：途
、作1子整电器流和可硅控整流，用器于电铁道机气床，解食盐，电色金有属电、各解机种的控床部分制汽、车等流整备设上用以代替直，发流电组，水机整流器银设备等
。2、
二极管硅用于，电测定仪器气，电子算机计置，装波微讯通装置。
3等、体晶管及集电路成用于各种无线电，装置，自电动话换台交自，控动系统制电视摄，相的机接机收，计仪器测髟代来替真管空在各种，线无设电备作放大器为振荡和器
。
、太阳4电能池，以单晶做硅成的太阳电池能可，以接直将太能阳转变电为。
能
三 、提多高晶硅量的质措施途径：
和为了
足器件的要满，硅材料的求量质好，直坏关接到晶系体的合格率管电与性能学随着大，规模成集路和电OS集M成路的发电而展得电获路的可高靠，适应性。性此对因导半材体硅的要料越求来高越。
1、提
高晶多硅产品量质的施：
措
在产生过程中主要，盾矛如是何定产稳品质量问的，题搞好工艺生卫是一项重最的操作要技术在，产实生践中要树“超立”纯观念养，严格的工成艺生操卫习作，惯
注
意操者，作作环境操及设材备料等面方产夺的污品和影染响，操作环最好有洁净境。室
洁净
一般室分为级，三是以0它。5以上和UU5下以的子粒单位在容中积个数来分的的。
级
a 100、级，均每单位体平积（立方尺英（1）英=尺034。㎝8）中以0。5U以上大小子，粒不超1过0个，0U以上的粒5全部没子。
有b、 1000级0：均单位平体积立（英方尺中，）。0U5上以大小粒的子数不个过1000超个05U以上的粒子，在6个以小5
。
c10、000级：平0单位体均积中。05U以上的小粒大子超过1不0000个05，以上U的子粒7在0个0小。以
2、
高原料纯度提：
决定产质量品因的很多，素中原其料中间化，物如合硅、铁液氯、氢、三气氢氯硅等杂质的的在存，对品的质产好坏是起量决定性的因。素原（纯度料越，高制备过在程尽中减少量污沾，能制就高得质的量品多硅。）因此，在备过程制中尽减少杂量的沾污，质提高原料纯有。度
3强、精馏化效：果
在
工业生中产原料，的纯提乎成为提高几品纯度产的一唯段手。馏法精是化提学领域纯重的，点何如提精高效果和改进馏馏设备精乃是，精馏提纯中心的题课近年来，发展了压加精，馏体吸附固等化学提纯法方。
采
加压精馏右用明降低三氯氢硅中磷显的量、络合含提效果明纯显鉴于，络剂合提的纯及济经果尚效很未的好决解，此因至未今能入投规大模产之中。
生改在精馏设备方进面国，外也作了内当相研究为了强化汽，、传热、液质传效的果，用高效率的采塔板结构如动塔浮板，孔式柱塔的精馏塔等板。为减了设备材少质产品的对沾，污用含钼低采不磷锈塔钢内喷涂或壁内衬4～6及F氟塑料质，材最我近以国用采了耐蚀性腐更好的镍能合金，来基高提品质产。
量4
氢、原还过的改程进及发展趋势
在：三氯氢硅氢还原，用优质多晶硅细棒中沉积硅作的载，体对提高这多硅的质晶有量很要的重用。
作用采管钯钯或净化器膜得获高氢，除去纯其的水中和其它有害质杂降，多晶硅低氧中含和其量杂它含质。量
为
防止在了还过程原中进杂引而沾质污品产，采用钼低含磷不锈钢镍或合金不基锈钢或炉，内置设英钟石来防止不锈罩钢对品的产沾。
污
5加、强分析段提高手析分敏灵度：
为了保证晶多桂的质，就量必要须保证原的料纯度，就得加强要学、物化理分的检测析一，般采光普用、普极质、普和相色气等普分析段进行手检测。着随料原度纯提的，分析检高测的敏灵也度相应要提高地。
何了解如高物质纯纯的呢？度高物纯质纯的常用度主体质占物物总的料量重百的数分表示来如9。9999。的高纯%氯三硅氢就是，每单位量物重中占三
质氯氢9硅99。9%，在分9析过中，是程物从料中取出小的物料来量测定其的杂质含中量因此，高纯物的质度可纯用式下来表示纯度：试=重量－料质杂的量/试料重量重×010%
在析中分同一，物质中若硅要分析的求杂越多，质对分析相检来出杂的元质越少，素其度纯就高越。
示表纯度的方形法式外不下乎几列种：
a、重量百分含 量：
纯
度=体积（比重-×杂质重量）体积/×比重10×%
0 、ppm=b014-=%/1000100(可0以是量比重也可是体积比)以万百之一。分
c、pbp=10-%71/1=00000000(十亿0万之分)一
d、pp
ab是用杂原子质与数主体原数子的比来表示纯的。
度、硅的物理化学四性；质
、1硅的理物质：性
硅是周
期中表的四元族，在素然界自中量含常非丰富仅次，氧而居二于位。于硅氧键由很定稳在，自然中硅无界由状态，主要以自Si2及硅酸O的形盐存在式。
硅结晶型有和无型定种，结两硅是一晶种有色灰属光金的泽体晶，与金石刚有具类似晶的格，质性而脆，硬微有的导电弱性，属于导半，体硅的固有理性质物见表1
表。 1 硅的物 理性质
性
质 量 数 性 质 数
量
子量 原8.2080本 征载流子浓 1.5度10×0㎝21/伏?
秒子原度 密50.×120原2子/㎝ 3硅单晶征电阻率 230本00o-0㎝
密
2.度33/克㎝3 界电常数1 1.70±.
2
结构查 金刚检型晶格石沸点 3 45℃
晶格常1数 .52A4 熔 14点6±4℃1
禁带度宽1 11.±0.058e0 临界温度V4 902
℃电子迁
率移1 53±1000㎝2/秒伏比 （热18～100） 0℃.186/卡克度
?比 0热21.9/克?度卡表 面张力7 20达因/厘
米蒸发 热17千/卡克分 子度硬7 .莫0氏度
硬
升热 （华81+）2×03焦耳1克 /射折 3率.420
熔
热解1 .12卡千克/子 分固时凝膨胀 ±10%的
熔潜热融 42±645/卡 线型克胀系热 数（.2±06.3）×016-/℃
热传导率
卡 秒/?米厘℃?临界粉力压14 5大0压
空穴迁移气率4 0±158 ㎝ /2伏秒
?
.2的硅学化质性：
一硅呈四般价状态，其正电较性属金，在某低些化合物中硅硅呈阴离子状态硅的许，多化合物及在许化多学反中应的行为与很相似。磷
硅
极易与卤素化合，生SiX4成型的合物化，硅在红温热度与下氧应反生SiO成,在2 0100℃上以与反应氮生，氮化成硅。
体硅的化学晶质性很不活，泼在温下常很稳定，不溶于所的有酸（括氢包酸氟内在。但能溶于）NHO～HF3混合的溶中液其反应如下：
。S+4HiO3NSi→O2+N42↑O+H2O2
S
Oi2+HF6→HS2Fi62H+2
综合O反应为
Si式4H+NO3+HF=6H2Si6+F4NO24H+2O
和硅碱反应烧则成生偏酸钠和硅氢
。i+2SNOH+H2aO→Na2SOi32+2↑H
硅
在高温，下学活泼性化大大增。硅加和融熔的属金Mg如、C、Fu、Ne2等合化形成化物。硅
第
章 一气的体化净
§
1-常用1体气及体气化的意义净
半导体
在
材料，最中常用的气是体氢气、氮、氩气气。
备制导体半料材产过程中，生料材质的量坏，取好于气体决净化的好，坏一个重要是因素的而。材硅料生产中常常气体用为载作气体及流利用氢做还气剂原，不公需的要大量，且而气体对纯的度要求也越越高来在，多硅晶生产一般中求要体的气度纯99在。99%以9。其上中含氧量小于5pp要m，水的点要低于露5-℃0下，（以39pp）m，外延硅生长对体气纯度要的更高求。
前目工气业体的纯度有比都较，低杂质含量水较高量，中很工多厂生的产气几氢都乎是用电水解的方法，其纯度一正般有98只，还有%2%的质杂如、水、氧氧化二、一碳氧化等碳杂质这些杂质。存的对多、在单晶及外硅延影响大很某些分，证明，析气氢含氧大中20pp于m水的露，点于大30-时℃在，棒的硅生方向（长向）上径生了成数不等的量分层结，即构晶多夹硅现层，严重者用象肉眼以直接从可硅棒的断横上面到看一圈一的象树圈生木长“轮”年一的明显图像，样些这夹的层存对在单硅晶的长生带来的影大响，真在空件条下生单长晶时硅，会成熔造硅从融区熔（坩埚或中）溅，轻出有者火焰“一样”外冒花往即（谓所“的花”现放）象，严重会崩者加热坏圈（或线热加器和英坩石）埚，至造甚生成产无进行法下去（这些象现为硅称跳现象，）一而般见常象为现区熔面表（或体表熔）面渣浮多很致使，多引次不成晶等等
对。外延硅的影响，当层氢中气含量氧为5p7m时p生长，质地出低的劣多外延层坑。而氢含水量中1在00pmp（时露即-点4℃2），使将延外层生多晶材料长。
中氢含C有2O、C时O使底氧衬化，硅氧在化衬的底上沉积长生成多晶。硅
在硅
料生产中材常用氮，和氩气作保护气气体或载气体流其工业。体气纯度的较比低，这气体些的中的杂质在，存样同造成硅会材的料氧化
。由
上所述，气的净化体对提高于半体材导的料量是有着质十分要的意义的。
重
§-21常用气的种类及简体性单质
一
、气的体种类简及性单质
半在导体工业中，常用气的体有氢、气气、氩气等氮其。单性质见简2
表2 几表常种气体用的单简性质
气名体称 子式 分分子 量在0℃及67m0mHg的下度g/密l 比重（对空气 ）在0及7℃6m0Hm的g克分子体积7 06mHm柱g的下沸点 度温℃ 度密gK/l
氢气H2 .016 2008.990.06 92522 4.3-2 2.75- 25 0.02790
氮气N 22801.61. 250 70.9673 2.2 -396 -119 6.800
8氩气 rA 3929.4 41.87 1.473992 2.3 91-58.7 185-1 402
.氧气 O 322.0 10.4921 .15032 2.9 -133.8- 18. 1.341
空气
02 895. 12.3 9 212.66-1 29*
-1
59* -*19 20.68
*空
的冷气温凝度
**
成相组的同液空气态的点
常沸用气中，体氢是最气常用的
气体之一在。然自中界，主要以合化物状存在态是，种一无色无的嗅气体，元在周素期中排表第一，位比切元一轻，能被金素吸收，属过炽透的铁热、铂等。在240℃时透过能，钯温常能透下带孔和过橡而皮放出还能，透过玻璃过；在、镍和钯内铂解度大溶，个一积的钯能体解溶百几体积氢的气，具有较大的扩速度散和很高的热性。
导气氢自然能，不助燃但在高温时，燃能烧，易炸，遇火或爆00℃7温高时生产炸，爆产生量的大热。
二
氢、的制备气
制
取氢气的法较多方，一般用解水和电解电食水来制盐得氢，用气此两方种所法的得气其杂氢含质各量相不。详见同表3表4、。
3 表 电解水 得的制中氢质杂量含
质种类 杂HO O2 2O2CN2 Ar2CH4
杂含量p质mp过 饱 0和.% 55～1017 ～02060 4 6～711
表4 解电盐食水制的得氢中质含杂
量质种杂类H O O2 2C2OCO Cl 2BP A
s
质含量ppm杂过 和饱 0.% 056%.10～ 0 2008.0 4 .2.240. 65
从3、
4表看出解水水电制的得氢杂其质含量少
三。、气瓶的存 及安全放使
用
1、 瓶标记：
为气了安的使用和全快的更别识体，对于气不的同体气所，用气瓶类的及瓶型的输管气道的记也标同。其不规如定5。
表表5
几 种体气的瓶气类及型气管道瓶标记
气体名称气瓶及 气管道颜输 字样 字样色颜 色线颜条色气颜 类
型
氢气 深绿氢 红/
甲气氮 氮黑 棕 甲
工业黄气 氩黑 业氩工 兰天 甲白
高
纯氩 灰气 纯 灰氩白 甲
氧 气天兰 氧省/黑甲
空 黑气 空气白 / 甲
二氧碳 黑 二氧化化 碳黄/ 乙
2
、 气瓶存的及安放全用
使于对装有相接互触能够引时燃烧起或炸爆的气（如氢体、气瓶氧，）须必分别放存单在房间内独严；在存放气禁附近瓶堆处放易燃物使及用火明在夏季，时，应将气瓶放不日光在曝下。室晒温内度不宜高，应定太的时风。排在放堆气时不应瓶大有的振动。
用气瓶之使前必须，好氢装表（或氧气气），使气体通过表表而输到使送地用方；瓶嘴上不气沾应油染脂在；开气瓶关时应人站氢在气的表侧面，内瓶气体应不用完，余乖体气压力应保持在0的.～55K/cg2。
m氢与其它气体气按一比定例混将发合生炸爆。爆极限炸如表。6
表
6 氢气 爆的极炸限
爆炸
极限 气 氧空气一 氧化碳一 化氮氧 氯气
下 限45.%4% 5 2 13.5% %78
%上
7限% 955% 80 4.%9 5%%
*
据均数为氢体积气分比百
从表
看，出气是氢一易燃爆气，因体在使用时此应注意以几下：
a点 氢、气与瓶氧气瓶开分放存更不，混能用。
b、使用设备 与氢气之间安须装回火置。
装
c 、通气前氢，用保护气先体（氮气、如氩气赶）净设中备空的，并检查气是否气，漏漏不气方能通时氢入。气
d、当作操完时，应先通保毕护体，气关闭氢气后当，备设中的气赶氢净关后保闭护体气。
§
-13气净体化的本基识常
一、
气体 化的基净本识
常
于由气体杂的存质在，半对体导材的危料也是害很的，为了得大到高量的质多晶和单硅晶，因此在硅使用气体前必将须气体行进净。净化化的法很方，在多气净化技术中体经常，合综地用运下几以方个面的识。知
、1用吸湿性液 体燥剂干液（碱硫酸等、）进行，收。吸
、 用2固体干剂：K燥OHCu、S4、COCal2过酸氯镁等行进化学收吸。 用 胶、分硅筛子等行物进理吸收。
3、
用 催化剂10（分5筛等子进）行学化催。
化4
、冷媒或用冷剂（态氮等液）行进低冷冻。温
二、
吸
收吸收
多被指吸收的物从气质相转入相液以，理物溶于液解中体与或气体起学反应。
化某
化工厂些在气氢净化，中采用常液碱硫或作酸吸为湿性体液液碱，于用吸酸性收体如：C气O2C、O、C2，l酸硫用于收吸水分。：如
Na
2C3+OOC2H+2→2ONHCaO3
aNC23+OHS2Na→H+sNaCO
NaOHHCO+2+2O→Na2CO3+2H2H
O
H2OS+H2O4H→S24?OH2+QO
从
反式可应看以出酸的硫吸收能很力，吸附强程过中出大放的热量，以所硫酸用收吸气氢中的是水合适不。的为因酸硫仅严不的腐蚀管重道，时挥发同的出O2S而增气加体杂质的这，种含S质杂的在存造成物理吸附剂中会的现毒象
。三、
附：
吸
、吸1现象
附
吸一附是指较稀般的疏质被吸附物剂（半多为体）固表的所面吸收的现象，附吸般一放热为过，程热该量称吸为热。
附
么什叫附吸呢在某些？物质接的上从口周围介质把能够降中低接口张的物力自质地动聚集自到的表面己来，使上得这种质在相物表上的面浓大于度相内部的浓度，叫做吸。附
何如解释附吸现呢？象体表固的面原和子固体部内子原的境处不同内部原，子所的受力是对称，表面所受的力的不对是称的，面上的力是表不和饱的因，有乖余力而气体分，碰撞固体表子时，面受到种力这影响的而停，止就生吸附。产
、2附吸的类种
气体
附吸的种类括概起来不，外物乎理附和吸化学吸两附。
a 、物种理附吸是无，选择性吸附，任何的固都体可能吸有附体气，附量会吸吸因附剂被及吸的附物的质类种的同相差不多，很于液易的化体易被气附吸，附可吸是单分子层或多分以层的，子脱也较附易。容附吸热液与热数化值近，相这类吸与附气液化相似体，可以作表面看聚凝。此外附速度吸大，不受温而的影响，吸度不附要活需能化没，电子转有，移学键的化生成破坏，与原的重子排等产，的这种生吸都称范德华力。
附 b化学、吸：附学化吸是有附择选性吸的附，附吸只剂对某是气
些体有附作吸用吸，热附值数很，大（＞0千1/卡分克）子化学反和应差热不。多类这附总吸是分子单的层而，不易脱附，由于见可它与，化反学差应多，可以不看成表面化学反是，速度应小，温度高升吸附度速快增，这种附吸一定要活化的能，的吸它只是附体分子气与吸附表剂面的间和力化合物中原间的力相子似
。附剂的种吸类多，目前很国我半导工业中最广泛应体的还用硅胶分子是筛之的吸附类剂。
附剂吸的坏一般要看好吸附表剂面大的，及单位面小的活性。积
四
化、学化
催化反，存在于气体中的有害杂应，质有不能时靠理物方法气从体除去中而是借助于，化剂催作的，用气体使中杂的质吸被在催化附的表面，使杂质与气剂体的中其它分相组互化学起反转化应无害的化合物为这种方法，为称学催化。
化催化
反应中，化剂催作用是控的反制应速度的，或使反沿着应定特途径的进。
行
催化过是程两类分进的：一行类均为相催化（化催剂与应物处反在一同中），另一相种为确非立催相（催化剂与反应物处化在同不中）。相
气催化的体化净过常常程用固作体化剂催帮，及涉的是非相均化催在。非相催均中，催化反化应在是催化剂面表行进，的应反物吸附被催在化剂表的面，当处附吸能力在特别高的局部地时区，我称这们个地区“为活中心”。化
催化
：就剂固体化剂来催说它的表面，是催反化的场应一般所要表面积大，这样求可提以它高的反应度速因。此多用采面积大或表棉海状催的剂，这种催化剂化有时也有较好吸的附。性
绝
多大数气体的净过程化中用的催化剂所金属为盐类金属，或通常载在有具大表巨积面惰的体上载，硅如藻土、化氧、铝石、陶土等棉
一般。来说催化从剂理论上说是可来无以期使限的，但用实际工作中催在化会损剂坏失去或活性，以必所须换或更活化增来它们的加性。催活剂损化的坏原因是方多面的，一般由物是和理化学原而因起引。物理的损可坏能是械机摩擦或过热和烧，结引而起。的学损化可能坏由是于催剂化气体和中杂质的化学间反并应生产稳定的物的产果。这结两种情都况会导致催化剂面表上“的化活心中数”减少，目催化剂的活使性降。低在存气于流中杂质的引起的失而活象，通现常称为催剂中化。
对毒催剂化的要求是有一定的具性活抗和化剂中催的能毒力，必还须足够固坚。次其催，化的形剂状和寸应当使尺过通床层的力降为压最。小
§-4气1净体化剂
高在金纯，属半导体工艺程过，为了中获高得的纯质净气，必须使气体通体过系一的列净装化，由于置净各化装剂中的置化剂净不同，
的
对不的气体杂同质不同的有除去能，力来达到一纯定度的气。
体
是高氢金纯属冶中的炼主要料，（如物化、氯还原、延外都等要须氢）气，称上是工得艺过中的程血，氢气的好液坏取半导体材决质料好量坏原因之一的，此一为定要使用的气将进体净行化。
、一体净化气剂种类：的
气净体剂化的种是多类多样的，种其按杂质不的同可成如下几分种
。1 主、要脱氧，剂150化剂、催性活催铜剂、钯化铂或棉催石化剂、镍触媒铬、剂铝钯石及海绵钛等。
、2 要主除剂水：硅、胶分筛、子性炭活及种各燥干，分剂筛冷子媒还、有化试剂学（如PO5、C2aCl2等。
）3、
要主除O、CCO2的化学试是剂aOHNK、OH。等
、 主要4磷除砷特的效试剂有gNO3、浓AHS2O以4及属金类。盐
5
、 除固去粉体（尘主是净化要粉剂）末；玻璃砂过、球滤过和滤细菌滤过及蒙乃器过尔滤等。器
6 除、氢去一中杂切的质有方法是效采钯合金用扩散净化室。
二
介绍、的几种常的用气净体剂化
。1
、分筛
子
1分子筛的结构、）组成种类及：
分子
是筛一种型新的高效能、多选择性吸的剂，已广附泛的用于气体应干燥、净化、分等离方面。
分子
与某筛种天的然泡石性沸质相，所以似们人它称为人合成泡工沸石它是微，型孔具有立的方晶的硅铝酸盐格其架是，硅由四面体氧硅和铝面体四所构。
成其分子化筛学通式
为
Me.x/[n(Al2)OxSiO2)y(].M2H
式中：OM—e—属金离子
N阳—金属阳离子价数
—
X、——y整
数M——结
晶分水数子
A型子分每筛个晶一胞含中2有4四面个体（iSO2和lOA2的四面体各1个）2构的成立方面八体化学，通式为：
Me
.21/n[A(Ol2)21Si(2O)21.2]H7O2
5A型分
筛子化的学式通：
为
Cab[Al(2O1).2S(Oi)12]2.032H
4OA分子的化筛学式为：
通Na12
[Al(2)O1.2S(Oi212].27)HO2
3
分子A筛的化学素通式为元
K1：2（A[Ol）22.(1SO2)1i].27H2O2
将以上三
种子分筛加热失后，其晶格水构结仍变无化从。而到N得12a,KA12A、C6A为a脱或水化活晶体的一是活种性附吸 。
剂分子有筛多种类许，其按面表积的小大分为型（A80米02克）/型X（0001米/克）2除，之外此有还它类型 的分子筛。其
2分）筛子作的用理原
a 、根据
分筛 大小子不同选的择吸
附
当子筛分加热一到定定度温，水脱份之后，除内有许多与外部相通的部一均洞孔。孔洞之间有许多直相径的同孔口连相。所以能它将孔比小的物径分质子过通口孔附吸孔到内，比孔径洞的大分排除在子外，从而使分子小不同大的质分开，物起筛分分子的作。
用各
种分筛吸子附子的分直径
分
筛子类型 A 4A 5A 310 X1X
能3附的吸子直分径A（10-=8㎝ ）30以下 AA4以0 5A下0下 以0A01下以 31A以0
下为了方便
起见
，我们一将物些质的子直分大径数据参小数7表
表
7 些物一质分的直径参子数
分子
直径 分 子径直分子 直 径分 直子径
H
22 4. C 3.8*O HN 338 CH. 4418.
O2 .28 r A.384PH 336. SiH 4.84
4N 3.0 H2O 3218 .AsH34.7 B26H4.
5CO 3.2*2 2S 3H.91SbH3 5 .1 iHS 65.3
*
估计值 **误 ±0.1-0差.A02
b 、根据
分子极的性不选择同附吸
气
在体子分筛内面表的吸附上是借，气分子体分与筛子附表吸面之的间分子间吸力引实来现。的这种引力的吸大小分与的极子是性密切有关系，对的于小相似的大分子，极愈大，性愈易吸被。附C如和OA的分r子小相大似都可以5被A子筛分附，吸由于但C是O性极分子，rA非极性是分，所子分子筛以附吸CO的量。是极水分性子分，子筛水有强的对吸附能力，在大很的件范条内，分围筛子能都吸水附，在水蒸分汽很压小或，水者的度浓低很时分，子对筛都有吸水能力附。
c
、根 分据的子饱不性不同和选择吸附
的
子分对于筛种某不饱性的物质，在相同的条件和下（度温、压力比硅）、活胶性的吸炭附大力不饱和性愈大，吸，量愈多附
。 、d据分子沸点不根的同择选附
吸
物的沸质点低，越易不附，吸5A如分筛吸附CO子的混合体虽然都气能附，但由吸C于O的沸较点（-1低9℃2、）OC的沸点2（高-8.7℃）2所对以OC的吸附不牢是的，固一到时间会将定OC出，放氢不被易分筛子固吸牢的原附，是因为因的氢沸较点，在低252.7-.℃
3）子筛的特分
性
a、 分子无筛毒、燃不烧不、炸爆
。b 、具
有高的热更稳定性耐和水汽蒸性的能，高温、在温常低温时、都能使，在你用使温时效用果特4好A5、A在-8℃能0好地除去氢中较微氧。
量 c、在07℃以0，下晶体结其构性和能不破坏。
被4
分子）筛使的用
子筛应分用很，广在石油业工冶金、业、电子工工业、化分学等许析方面多有应用。在半导体都材冶金料业工，常用中状条球状的分子或筛净气化，除体去某杂些，几种分质筛子以吸附可物质的及些物一质的分子直见表8。径
8 表几 常用的种分筛子以可附吸物的质
分
子筛的号 直型径A01（-0㎝8 ）可以附吸的物
质3A
3 .～038 He、N.e、2H、O2N2、、H2、Or
4AA 4.～24.7CO、 N3、KHr、X、eCH、42C6、HH3OHC、H3ClCCO2、、2H2及C被能A吸3附物的质。
5 A49～.55.正构烷 烃（3CC4～）正醇以丁的醇类，正烯上烃及高烯更烃3及、A4A附的吸质物
了为保分子筛持的用使命寿，一在般使后用增加应它原的吸附能有，力进要行生，再生的方再很多，一种是法分子将 筛在温常加热至5下5℃0，恒温2～小时，4一另种是减在的情况下（1压-05mmHg）热加350℃左至右，温恒5～1小0时，至常温冷使后用还有。种方一法是一定在流的情况下加热气303
～306恒℃温1～22小时4，至冷室温即可使后。用
2、 硅
胶）硅1胶制备
的胶硅凝胶脱水所得的产物称硅胶为硅胶在制备过程。中经是曾胶冻状的态。其成却品萤萤玻璃晶的状体固，主成要是Si份2，分O式子为SiO2n?2H。
硅O胶有白乳的色工硅业胶兰色和胶。我硅常们的用是乳白色的工硅业，胶色兰胶硅用是指剂示化钴氯液溶浸过之透，后再干而成燥。使的用是随时吸水着的量增而加变化，的气体中当水含相量于当.15mmgH的蒸水压力汽，时兰由色为粉变红，色干经燥再生后恢又复色，兰仍有吸附具力，能因又此为称色硅胶变。用使变色胶比硅较便方因，氯为化钴颜的变化色，指可硅胶出吸的程度。
水氯
化钴oCC3lxH2?在O渐失水逐时颜色变化如下：
的 6 X 24 1. 150
颜 色粉 红红 淡红 暗红紫 兰紫 浅紫
兰欲备制纯的硅胶极，可四氯将硅气化通入水中，然后体静一天，使其止老化在60～7，℃烘0干徐徐将，温度升至其300，干℃后即为成品燥。
燥干后硅胶的硬的玻璃状为物，具有度高孔隙的率，隙孔大小一，分致均匀，布隙的孔大，小决定于胶硅制的备法方。
硅
特胶性是的它水亲性，有很它的高附吸能，力大的最用途是附水吸汽使，气体干燥。被硅胶附吸的分有时可达到水其身本量的重5%氢，净气化是利用硅胶的就这特一除性去水的份。
将湿
的混气体通合硅过会产生胶热，吸胶的温硅度升高会。
2硅）的胶特性
与5A分
筛相子比，胶硅有中具优下：当点气氢相中湿度较对大时例（大于40如时%硅胶的）吸容附量即（附吸剂附吸的份水量吸与附本身剂重之量）比较大硅；胶表对气流产生的磨面小擦故，对流气的力小阻，磨产擦生的粉少尘；生再温较度。
硅胶低吸的表面附比分子筛小，而因在对湿相度于3低5时，%其附吸容量速降低迅硅。一般胶水使份至点露2-～4-3℃0右。
左
胶随温度升高，硅附吸容急量下降剧，例如体温气高于度5℃，吸0容量附将2℃时5降一倍。下对故湿高温高度气体，使用硅胶吸的需要附加冷却装置设南，方的夏天，气温较高，以硅胶加吸附在过程放出中吸的附热从而使温度升高到，50℃左是完全可能右的。硅吸胶附随气体流速时提高的，其附吸容量也剧急降，故硅下胶燥器干的横面截当适应加当以大低气流降线速度。的
图下5A分是子筛，胶硅、l2OA3,在52时℃水份对的吸等附温。从线该图可以看，出气体中水汽当很小时，5A分筛的吸子水能比力硅胶的强很，而当多体中气分含量水渐增大时逐硅，的胶吸附量很快地增则加，而A分5筛则子化不大。
下变图5是分子筛，硅A胶Al2O、3在蒸汽压为1水m0Hgm时的等吸压线附从。中可图以出，看不温
度增加时它们，的附吸明量下显，降但胶下硅降非常得快，5A而分子筛则下较降慢即，高温在下仍它较有大的附量仍能吸使。用
）3硅胶使用与再生的
在
氢净气化系统料气经原冷却过进后硅胶入置进行初步装燥干，后进入分然子 等净筛化置装
。当
蒸汽的水吸接附或近到达饱和，吸时附将大大下率。一般降吸当附器的气露体点升规定到值，时例在如外延中现氧出化象时即现要对硅需进行胶生再活化或。胶硅再的和分子生的再生方筛法本相基同只是再生温度，不，硅同的再胶生度为温210～150℃。
3 活、性
铜）1活 性的铜氧脱理原：
性铜是一活氧化脱氧种。用剂于氢气净的化活性是铜红棕色园柱形固体或固条体粉末，它是由式碳酸碱C铜CuO、Cu3(H)2O硅藻及土以涧膨为粘土剂，干燥成型的合
。活性
铜2在0℃下7与气中氢氧的发如下生反应：
C2+O2→uC2O(u黑色)
中其uCO还被原生铜和成水
。COu+H→2C+HuO
2从反应看式出，活性可以铜连脱续氧反。应的中水可以硅胶和被和子筛吸附。
分）2活铜性使用
在净化的程过中般一活将铜放吸水在胶硅分子筛之前因，为的铜学性化比质较活，泼同气接空触被氧化吸而。为水此需进要水行化活处理，以除去分水，理办法在处通的气况情下热加702℃，使它原还成活铜，性到无为水止
。
、4 1 05化催
1）剂01催5剂的性能化
1
50化催剂一是种新的型化剂催，含钯0.30%分子的筛，颗呈粒。状种这催化剂寿在命等面方比其它脱氧化剂较优催，它越5与分子筛A联合用使，常温下在可将电解氢纯到很提的高纯，当度解氢电含氧量可高（1%）在常达温下次一通过该化剂时，氢催气含中量氧降可低到02.pm.一克p化剂在催净电解氢化401升后，其催0化能力不仍降低当，水含增量高时，催则化作用弱减因此需，花一要定时间活化的。
如果果要脱除如气、氩氮气的氧中，需将时氮气或气氩中当适混入的气，方氢能达到纯化目的的
在常。温，下气氢通催化过剂面表，时中氢氧和氢变成的附态的H和OH而合成吸，同水放时出热量
。
化催的反应剂是表在面行进，的果氢中如含氧量过时高则催化，表剂面的反温度应就高。例如氧量含高5%达，催则化表面温度可剂8达001～000℃这，高样的度温将使通的氢气被子加热过使。后的吸附剂以的吸率附强下降烈同，时还使会化催的热剂定性受稳破到而坏去催化失用作，一10般催化5的剂热稳定温度为55℃0，所以允氢许氧含中量能不过超定范围，一则否净化效差果，而且使催剂受到破坏而化失。
2效10）催化5的使用与剂活化
在用氢还原法硅烷法或产生多晶硅氢气的化系统中净一，般10在5化剂催前设面有个除水
两
和其分它子净筛塔，化以保用1护50分筛，子再在105子分筛后有装除装水置的子分筛化净。塔
在用105催使化之剂前必，要进须活行，化化活的法方通惰性，体的气况情，下加3热0610±℃活8化～24时小（大型指的）冷却后再原活还化一小时，后即可用使
。
、镍铬触5及媒4190和41B吸0附
剂镍
铬媒触称“6又1”5一是效果种很高的化剂，性能稳定催，使用度90±1温0℃操，作便可以连续方用，无须活使，化不易塞，阻堵力。
小109和410B为吸4剂，附液在或空液氮温下能将氢、度氩氮、二氧化、等气体碳量除定，一般去在净系化统中在放最一级后用。
使、6A gx分子筛
Agx型 分子型筛一是种多途用气的净体剂。其化氧态可除去各种化气体中的，还氢态原除可去种气各中体的戽，同还可时将以体气中水份、的氧化二以及碳硫含化合物主要杂等一次质净。而化且使用度范围温较，广以从可80-℃至+10℃。6是用来净它各种非氢化气体
。
1-§ 5体净气工艺
化
一、氢净气化的方法，净系化的统装与安操
作净化法方流和程应根当据用所的工氢气中的业杂种类及其质量的含具情体和生产况要求来确的定同时还要，定净化剂及其确量用净化，备设大的及数量小
在。安装化净统时系，首先考要虑到净化的顺剂序，由氢气纯于度的要不求同因，在安此时必须装系统对如下有要：
求1、要求所
用各种净的剂必须是高纯化度的同时，化净效果要，好与氢不应，不反耗氢气，有较大的消处量，净化理速快度能，续连用，便于活化和再使生。
2、化剂的净安装按应净照化的净剂能力化，强到由弱各种及净化剂的特和点要求来确定，般一应脱先后除水氧。
3
、要净求化一器须要有般套设两备，套一生，再一备用套。
、净4设化备应当单，管道简尽可能短管，边道续处连，须必封密，并求要化设净与管道备不净化剂起与应反。
二
氢气、净化程流
工
业上得氢获气的法很多，方源来丰很富各种，源氢来气过经化均可以作为高纯净属冶炼（如作金S为CL4iS或iClH还原法生产多3硅晶硅和延）外术的使技，一般认用电解为的氢度高，纯于易净化
。常
用净的有化种，一两种是催化氧及吸附干脱法；另燥一种是钯金扩合散。法合金钯扩散是目前法国外内化氢净比较先气的进方。法但钯是合膜设金备材料较和少，稀且使而用合金膜钯，氢时气需仍先预化净，因此这方种的法应用不十还广泛分，催化氧脱附吸燥法是比较经济的，干一种被是泛广用的方法应
。
、催1化脱氧附干燥吸的法工艺流程
电解→回氢火→器油器除→N-irC接剂触水冷器→→冷器深（→两）→套氢粗↑Ni→Cr接触剂→-水→冷硅
胶→硅胶→分子筛分子筛→→粗滤过精→过滤→氢纯
2回火器和、Ni-Cr触剂的接用作理
原回火
器的作用，氢和当其它气燃体烧，时气体过通回火器以可起到个缓一和散冲热的作用，为因回器内装火一些散有的物热质如铜屑（和活铜性以其它物及质起）热散离的作隔。
用
iNC-r触接一剂般装在净化的剂前面，当氢中氧通Ni-C过接触r时，剂氧转将成水，达到化除的氧目。的其反如应下：
2
2+O2H(→Ni-Cr触80媒1～00℃2)HO
最2想的氢理净化流程是气除级去氢中的一切杂气质实际，上到 达对不绝含杂质是困难的目，前用的应合钯金散法是扩一种先较的方法。进
、钯合金三散扩
法化催剂脱氧 吸及附燥法是干来用净化氢气的，较在好情的下，况氢将气中降到（露水点-0～-46℃0，）含氧可降量几个至pm,这种方p法的要主点是缺
a：.氮对碳氢、合化物CO2、的清除效较好果
。b催化.剂会 逐地被新渐的生水所钝化，此要因准地判定确的极它能力，以限便时及活化，吸剂 附要定时的再生
。c.系复杂统，备庞大，设管道长，管不便理
。了消除为催化氧脱吸附干燥法的上述及点缺已有，不少位已应单用钯合金扩法散。这设备种但不以可电从解氢取制纯氢，超且而能也含从氢为75%的公工气体业中提超纯氢取气，其纯度达到可八个“9以上，露”-8点℃0下，以还有能效除地去它其体气杂。质
1.钯膜
化剂的净理
将氢原气通入钯合扩散室，金在03～500时0氢被吸附，钯壁在，上在氢钯催的作化用下离为电质子H（2——H2+，由于）的钯晶常数格3为8.A80（20），而℃的质氢子径半为.1510×5-A0,因此它们就过透钯表进入膜面而逸盒，并重出新合结分子，而其它杂成质如N（2CO2等、质）既杂不解溶不也电，离仍分子状态停留以钯合在的另金一侧，而使氢从与有的所气杂质分离开来体，种氢这气净化的要原理主利是用钯对的高效选择和可氢性来提透纯气。氢
从理
论所上取的提氢气度可达纯010%，但由钯合金于工过程艺不可中能对密绝封绝对的清及洁，一故可般达6979～
。.钯膜结2图
构a
钯.的膜简单构
钯合金结散扩由器：钯盒、氢原管道废气、中管出道、纯出中氢和外、壳壳是外不由钢锈组成的钯。盒般由合金组成的一主要，Pd由Ag-Ru-Rh合金做-，其的厚度00.1厘，氢米进入气扩散后室分路进两行一部，由分合鑫钯外表进入膜表内，再由面纯排气口排氢为出氢纯其，余部氢和和杂分质及其杂它质废由气口排出。
氢透的率过实际是由上很多因引起的素，要是由主质子散的扩快慢所决定的而质，扩散的子速度取决钯合又金的成，翁合份金的度厚扩散温度，原氢与，纯氢的力差压有等关
。
氢渗透Q率对度和温压力依的赖关可系传用统方来式表示
。
=Q(sAt?d/)⊿pne?E/-?TR
其
A中—渗透系—数 t —时间—
⊿p
——原氢侧氢气压和纯分氢压侧之差
—n压—差数 指 d — 膜—厚度的
E—活—化 能 R —气体常数
—T
—绝对—度温 S —膜—面的积
从此
式以看可影响渗出率透影的因响很素，因多在设计此和作操应时引起注意。
本
机包括散扩室真、空原、氢纯氢、、气及氮尾气系，统扩中所散串膜盒 可拆式连是的接原，氢系统真空的及氢原力共享压一压个表力纯，系统的真空度氢纯氢及压共力享一个压力真空表另，尾气用量流指计示
。b.
用钯使的注意事项膜
钯膜使用注意的事:
项①防止
水汽对蒸钯盒外膜表面的氧化保及尾证流量气正的使用常，应并将氢装气硅胶用子筛净分化。
②连续应用使，少停减机数，以延次使用长寿命。
③严
汞蒸汽防及硫物进化管入道扩散，以免室成汞钯化生合和钯的物化硫。
物④严防设
倒气备反或压。
c、使用钯的膜操规作则
①
上接源电
。
②开真空泵电（源看是正常否。
）
③上接热偶，将电电偶入扩散插室接，外接好体气道、管尾气并引管室外出。
④
开总电，源再开真空泵。
末纯氢⑤空阀真门压，表指针左转-力67mmHg为0止。
⑥再开
氢真空阀，原缓应慢升
。⑦
调好控制上盘室温的指标450到。℃
⑧开散扩室加器。
热
⑨待度达温504时，℃先首闭原氢真空关门阀再关，纯氢真阀门空。
⑩打开不
大于公8/公斤2分原之氢气源。
开⑾原阀，（氢时此氢压力表原指右示转）指待压示力大于公1斤公/分后2纯氢，力表压右针转（即压力高），升开气尾流计量示指尾气使少量排出有12（M3/小左右）。时
开纯⑿阀，氢此纯时氢输出压力表示，力压下。降
、d使钯膜的用停机
①关氢阀原
。②待
氢原压力表示指于小公斤/1公分后2关尾气，流阀及纯量氢阀门再，原关气氢源。
③加热器按关钮，及检测钮按。
④开真泵空按钮。
⑤开纯
氢空真及阀原真氢阀空3。0钟分关尾气后及纯氢阀阀，门再原氢气源关
。
关⑥空真泵钮按。
关总电⑦源
。⑧
停结机束。
四氩气、氮气的净、
在化纯金属和半高体导生工产过程中艺，常常利氮用气赶尽系统来中的气（或空用做保护气来体）。此因使用前进要行化，净氮气的净化较比简单，因氮气为中的杂质要是主和水二化碳，氧所以通用干常吸附的方燥法来进净化。
行
净化方的法；
氮
气→加器→干热器→硅胶→活性燥炭过滤→器即可使。
用氩的净化
氩气→5气A子分→A筛xg子分筛送→给用。户
习题
1.气体净化：的意义？
2.氢
气存中在哪些质？杂这杂些质硅对有何影
响
？
3
氢气.简的性质及单全注意事项？
安4
影.催化响剂的因原有些哪在，择催化选剂应注时 意什么？
些
第二
章三氯氢硅 原料制备的
着电子工业的随发展对半体器导的要求件来愈愈，于高对是材硅料纯的度求也就越要来越，高般一要九求“个9”十个“到”的9纯，而度业工最硅也不超纯三个“9”（过999%）.那如何么制得半体导超硅纯呢已？研究经的出工由业生产硅纯超晶多硅的法很方多但，它都遵循着以下规律们即工将业硅先化为一种硅的转合物化并对这，种合物进行有效化提纯，然后用的还氢原或热解分制法超纯备硅决定最终产品质。量因素的多是方面，的原而料的度纯是一个主要的素，因必充分重视原须的料制备。
§
-2合1中成的料及三物氢氯的性硅
一、质业硅（工粗）硅
业硅的制备方法工多，通常是用很还原将SiO剂还2成单质硅原还，剂原有、镁碳、铝。等镁用铝还或原的SOi如2还果原剂的度纯高较的，那么所得话硅的可3达～个“4”9。一在般的业工产中生常常采在电炉中用用炭焦原还iSO2制取单来硅质，把碳电即极插入炭（或焦木）和石炭组成的炉料中英，度为1温060～℃100℃8还原硅出和O，C应如反：下
SiO2+2C
→(610℃018～0℃)0S+CiO
在产品中
在存杂有F质、eC、BP、，等中以铁其量为最多含因，又此称业硅工硅铁。
用此法为还制得的硅原，铁度约纯为95～99%以直可用来氯接制备化化卤物但是为了提，高生纯度需产要一进提步用纯酸法。浸
硅凝固当时多数，质（F杂、Al、e、BCP、C、等）离析在u粒的周围，这晶杂质些硅化呈或硅物酸盐态状，般都一可以酸用（除溶数少质如杂iSC、F2e3O溶外）而硅不则不于溶中酸。
浸法酸所的酸有用CH、HNO3l、FH、水王以及同不组合的合混酸在，中酸入三价加（铁氧剂化将加速）质的杂溶解液升高，度温和采小粒用硅粉，提纯更是对利有。有（会发爆鸣声，时这由是SiH4存于的在因原）此用可法将的纯度硅2～提4个9“”
。我厂
使用的工业硅（硅）铁是顺抚01厂3二级状块，其纯硅度98.为%4Fe0,.%6,l0.A%,5a0.5%C将。铁硅破碎磨球60～120目至的粉硅是色灰固体，待合成时使以。用
二
、气氯
分
量子为7，呈1绿色气体，黄常时温将近6在 大个气下压为变液，体体比液重15.g/l，标7状态准，下升氯气重31.2克1，氯具气有激刺性窒，息，性使在用气氯必时采取须效有防措施护。
氯气是
电解由食水溶盐液而制的
2得aClN+H2O→22aOHN2H++2Cl+
-度纯可95达%以上。
氯
在气-4.35 也℃可成液体变含量为，9.5%，9氯是气种一化性质很学活的元素，它能跟氢气、金属泼非金属直接化合、，也能许多化跟合物发生应反（碳除氧外）。、
N2a
+
Cl→(2色火黄焰2NaC)l
S2b+3C2l(→放火花)出2SbC3
llC+2uC→棕黄(色)uCl2
C三、三
氢硅物氯理学性质
化常温
，纯净下S的HCl3,i无色是、明透、发挥性可燃、液体的有，S较iC4l更强刺的气味鼻其化，特学如性下
1、 易：解水潮解、在空气，中烈发强。
烟iSHl3C+/212+H2O→OSOi2+3HCl
↑2 易、发、挥气、化沸较低。
点3 易、制、易还原。
4备 、着易火、爆炸易发火点为28、℃着，温火度为220，燃℃ 烧时生氯产化和氯气:
S氢iCl3HO2→+SiO+2HlC↑Cl2↑+
5、 对
属极稳金，甚至定对金钠属不也反应起。
6
、其 蒸具有弱毒汽性，与无醋酸及二水乙氮毒性程度相同烯。
在
研原究料特性时应尽量，用为生产利用，对其有害所特性之应予也充以分重，搞视好安全产。生氯氢三硅原制还超备硅的方法纯在生，产中所以被之泛广的用应和速发展，就迅是由于三氢氯的硅性在特生产中放光彩大，它容易制得，如决解了原问料，容题易原还成素，元沉积度快速，解决了产中的问题量它的；点沸低，化结学构弱极的，使性容得易纯，产提质量高品利；用它对金的稳定属特，在性确定精塔，贮料馏，还槽原等炉备材料设，就时可采用不锈钢作材质，如此等等。为另而一方，面于三由氢氯硅有较爆炸危险，因大此具在操体作应时认真心细，思上也想充应重视分，做到全生产。安
操在过作中，根据程氯三硅的氢性，应质保设备持干燥的性管和的道密性，封如果发微量现漏者而气知不什么地是方时可用，有氨浸水棉的球接待查近，视有浓厚处烟雾，就以可定断漏气地的。反应如下方：2HC+2NH4OlH2NH→4l（C色白烟雾）+H2O
物2理性质见下
性表能称名 iSl4CSiHCl3 S Hi4
分子量
16 92. 351. 324.09
2密
度（体）液/㎝3 1g49. 1.3180.6
8
点沸℃ 7.6 3515.-111.
8度密（汽蒸g/）㎝3 0.060 0.03055 /
点℃ -熔70 1-2 81-5
8
标生准成千热卡克/子 分15-40 1-5.0 7-41
蒸8发千热卡克分/ 子0.696 .63 292.
标准生成
自由千卡能/分子 -克136. -99.58 -694
发.点℃火/ 28 空气中自爆炸
燃
化物合中硅的含量分百比% 166 .2.098 .7
5
理状物常温 无色透态液体明 无色透明液 体发性无色爆气
体§22-氯氢合化
成一、化氯的氢性及质合成原理
氯化（HC氯l）子量分3。56，无色是具有激性刺味的气体，易臭溶于而水盐成酸，在标准状下态体1的积水溶约解00体5积H的C，l重1.比1（9液体，在有水存）的情况下，氯在氢具化强烈的有蚀性。腐
成合炉内，气与氯氢气应反按式进下
H行2+C2→2HCll43.+38
氢卡气焰火温度在100℃0以上。
成生氯的氢化有含少的水量份需要，分离去，除由于水份氯化氢之间不是一种简与混和物单形式存在，的而是一种合亲合化态状若，硅
用
胶作吸附剂来行分进离则效不果，实佳践明，采用表冷冻脱干水的方法来燥去除化氯氢中水效果份好较。
合
反成应须在高温或必线的作光下用行进当，氯分子吸能量后，其中收数氯分子成少为活化子原
C
2+l能量hr(→2)lC
C+l2→HHl+HC+
+H+l2C→HlC-l-
C此如应反复进行多次—反—连串的应，这反种应反称链所应，反这反种应度速别快，有时会特起爆炸引故事因此，生在过产中必须程严格制一控的操定条件。作
二、化氯氢成合的结炉构
化氯氢合炉成Φ：000×1000㎜锥3炉厚形6㎜由炉，、体顶炉灯和盘成。组于由炉受顶焰火气流和直接的击冲寿命，较短故，以法兰盘炉与体接，相炉当损坏顶时可将，备件及换时上，致造成不期长产停。了保证为安生全产炉顶一侧与，体中心炉在斜线40度处5有装一爆防Φ孔61㎜采8用中压棉橡胶板石厚6作防㎜爆，膜炉内当力越过压允值许时可以破，，另裂侧一为水产品气平流出口管道Φ8㎜的不7钢锈，管炉下体部设锥有镜，以视便在火和正常点操时作掌炉内握反的应况情，灯是合炉成内产炉氯生化反应燃烧氢嘴由同，夹套管构心成。它固是炉底下定法的兰，并与部炉体的心线中ClH22管气出在同口一平水上，头灯灯盘均、不系钢1Cr锈81iN9Ti成。
制图如所示，2HH自缓2缸⑴进冲入合成⑹炉和经过C2缓l冲缸⑵C的2在l头灯上⑼烧反应燃，生H成l气C由体炉出口顶经不锈管钢流入道自来列管水冷却⒄降器温到10℃以下0，又使流气的水中份冷却为微量酸，盐流气沿奥里特管（法酚石棉耐酸酚料塑）入HC管气体l缓缸⒅冲再沿法，奥特里管-到1℃列5管却冷器，使⒆气体中的水份嘲冷热却讽少量成盐酸，随经后除器雾，⒇去气除流飘中的盐酸流雾滴最，后蛇经型管热预，将H缸Cl气经热预后，送至腾炉沸成出SiHC合l3.
三
氯化氢、产设备生|
：
气缓氢缸冲碳钢：A（）3制成主，起要冲和稳缓定2压H和作用。力
氯气
冲缓：缸用碳钢A（）3成制，主要稳起定气氯压力的作用也可防，钢瓶止的液氯直接中入合冲成炉的意内情外况发生
。氯化
氢合成：炉1Φ00×30000㎜形锥，炉由炉和灯体组盘成由于炉顶，火受和气焰的流直接击，冲命较寿故以法兰盘短炉体与接相
。却冷器：锈钢不列式管（为外通普碳钢A）53.6,㎡自用水来嘲热冷讽却，起下列可用作除去，一部分产品小体气的水份中，免该部位生成固体氯化避物堵塞管而引起道炉停障碍，的低气降流度至温10℃以0，下以减少便冷深能量冻消耗和的延长奥里法特的管使用命寿该管，许温度≤允210。℃
氯
化缓氢缸冲碳钢：（A）3M4，3筒形园起定稳CH压力作用，经l空气冷可却放出量少酸盐
。冷
器：凝
材料和冷面却积和预器相同，冷用15-℃（化氯钙食、盐水）却冷使气，中流的分冷却生水少量成酸。
除盐雾：Φ器10×2500㎜内盛0瓷环及四聚氟乙切屑烯
。
预热器四个蛇形：和废管料缸改装而成
。鼓风机：点火
时使，型用号O2GJ3-35-带电,机风，量变.9M5/分3（鼓，机风用已醛酚力水代泵Φ替501）压㎜力为7m5mH柱，g率350W功转速2，80转0/分现，用水流代泵。
替氯
化的氢成合反应是热反放应，因伴此氯化氢随的生成有量的大放热出使，内炉度温不上升，火断温焰度达高一千多度，随温度的着上，升反应速度不断加，快因此须必及时进行冷却地把合成过程中的热量，散出去，防发反止过应激于烈引起而爆危险炸因而合成，体炉的结构须考必降虑。
温
、四化氢氯合成操作和的术条技
件、1成操合
作①点火的前备准
：
检整个查统系设，备道、阀门管及力村计、度计温、是否常，各正类门必阀须灵活好是，系统试压充N2至用15.Kg/cm,2肥皂水检查接缝处，用氢除气道外管其各它还可通微量Cl2部,用氨水检查更，可靠，为发现漏若气象现应及处时理，确不漏保时气方可火。
H2点系试压统完成后，H2直用接将本统系内的N或空气冲2洗空一排定间时经，分析定含确2H在98%以量上可准方点备火
。C
2系统检查合l格，将Cl后2冲缓内充满缸l2C（压力在.90～.3K1g㎝2）/待用。
点前火合成炉门将开并缺下打火，点下侧方真空橡用皮管H与2管连的接点火下兰，打法开流泵水通入阀，排门炉内残除气体，用留纸于炉置处检门炉验内是确压负，连排续风15 分以钟，便上可开始点火。
点火操②：
作式点正之前，通知火气站氢正供常H应，操2作者准好工备及劳保具用后即可品火点。火点将时把火用手于置2进H下法兰嘴处，接着缓慢开管2H控制，阀H自2法该嘴处兰喷着出（火带微弱有炸破声的）承，即调H2量节使火焰当后，适迅与速点火上法对兰好上，（这接一操必须带作好棉手套和有石玻机面罩璃，并求稳、准、快、严防力火焰喷），立外适即当节调2H使量2火焰在炉门H燃内烧。打开再Cl2门，C阀l、H2即在2头出口灯反应其燃火焰呈烧柱蜡时，便可关状炉门好止排停，风种这火点法方为称外炉火点。一若点火次不功成，按以上操作顺序再复进行，重生成初H的C纯度l不高，放空水洗至排出塔紧，着接调节Cl、H22，量使Cl气纯H达到度规指定后标，再关空，放开预器，冷Hl气经C冲缸缓除水和热装置预沿管道，至沸腾送合成炉iHClS3。
③停车操
作常正车时停，调先节Cl2、2量H使其成小，火，焰然后迅速关闭C地l、2H2控阀制，火焰息灭后，门炉内气体，把空至水洗放吸收塔排，最后关好系统掉内
各种门，紧急阀停时可车速关闭C迅l2、2H制控，再阀情处酌。理
2
、合技术条件成
：
① H2C、l2的使压力控用制0.8在Kgc/m2下以
② H2:；l2=1C.11(体:比积)，2H过稍量可以使l2C充反应分防止游氯产离，生SiHC在l3的合成中，离游的氯存峄在中硅某杂些的氯质有利化
③ 纯度要求。H：2≥8%，9Cl296%≥,HC≥9l%,H6C中l水份≤.050%～0.1,游%离氯0.＜20%
④ 。炉压（Hl压C）力＜020mHm,g炉过高压会合成使炉腐的蚀重。
严⑤
合 炉出成温口一度控制在3般0～4500℃间，之度过高温炉内则反会应剧加，可有能生产爆危险，炸而也会加剧且成合的炉腐蚀度。
程
§2-3 三氯氢硅 合的
成合
三氯氢成可硅在腾沸床和固定床两类设备中型进行，与固床定相比用，沸腾床合三氯氢硅的方成法具有生，能产大，能连力生续，产产中品氯三硅氢含高，成量本以及有利低于用采化催应反等点，因此优目已前国内外广泛被采。
用沸床与固定床比腾较优点其：为
1. 产能力大，每平生方反应器米截面横积每小能时生产.6～26gK冷凝产品，固定床每而反应容升积每小只能生产时01左克。
2右 .连生续，生产过程中产不因加料致或渣而除断中。
3
、品中产iSCHl3含高，量至少有09%以上而固定，通常仅床75%左右。
4
、成本低，度纯，有高利采于用化催反应，料可原以用采混相有粒度氯化同铜（亚uCC2l）2的粉硅，粉不定一要使用硅铜金合因，成而本，低原料以预可先酸用法提洗，故产纯纯度品高较
。一、
氯三硅制氢原理备
在
沸床中硅腾和氯化氢粉下按反应生列S成HCil3
.
iS3HCl→(28+0320～)SiHC℃l+3H+52千卡/0克分子
反应为此放热反，应为保持内炉稳的反应定温度在述范围上内变以化提高品产量质和收实，必率将反须应热时实带出，随着温度增高Si，lC4生成量的断增不大当温超过3度0℃后，按5列下反应生大成的S量ilC。4
Si+H4Cl(＞→350℃S)Cli+4H225+.64卡/克千分
子若温度控不制当有，时生产的SiC4甚l高至5达0以%，上反应还产此各种氯硅烷，生硅、碳、磷、的聚卤化合硼，CaCl物2、ACgl、MnCl3、AlC2l3Z、Cl2nTiCl、、Pb4lC3、eCl3FNi、C3、lClB、C3lC、3uClC、2Pl3C。等
反应方从式程出，在合成三看氯硅过氢程，中应是复反的杂因，我们要此格严控地制一定的操条件作
。二、三氯硅合氢成工艺程流设备及。
、合成1艺工
：
带运输皮机宽辊00带长25M0电机2.8（K）,干式球球磨机WMC型ΦQ90×0810m0,m用电所2机8KW鄂，破碎机进料式口502×210（㎜机电3W）K硅粉（12，目）0料池由被真泵吸空旆风入分离器落后入蒸干革气命燥，经炉感电干炉燥再，硅粉计经量计量罐，后加入沸炉腾内沸，炉送电升腾3温30±20℃，切断℃加热源，电转入自动控。由
制沸腾炉反应中生成iHSlC3气进体入旆除尘器风除去，经布过袋滤器过，滤水冷器经冷预，再经4-0冷℃器冷凝嘲讽热，凝生成SiHC3l体液，流产品入计罐计算量放入后品产罐，贮管冷列凝的器余气入进水洗处塔理后入放大气。
2SiHC、3合l成设备
：①沸腾炉：由
筒炉扩大、分部气体分布板、和锥下构成部。腾炉由沸3钢（碳钢）A成，高制4Φ米00㎜，3扩部大分1500㎜高Φ8、0㎜，0分板布有38泡个式风冒罩，每风帽个有个4小，孔孔径Φ㎜3底，孔Φ5㎜系不锈均（钢Cr181i9NiT）料制成材。
炉内筒置设3个高 不等度倒的U形置锈不冷钢却管水，降供所用温
。
②尘除：规格Φ器60×850㎜0外壳（高2010㎜两）个尘除并列使用器，定固于每除个器尘兰盘中心法封的过滤底，格规为Φ00×368㎜共33有60个，96Φ的㎜孔，小园周沿法向兰均匀分7布2行每，5行5孔过滤筒，外依用次6玻璃布和5层12层0的目钢网包丝，除裸器尘法盖兰上附有测温装（仅置开炉时加热一，般情况下保温）碳钢只造制
。
预冷器：两个③联串用使，来自冷却，水冷凝面积.81㎡5碳钢A（）3造。制
④冷器凝：列式管冷器凝，个两串使用联用-，04盐水冷凝，℃凝面冷8积，碳钢（㎡3A）造制。
三
、三氯硅氢成的技合术件条
：1
反、应温：度反温度应对氯三硅氢生成的影较大响温，度低则过应反慢，缓过高（大于450℃则反应）生的成iHSlC3量降S低Ci4量增加，这l是为因iSCl结构具有高4度的对性，称原子硅氯原与子是以共价结键的合所，生以S成Cli4反时应温高度6达00℃也不时会起引分解热而S，iHCl的分3结构是子对不称，硅原的和氢子原结合子近离子于键，所以不定稳，由于iHSlC的3热稳较差定在400，℃时就开分始，解550剧℃分烈解因此，生在产过程中用适当反应温度（2的0～328℃0是）高提iHSlC3含量有效途径。的
2、氧和水份：
游离
和氧水，对份合反成极为有应，害因为i—O键比Ssi—C键l更为定，稳应反产物易发出氧化和水解极使SiHC，3的产l率低，降解水成生的硅胶会堵塞道管使操作发生困，难，解产水的生酸对设盐备强烈有腐的蚀作。游离用或氧水，份还能硅表面逐渐形在成层一致密地化膜，影氧正响反应的常进行，果如粉硅和Cl中H水量愈含大则，产中物iHSl3的C量愈低，含下由图见可
：当
CH的l含量0.1%时则水iSCH3含量小l于08，当H%Cl量为含0.5%则S0HilC含量3加增到接近0%，9因Si粉及H此l必C预须先燥脱干水。
3、
氯化氢稀释：的
合成反在中应，入适量加的，氢使会反应着有朝于利iHCS3生成的方向进行l这是，为：因
iS3H+Cl(28→～0230℃)iHSCl+3H+50千2卡克分子/
反的平应衡常。
数K
p=1PSiCl3?HH2/P3HPl C
即PSi
HCl=3K1?pP(HC3lPH/ 2……(1))
反
应SHCl3iHC+=SlCil4H+(2在合成过程伴中反随应的)衡平数。
常pK2=PsCil4?HP/PSiHCl23?PHCl
P即iSCl4Kp=?(PSi2Cl3H?HCl/PHP2…)…(2)
1((2))式相两得乖
PSi
CH3?lPSCi4l=K1?KPP(2SPiHC3lP?4HCl/2HP2)
P
iSC4=lK P? 1K2 ?P(4HPC/l2H2P)…(…3
)于上由两反应述于同处一平体衡
系
则SPiHC3 /lPSiC4 =[Kpl1?P3(Hl/PCH2 ])/ KP1?[K P ?(24PCl/HP2H2])
=P
2/HP2?PKClH……）（4
）当加H2稀时释H，增2，而大CHL应相降低（4从）可式PS知HCli3 P/iSCl大比值4增大即，表明iSCHl3/iSCl4克分的子比增大因合而液成中(SiHl3CS+Cil4Si)Hl3的含C也随之增量。当采加氢用稀释ClH体时气H，2HC/的l克子之分比般为一1：35为适～。加宜还氢能出带反所应成生大的热量，起着量冷剂的作却对用节炉温有利。调
4
、化剂：催
制备S
HCil时3用使催化能剂低降和硅HCl应反度温提，S高HiCl3反应的度和产速率；同时还避免能量氧和少份水有害影的响
。加入如uC%5硅合的金能降低应反度温24～0520℃能并高S提HCil含3，还量有入加氯亚铜（化C2Clu2）粉比例其SiC:2ul2C=100:.401～当温,度制控280在℃，Si时Cl3含H量达85可～5%9。
5
硅、的粉度粒
硅粉与：CH气体l的应是反在表硅上进面行，的因硅此的表面粉大（颗积粒小度有利于反）应但。粒是过大度，“在沸腾过”程互中相碰击易，磨起电擦在，电作用下场聚集团，成沸使腾订现出流现象，影沟响应正常反进，行且颗而粒小过被气，流带挟合出成炉的能性可大，既浪变费原也易料成造阻。实践塞表明，用采80～10目2硅的粉对得高含获量SiHC的3且l持正维操常是作合适的
。
6、硅粉层料高度及HCl流
硅量料层高度粉HC及l流，量也影是响SHCi3l量产和量质重的要因素一般根据沸腾，床积面高及的度小大由实。践定确，如料层果过，高为了保持沸腾态，则要求状高的过Cl压H力，但这造成会合炉中硅成粉被气易流出带缺的点也，造成面系后统生阻塞产给，产生带困难；如来料果层过低沸腾的不均，性增大匀反，应度不温控制易H。l流C过小，量沸腾情变差，HC况l往沿着往短路”通“过层，料应不反分充，iSHl3C率降低产
。硅粉料层高度是
硅指粉静的料止高底层其，算方法为计以合成炉（3Φ00×8603例，为投料量135公为斤）。
HQ硅=D/硅F×
式； 中 ——硅H静止粉层料高度的（）
米D硅—
—粉硅堆积密（公斤度/3）米
Q硅
——硅粉量重（公）
斤F——沸腾床合成炉截面积（2）米
0～1208硅粉的目积堆度为密3101斤/公米，沸3床腾合成截炉积为：面
F
d=?2/4=0∏.23?07.5=08.7005米62
则
=1H5/3（13100.×0076）5=.451米
9因
每此公斤粉的硅止静层料高度（1.459为/135=）.01080米所。一般硅以静粉料止的层度高控在制0.8751.～549米
在.此种况下情CHl量控流在3制～03米3/5小.时
从
上述析可分看以，出响影iSHlC3产的量和量质因的素是方多面的，在用于应生产中将理应论与践实很地好合结起，来能才选和确定择获得出优高产的操作技术质件，此条外要还造工改艺备和设工管艺，使路产生常正行，进并降原料消耗低定，减额环境的轻污程度染
。
、沸腾床四成三氯氢合的工艺实践硅
1、
开前炉准备的作工
：检查个整统管道、阀门系设备、、表仪电路和、压计等是力正否好常用。N用气2压（1.5试Kg㎝/）用2肥皂水或（氨水）查检系所有的接缝统处确保，无气和堵塞漏象之后现沸，腾炉升温200至（左℃右干），同时自炉烘底通N入2，流气系经统至淋水洗排塔出（气通时间炉视内水轻份重而定使系统）于处干和正燥状态。压
2
三氯、硅氢合成炉车操作：开
沸向腾内投入炉经20℃以上5度温燥干的硅粉70好K继续g温中升下，温部维持在38度～0400℃间，除之尘保器持01℃左0右，冷预器、冷器凝别分入自来水通-和04℃盐水随后向炉内，入通CHl气反,应反开应后始停即止送，电靠自反应热用热水降温使，温度控在28制0～30℃范围内3正常。情下，根况据各压（尤其是力压差，）反应温度产量和变的化断判内炉应情反况，定外时硅粉加维以炉持内常经有5Kg左右的0硅料层，每粉4小时用22.5KN2g压力渣吹一，次残吹至渣除渣罐水口封出。
排制主要技术控条：
上件中、下温、：280～度203
℃炉压力：100～1顶40mmgH
压差：
101～70m1mg
H分布板
压19～2：乇1（布板上分压力差约等）
于
氯氢化压：300力～45乇0
尘器除温度：50℃
硅粉1粒度8：01～20
目3、
停操作炉
正常停
炉，先时止加入硅粉停当炉，内剩余粉不再反硅时应，温度自将下降行，时同再不冷有产凝流出物炉内温，可度用自然采温降通或自水来降，温后然闭尾气关HCl及气制控门，阀炉内持正压（维200mHg以m上或）通N入2出赶内气炉体；后最止停系统送电停。冷送却和冷水冻盐水。
习题；
1． 单阐明简三氯硅氢的物化理学性？
质
． 2合成氯氢过化程中的要条主有哪件？些什么？
为3．
叙 述氯氢化三、氯硅的氢合原理？
成4．三氯氢硅 合的成主技术要新条件革哪些，为什有？
么5 用方框．图出绘化氯合成氢三和氯硅氢合工成艺程？
流6 本工．艺中的设，材料备用途，的意义如？
第三何章 原料 的提纯
§3-
1提纯三氢氯硅、氯化四硅的方简介
法
超硅质纯的量坏好往，取决于往原的料纯度，在品质产要求量别特的时高候全部，生产过的程效在果大程度上极原由料的度而纯定。
对超
纯硅的量质 参和数产生艺过程的工经济分析明，表超纯的硅发展方是如向进何步提高一纯长果，因效国此外对如内
何提产品质量高在化学纯方提面了很下的大夫。
功
前目纯Si提Cl3HS和ilC4的方很法多一般不，外乎馏法、精合物法络固、体吸法、部分水解附法萃和取。
1、法萃法取：在一定温度下其，质物在相同化学组成的合物中分混配两在个互混溶不的机有剂溶，充中振荡后，分使些某质物入进机溶剂有，而另一些中物质留在溶液中仍，从而达分到离效的。果此法操：麻烦、量作，小取萃的剂度纯不。
2高络合物、：法在合液混加入中某物质对起能用的络作剂合与这种物质成生一种稳的定合物。即络加热也使会分解和不发，挥而留高沸物在除中去此。：操作法麻，烦须要止静长的较间时络，合剂纯的不高度。
3、体固吸法：附是固体吸附剂来用进行附的，吸求吸附要剂纯度要高的，种此方法对离极分性杂质磷金属和氯物特化有别，效被但吸附的质物往容易使吸往附剂中毒
。4、分水解部：法是三氯将化（硼Bl3C）水洗用方法的，生硼的氧成物化（2B3），同时有大O量S的iO?n22O产生，因此H是也不适太的一用方法。种
5、
馏法精是：一最种要的重纯方法提，此法有具处量理，大操方作便板，率效高又避免引，任何进试剂绝大多数数杂，都质被能全分完，离别是特非极性重金氧属物化，但对它底分彻硼离、磷和极性强质杂化氯物到受定一限。制
3-§ 有2关馏精提中纯的中几基个本概念
一
、个常几术用的含语义
、汽1：是化们我常日生中经活遇到的，常如洗过衣的晒干，服汽装油桶不密的就会挥闭，发池塘的水里时间长，会了减，少精酒出酒味等，发些这象现都为汽。
化什是么化汽呢？使液态为变态的气程叫汽过化
2。、液：如果化我们在晴天的上晚，以可发现头上有小微的水球旱，上还可在植以的物叶上片到看层一白色的珠露，这主要说明气态物了在质定一条件下也，以变为可态汽
什么是液化呢。？物质气态从变液态的过程，成叫做液化。
3、蒸发
：从们我的觉感嗅和都觉发现水会酒精、、汽油其和各种它液体，不管们在它何温任度，只要液下上有足面的空间，够们就会它进汽化。
行
什是么蒸呢发？态液质物在何温度任下，从面进行表汽化的现象叫蒸。
发为什么
呢因为组成的液？体分子是在的断地不无作则规的动的运，体液的温度就液体内是分子运部动平动均的能标志，在同但一温下度，不是所的分有运动子都是同的相，总是一有些子分动运动能比平均动能大的或，因小此在何温度任液下内体部总有部分一分子动能大于它的平均动能的，当一部分这分子的动大能它的于平动均能，这当分分子部接近面时，液能就服液体克面层表它的引力和对外
部的强而压逸出空间变，成这种液的蒸体汽而逸出面液因此，面液蒸汽的温度上并，比不液的温度体，这就高是液体在何任度下，能温行蒸进的发理道。
由于蒸的不发进行断液体内，部比它平均的能动大的分子渐逐出逸液，面下的剩子分的平均动能渐渐会小减，而从使液的温体降度，因低蒸此可以发降低温。（度压力在一定，液很少的情况体下）。
影响蒸发
度速条的有哪些件呢？
a、体的液的温度高愈，蒸得发快。愈
温越度高液，体内部分运动子的均平动能越，大体表液面层对子分的作也用小，愈为因在单位间时内能克服液体面层表的用而逸作空间的到分子数越目多所，蒸以得愈发。
快
b、 液体面积越大表蒸，得越快发。
c
、液体到受压强越的，蒸发小越得。
快、蒸汽压4：
前面
讲液到在自体空由蒸间的情发况若在一，闭容器密中有盛部液体，分由于液上有面定一空的，间面景要进行液蒸发最初一部，分动能的大子分克，服表面的引力层而，逸出面进液入间，在进入空空的间分中子，少极数分的子于由空间气体的分子目数是于多返回体液内的部分子目，数着液随上面蒸分子发密的度断增不，加于碰由返回撞面内部液分的数子逐目增多。渐
即在单时间位逸出内面分子液等数于返液面回分的子（于数蒸是发就止了停）的状态，做叫态平动衡，达动到平态衡蒸的叫做汽和饱。汽
和汽饱有具压的，强做饱叫和压汽也称，饱和汽压。蒸
当
度一定时，温汽压相力终最将定在稳定数一上，值时的此汽压相力称为某，物质在温度下该饱的蒸和压。汽
1表 02℃ 几 种液的饱和汽体的汽蒸
压
体液称名 蒸压汽mHgm 液体称名 汽蒸压mmH
g
乙醚4 7 水317
精 4酒.5 水银 40.008
1
同
种一体在液同不温度下饱和的汽蒸压见表
22表
温 度名\称 水 苯乙醚 汞
-20
.7076 869 /
.
04.85 26 .57 841.4 .00020
2 10.75 3747. 043 3.00013
405 5.3 282.7 109 0.0764
060 149
4.39 17. 12750 .065
28 0355. 1577.63 20 00.092
100 70 6// 0 2.793
以可出得如结下：论
a 、一同温度，下同不的液体的饱和汽压不蒸；
b 同、一液同体的和蒸汽压饱，随是度升温而高增的，大温度下随而降下降
c ；、温当不度变时饱，蒸汽和压大小的与的体它积无关
；
5、易挥发组和难分发组挥：
易分挥发分组混合：物某组中分，在定一度时的温汽蒸压任比何其组它蒸汽压分都值大，组该分称为挥易组发。分
难发组分挥混：物中某组分合，在一定度时温的蒸汽比任压何其组它蒸分汽压都值小该，组分为难挥发称分。组
6、发度和相挥挥对发：
度
挥度发通用以常表示种某态物纯在某质一温下度汽压蒸大的小。一组当互分的混
溶
合液因组，彼分相互此作而用低降了蒸汽，此时各组压的分发挥度则，用它蒸在汽中的压分在和汽成蒸平的衡液相中的子数之比来分示表
。VAP=/XA…A…1()
VB
=BP/B……X()2
式中
VAV,B——别为分份组AB的和挥度。发
P
，PAB——份A组和B的饱蒸汽和。
XA，X压—B组份A—和在B相中的摩尔注数。分
于对想溶液理而，言混液遵合守乌拉律，则定A=XXB了为比较合混液组中挥分发度大的小， 时也便于在精馏同中行计进，因算引出相而对发挥度概念的
。
相对发挥度是：组分两发挥度之，为比对挥相发度用，α示表：
α理V=AVB=(PA/XA//(P)B/BX)P=A?B/PB?XXA=A?XBY/YBX?……(A3)
式 中YAYB、——分为汽别液衡时纯平组和和分质的相对摩尔杂数
分从
3）（可式知
α=理A?YX/YBBX?A
即：
A/YB=Yα理XA?/B
XX∵AX+B=1
YA
Y+B=1
则 AY1（X-A）=理?Xα（1-AYA
∴Y）=A理?αA/[1+Xα（-1理）A]…X（…4）
从α值的大小，可预计该以合液精混馏纯提的效以果分及的可能离，当性＞α，则1示组分A比表组B分易挥发；容α＜当1表则示分B比组分组容易A发了挥当，=α时，1从（）式4可知A=YX即说成为A不可分能离物质的
。于对理想非溶，液对相发挥用度α表示
实
α实=P/PA?rAB/r……(5)B
式中：
r ——基本组A分的度活系
数B—r杂质—的活度数
系一说般，来提被纯素中元，杂质含量少很，因rA此可为作1，此时
α=实P/ABPrA?/r=αB理1/?r
B
于混由合液的沸点化不大变，故AP?PB可为视数，因常此际挥实度仅发取于决杂质的活系数rB.度
在制高备纯元素时，杂质的含量很少的是在此情况，下，质杂分子间作的用可忽略以计，因此不考可虑质单独存杂的情况下的在发挥，这度就可简化挥以发度的算了计
。制
超备纯液的精体提纯时，由馏于纯液体超即杂浓质极稀度溶的，例如在SiHCl液液体的3精馏所遇中到的PC含l、3Bl3CF、Ce3等杂质的混l液，其中合杂质的浓大多度百在分之万克分一子数分下。以这时在液中，一相S个iHC3分l周围子量地大在存S着iHl3C子分，其受所的分引子，可以认力完为全是周S围iClH分3对杂子分子的质力引，而余含极微其的杂质子分对它引的力可以忽略不计为此。们可以我出得列结论下。
在
一温度定，下例如在（被精液体的常馏压下沸点之度温超纯液体中杂）质组分基本与分的组相对挥度不发杂随组质分度浓变的而变化化。
7、 沸
点、沸高、低物沸：物
当纯液体质的物和饱气压等蒸于外时，压液体就沸会腾此时，的度叫液体在温指压力定的沸下点
通常。我们说某“物质沸点”就的是外指压于7等60mHmg时纯物质沸点的又，为称准标点。
沸于对液体合物混来说，各分组的分之压和于等压外时物料，始
开
沸腾。由各组于的分压随分在液其中含相量水的变改有而所同，因此不，没它有恒定沸的点液。混合物在体和饱点至露的整点范围个都处于沸腾状态内，并在且同不温度汽下液相组是成同的。不
高
低、物：在混沸溶液合中以某纯，物质沸的点为（介如SHil3C沸点的31为.5）℃于此高沸的点物为质沸高物，反为低则沸物。
8
、理塔极数，论实际塔极及塔数效率：
当塔板板上液体蒸与组汽符合平成曲线衡定的那规样，此提时到纯定效果所需一的塔数为理板论塔板，但实数际由上 于液汽触接间时有，限蒸气和体并液能淡到达衡平态状在，定条指件，进行精下操馏所作的实际需板塔，一般数理比塔斯社论数板得多多。
板效率
理论塔：数板实际与塔社斯板之比数
η=N
/N T 或=NNTη
/式中
η —塔—效板率
T—N—论塔理数板
——实际塔板数N
上
述截效率板全为中所有塔板的塔（平总）效均率把，它于用算实计塔际数板时，最简为。此单外还有其，塔斯它板社效率方法。例的可用如所谓个别板塔效率来示表一塔某板实际物质上换交度与达到程相衡平时大最物质交程换度之比。公式用示：表
η=(
ynyn-+)1(/*ynyn+-)
式中1 yn+——1上至某升塔斯板的蒸汽社分组
Yn—
离—开该塔的板汽组蒸成
*Yn——离开该与塔板液体成的衡平蒸的汽成组
。9
全回流、、回比：流
精馏在操作中停止向，料加的同时即不引，塔顶出产品，不排也塔走社底斯和顶塔残，液塔顶将蒸汽冷后凝全部回塔入中的过称程全为回流
。=P+L
DP全
回流=L回量流+产品接取量D
也
可这以说样当塔，蒸汽顶凝冷液全部回流内塔即无馏，液时出回，比流R—∽称为—回流全。
中式 ——为P回流量全
L
—单位—时间塔顶流液体内的K量g/ohr Vhor/
D
——单位时间塔内顶取接量产品量）Kg（h/or /hVor
回流比
：就在精是馏程过回中流与量产截品量取之比叫回流比做。
用公
式 R=（ P-D/）
D可以还用 R =/L
D
回全流作，操多用半精馏在的开塔初车期用或生产不在常正时精馏的塔的身自环循操作中。
例题：在
精馏程中，过某塔回全流9量0/lhor,定规产品量出l/3hor计算回，比流而？一塔另流回为20比：，1知已品量为3产/loh，r求塔该全量？
①已知：流全流回9l/ho0r产品,3量lho/，r回求流？
比解按：式公=（R-PD）D
则/（0-93）/=32：19
：答塔该回流比29为1：
②已
知回：比流2为01，产品量：3/lor,h求全回量流？
解：公式 按R =P（D-）D
/
则 20 1：=x(3)-/
3-x=23×03
x
6=l/h3o
r答
全回流量：6为3lh/o。r
§
3—3馏精原
理、一理溶想液
在何何任度时各浓组分都从遵拉乌定律的尔溶称
液
为理溶想液，想理液溶一应般合下列符件条：
1、
各组分量在无论上按么比什均例能此互溶。
彼
2、形溶液时无成热效。应
3
溶、液的积容是各分组独单在时存容的总积。
和4、
任在何成组时，组分的蒸各汽与液压中相组成关的系能都合符乌尔定律拉。
然显很，有一真难实液具溶有样完这的备理想溶液的性的质但，在际上是实由学化份和成理物质性相的物质似所形成溶的（如液和苯苯甲，）接近来理想于溶液。
当
真溶实的液浓无限稀度释时也能够，接近理想于溶，液引用“理溶想”的液概，念是为理因溶想所服液从的规来得律简，而且单某些条件在下真实，溶的性质是液近接想理溶液的，以所研理究想溶液寻于了真实溶液解的质性具有一定的意。义
、正常类二溶型液的点——组成沸
图在物理
学化中我，们论过真实讨溶的液蒸压对拉乌汽定律尔师有正具偏负差如果，这溶液种蒸的总压介汽于两分的纯态蒸组汽压之间，它们则的点沸——组图的类成型理与想液溶沸点的组成图相同不过，真实，溶的液沸和点组成的系不能关象理够想溶那样，可以液利用单的简定律来算计，常采用实通的方法验来测定各不种组同成沸点的，后然再据依些数据这绘T出—X图来—
。下
首先研究面想理液的溶汽液衡平
。
如A有与两组分B组成理溶想，液么那液中A或溶分B受到周围子分的作子用，纯态时与守全一，样它的们平均发挥能力与也态时纯相，但由于溶同中液与BA分子有部分空间，占溶从液移到汽转相机的会比均纯态少，减达到当汽平衡液时，溶液上方与BA蒸的汽分压A与B的饱比蒸和压汽小，巧打一个分恰分数子折的扣，乌即拉尔定：律
A=P0A?PX； ABP=PB0X?…B（…——1）3
根据巴
顿分尔定律压；则
PA
=YPA； PB PY=……（B——23）
式中
P ——压；总=PAPP+B
YA
和BY——别表分示相汽中分A与B的分组分子。当汽数两相液到平衡达，时则
：0AP?XAP=A; YP0 ?BX=BYPB
YA(=PA/P)?XA;0 YB(=0BPP)?/BX …( ---3)3
=PP+AB=PPA0?AXpP0+B?XB=P0?XA+A0B?(P1X-)
A
X=A(-PP0B/(P0A-P0B))……… 3(---)4
式（3
3）与（3-—-4-）就立起建了想理液的溶液汽相平衡系。关
1例计算，苯AB与甲溶液在常压苯下的相汽平组衡；
解：成应（用—3）与33--（4-，）并计算将果列于结下，下表表计的顺序算如下；表左的边第一是在项苯甲沸的点1104.到苯℃的沸80点.2之℃间，选任个温几（度表每隔此4）℃第。项是二实验中从测苯与得苯在相对温甲时度蒸汽的压第，项三是由（式-3-4）-计算的相组成。第四液项由（3是---）计3的算汽相衡组成。此平算结果见下计表。
3表 苯—甲苯—液溶汽液平衡成组
沸℃点P0A P 0BX A=P-
（
P0）/B（0PA-0PB）YA= X?PAA0P
/
0.2 7860 300 .0 11.
084.08 5 3323( 760-33)/38523-330=82.3 58/26070.×82=3.0952
88
0. 59 737.5 976(0-39.57)/(97-5793.5)0.6=5 959/7670×06.590.8=0
3
9.02 108 7432 76(04-23/)1078-(32)=045.8 107087/060×5.800=.207
96.0 214 4902.5( 706-4925)/.1204-(4295).=0.367 2014760×/0376.=.590
6
10 0134 4595 (60-759)5(/3144-559)0.256= 3441/760×025.6=045.
1340 419 6552 (7606-5)2/1(95-554)=09.1551 459/7060×.515=,034
108 1659 074.5 (0706-74.5)0/1(65-79405).0.05= 168957/60×00.8=5010.8
11
.401 487 76 0 0
0
从分
精析原馏和理计计设中算，广地泛采着用一定外下的压沸——点成组（——x）t图和y相——图，形x地象示表系的汽统相液平关衡。系
以若系统的点为沸纵标坐，相液汽相中及苯（A）的组分横为坐，将上标的表数据图作即，得一到压强定（常下）压的苯—甲苯t———图。
x图1）（：中线曲1示表在一外压定（下图是一个大气压此，溶液）成组与点（沸始开沸腾温的）度的系，关为液称相。在线线每一的均点为和液饱体曲线2表。和示溶液衡的平汽蒸组相成 称为汽相。线。线在每的一点为均和蒸汽饱。两这条线将相图分为个区三。汽相线2以域上溶液全，部汽化，过为蒸汽区。两热之线间汽为液相共存区。
两、精馏的分三：
类
精馏是样分类怎呢的可？从三以个度去角分。类
、按精馏1作操法的方同，不以分为间可歇馏和精续连精馏
。
、2按馏精操的条件不作同，分可为压精加，常压馏精，减压精馏等馏。
、3按馏分精离的原不同理，可分为一精馏和般殊精特馏，特殊馏精包括又恒沸馏精萃取，馏、精蒸水汽馏蒸及子蒸馏分等
什么是。歇间馏呢精？是就待处理将物的料次加入一馏塔精中釜然，加后热进精馏，行到塔直或顶塔釜品不符合 要求时产为止，除排残余物料后，装再入一批料物行进馏精，其精馏没塔提有馏段精与馏段之分。
什么是是连续精馏
？呢续精连馏指是精的馏操作连续料、进产出，排除品残的液操过程作。续连精馏塔一是般由精段馏提馏段和成，组加料以为界板进料板以，上为精分段馏以下，为提馏的段此，种方法连续精馏。
四、精为原理馏
：
利用不同的物质在气是液两中相有不同的挥具度发当两相作，对相动运，时些物这质在相两的中分配反复进行多达到次热传质的传过程，这使样那得挥发度些有只小差异微的分组产生大的分离很果效，从使不而同物质的到得分离。
精馏
是馏蒸时所生成的蒸与汽汽冷凝时蒸得到的液相互作体用，气中高相物沸组和份液相低中沸物份以组相方反向行多次进凝和汽化，冷来达到分离混物的过程合
。我
可以从两们方个面来一步说进精明馏的理。原
1、
T——从图x来看象精其原
馏
理，应用沸组成点，不图仅可求取任一以沸点汽液的平衡组成，或相求取者相平衡时的两温度，且借而沸点助成图，组以了可蒸馏解理原；设在个大气一压，下组将成为1,x温为t度1图中A()的点混合液加热当，达饱和点到度t2温时（J）液体开点沸腾始所产生的蒸汽组，y1(成P)，点y1与 1x平衡，而y1x＞1如果继,加热续，不从物系且中取物走，温度升料高到t3(E点)则汽液两，共相液相组成存x2(为点F)蒸汽相的，成为组2x平成的y衡(2点)，Gy且＞x22若再继续,高升高t达时4H（）点液相，全汽化完，而在相消失之液前其组，成为3x(点)C液，相全完化成蒸汽汽，后则汽相组y3成与合混的最初液成x1相同。倘再组热直t加（5B点，）蒸成汽为过蒸汽热后，度升温高，成组不仍变为3(y=1x)此加热。使以混液汽化合的程，自J过点上至向H以点的阶段，前为称分汽部的方化法，才从能混液合中离具分有不同成的蒸汽组，且其而含所易挥发分组（）较苯多，即部也汽分化起能定的一分离用。作而全汽化完不则使能合液混组的成变，改不起分离的用。
作
之，反也以可混合从物蒸汽（的点B）发出进行，冷凝。过此程恰与述上汽过化程相反即冷，到露点开始冷凝出液相，组成H为x3(点)。继续冷CE点至则，存共液汽相两成为组y(G2)和点x2(点)。继F续为冷至点T，所前余量汽极已少再冷至J点则终于全部消失，此此冷，液相凝1x就是原汽（B）相成。我们称组在H至前J冷凝的过程为部冷分过程凝冷至；J或J以的过程下为完全冷凝过程。也则很显然，只有部分凝的冷方法，能才从合混蒸汽分出具中浓度有较低的体，液所余相得汽了到增浓，部即分凝也能冷一起的分离作用，定而全冷凝完不能则任起分离作用。何
由上述于讨论可见部分，化汽或部冷凝之所以能分到起分部分的作离用其基，本依仍然是据合液中两组混的挥发分能之间性的异，差即相也平互衡的相汽易挥中发组浓分度大于在它液相的浓度中，差异此愈大就，易愈分。部离分化汽部、分凝是精馏冷置中反复发生的装程过依，靠作此用才到达了混液中合两组分离的目的。分
2
、精从馏程来流龙原理
其图如示所下面，于加由热釜供热使釜中残。液部分汽化板逐升上塔，中各板上体液就也于沸处腾态状。部冷顶得到凝馏的液部分作回流入出塔。板下流，逐使板上各持一定保液层。料原于中部液宜适位置处入加馏精其塔液部相分也逐板下流釜入汽，部分上升相经各板塔至顶一。将般馏塔精加中以上部料分精为段馏，加料下以分部为称提馏，段液加料入称为加板料板
由于塔。部底几乎是纯高沸点组分，其度最温，高挥易物发浓度最低顶，
部回几流乎纯是低点沸相，液顶部度温最大，浓低最度高，个整中塔温由下度向逐上步降，低度则逐步升浓高下。就来面析精馏塔分为么会什分起作用离原理的。
我取精馏段的任意一块们塔板分n分板对为象，进塔板的气流V入+n1,浓度温和分别为度n+1 y和 nt1+液流；l为-n，1度和浓度分温为xn别-和1t n-，1汽这液两相不平衡成，汽相的温比液度高相tn+（1＞t-n1）液相中，易挥物发含量x的n1-于与大n+y,成平1的浓度衡x※+1(nxn1＞x-※+n1),它们共入n当板紧密接触时V，n1+汽就相产生分部冷凝，其使中部分难的挥组分转发入液相，凝放出冷热量，的给Ln-1传液相，于是液相产生又部分汽，化其中使所含的分部挥易组发转入分汽。这相样接的结果触须使汽相必中易挥发分愈组愈多增而液相中则，来越越少若。上板液两相接触十汽充分分以，以致终最开离n板的相汽nV与相液 Ln在 一温同t度n达下到平衡，了汽即相为ynyn(＞y+n1,)液为xn(xn＜x相n-)1则,n即称为板论理板。样这在理板论n发上的过程，就是Vn+生1的部分冷凝与L-1的部n汽分化结合的相程过热量由，汽相Vn1+给传相L液-n，同时易挥发组1分由相液转移到相，汽难挥组发则分按反相向方由汽相移到液相的难挥发转组分子数接分近相，所等以板n上生的发程也过以可为量与质量传热同递时生，发且是分子反方向的等质传程过这。样递的结果蒸传汽易挥中组分得发到提了，液浓体难挥中组发分得到也增加了。于由汽蒸液与的重体差，蒸汽度上升入n-1板进在，-1n上又与板上面下降的来它与不衡平液的L相n-接2,产生热量与触质量传递的汽相，浓又度得一到提次浓气体。逐板升上，过经够足的多板，在数塔就可顶得以到纯度高的易较发组分。离开挥n板的液相落降到+1板n与，n+板上升2不的衡平汽接触相，产生量与质量的传热递，其难挥发中组分又到一得提次浓。如逐板此下流经，够塔足后板，塔就底可得比到较纯难的发组分军。
但
根据平相的原衡，理塔要顶得到纯度含高的很挥易发分组的品，产就应该易挥一有纯分很高度液的引入塔体部顶塔板，用权之使汽相接与触显然，此。液最方体便来源是的将顶产塔品一部的分引回塔顶称，为流回，回流液不此但供了塔提各中所板要需的流液而，且建立各板是常浓正度分，维护布塔正全常作的需要操看。起来失掉一些产了品其，实是了为到更多得产的品，这在的里得“”和“”失即是立对统又一。
样同，塔底要和到纯的较挥发组难，就分应该难挥发物有纯很度的高相液体部分汽汽化而到。得此汽所需化热的量塔底加热釜供给，釜中产由生的蒸汽也就为中塔各板保沸点状态，提供
持必须的流汽造创条件。
塔顶
是度纯高很的挥发组易产品，塔分底较是的纯挥难发组分，塔中板各易挥组发浓度由上至分下逐渐降低。某当板块上浓的度原与料浓度液相或相近等，料时就液此板引入，料由液中汽与蒸提段上升而馏的蒸汽汇来，合起一经精段馏板的提各浓最，于塔顶后得到很纯易的发挥品，产而料中液液体的则与馏精段下的液流降合，经汇馏段各提板对中所含易挥其发分的提组馏作用，最后塔于得底很到纯的难挥产发品。
根据上面
讨，我论可以们说：精馏是将由挥发不度同各组的分成组的合混液反，地复进部行分化和汽部冷分达凝传热传到质过程，的从使而它们离为高分纯组度的操分作。
§3-双组4分续精连馏塔的算
计
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